U盤CB板設(shè)計專題培訓(xùn)

第11講U盤PCB板設(shè)計本講學(xué)習(xí)目標(biāo)本講以制作U盤PCB板為例，介紹SMT多層板的制作技巧和編輯修改方法，以達到以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解多層板的含義，掌握多層板的創(chuàng)建方法。理解內(nèi)電層的含義，內(nèi)電層的屬性設(shè)置和分割方法掌握常用SMT元件的引腳封裝。掌握SMT元件引腳封裝的制作方法。掌握手工修改導(dǎo)線的常用方法。11.1確定和添加元件封裝

因為U盤體積非常小巧，電路板面積很小，所以電路板中的元件絕大部分采用SMD元件，以節(jié)省電路板面積。根據(jù)前面章節(jié)的介紹，并結(jié)合元件的實際外形和管腳排列情況，而且部分元件還參考了元件供應(yīng)商提供的技術(shù)和封裝參數(shù)，確定合適的元件封裝如表所示。數(shù)碼搶答器元件封裝表

元件類型元件封裝封裝庫電阻RC1005-0402MiscellaneousDevices.IntLib無極性電容CC1005-0402發(fā)光二極管DSO-F2/D6.1有極性電容CC1608-0603ChipCapacitor-2Contacts.PcbLibU1（AT1201）SO-G5/Z3.6SOT23-5and6Leads.PcbLibU2（IC1114）F-QFP7X7-G48/X.3NFQFP(0.5mmPitch,Square)-CornerIndex.PcbLibU3（K9F0BDUDB）TSSO12X20-G48/P.5TSOP(0.5mmPitch).PcbLibUSB接口J1USB自制封裝庫UPAN.PcbLib寫保護開關(guān)SW1ZZSW晶體振蕩器Y1XTAL21.確定AT1201的封裝

2.確定IC1114的封裝

3.確定存儲器K9F0BDUDB的封裝

存儲器U3的封裝TSSO12X20-G48/P.511.1.2自制元件封裝

USB接口J1的外形和引腳封裝

寫保護開關(guān)SW1的外形和引腳封裝

晶體振蕩器Y1的外形和封裝

11.1.3添加元件引腳封裝

U盤所需的封裝庫

2.利用全局修改為各類元件添加封裝

由于U盤元件很多，而且大部分元件的封裝都采用貼片封裝形式，而不是采用原原理圖元件中的默認封裝，所以如果采用逐個修改的方法，工作量將會很大，可以采取全局修改的方法。下面以全局修改電阻的封裝為例。全局修改電阻的封裝（1）將光標(biāo)移到U盤原理圖中的任意一個電阻上，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的對話框中選菜單，彈出如圖所示的查找相似對象對話框，在【Resistor】項后選擇【Same】，表示將選中圖紙中所有的電阻。查找所有電阻

修改電阻封裝可以看到圖紙中所有電阻均處于選中狀態(tài)，此時點擊工作區(qū)右下方的【Inspect】按鈕，彈出如圖所示的Inspect面板，將【CurrentFootprint】欄修改為“C1005－0402”，按回車鍵確認輸入。11.2新建PCB文件并繪制電路板邊框

根據(jù)設(shè)計的要求和U盤外殼的限制，確定電路的長、高尺寸。經(jīng)過分析，確定本電路板長、高參考尺寸為：45×15mm，并且受外殼固定柱的限制，中間有一個半徑為1mm的半圓形的缺口，便于該電路板固定于U盤外殼中，如圖所示。11.2.1利用向?qū)е谱鱑盤PCB板

單擊【File】標(biāo)簽，將出現(xiàn)文件操作欄，選擇【PCBBoardWizards…】，將出現(xiàn)如圖所示的PCB板向?qū)g迎界面。尺寸單位選擇對話框

PCB板類型選擇對話框

PCB板用戶自定義對話框

自動完成單位轉(zhuǎn)換適當(dāng)減小禁止布線框離電路板邊框的距離信號層、燙內(nèi)電源層廣選擇對話胖框過孔類累型選擇略對話框元件類型嶄選擇對話候框?qū)Ь€、杰過孔、昆安全間個距設(shè)置屋對話框PCB伐板向?qū)нt完成對姑話框PCB秧板向?qū)Ъね瓿傻母傠娐钒逍薷某咂谴鐦?biāo)注礦顯示單勾位修改后齒的尺寸隸標(biāo)注11.泡2.2四手工矛修改P堵CB板須輪廓11.3惜.1載匙入元件引鄉(xiāng)豐腳封裝11.3厘.2設(shè)各置內(nèi)電層牲的網(wǎng)絡(luò)屬性性1.如圾圖所示，較執(zhí)行【De時sig愉n】/豆【La彈yer移St急ack猛Ma桿nag伶er…骨】，彈出如都下頁圖所遍示的層堆業(yè)棧管理器添對話框。層堆棧斥管理器付對話框修改內(nèi)電招層1的網(wǎng)盞絡(luò)屬性雙擊層團堆棧管守理器對蘋話框中復(fù)的【In效ter乖nal著Pl盆ane論1】層，彈出恐如圖所示蘋的層屬性盼對話框，鞠在【Net間nam吩e】下拉列腎表框中何選“V敏CC”伏，將該槐層作為傷電源V廁CC內(nèi)化電層。設(shè)置好網(wǎng)怎絡(luò)屬性的濾內(nèi)電層11.4枯多層板頭元件布局鬼調(diào)整元件載拋入PC姜B板后土，就可筐以根據(jù)濤元件的墳布局規(guī)陶律進行練布局，寫由于U虛盤電路嬸板面積悔小元件肥多，元稍件密度課很高，座所以在桑布局前跪，必須周仔細規(guī)參劃好元怖件的布旗局方案漠，U盤獎布局是恨否合理警是整個活項目的桑關(guān)鍵，吩它關(guān)系緒到U盤粥電路板杏布線是均否成功甚以及整括個電路糖的穩(wěn)定鋼性，因礙為本項件目采用蹄四層板惹，布線花已經(jīng)不奴是我們迷關(guān)注的箏首要問拔題。11.4釋.1確藝定布局方偵案在高密車度電路磚板中，醫(yī)是否需讓要雙面瘦放置元研件是設(shè)圖計者首尖先要考求慮的問銜題。一渡般情況倦下，如滋果在頂危層能夠很完成元總件的布歇局，盡姥量不要敬將元件吩放置在慕底層，福因為一逆方面會背提高電鞋路板的謝設(shè)計難碼度和成裳本，另它一方面信也會增售加元件爸裝配的陪工序和患難度。確但對于吹U盤電薯路板而轎言，如床果直接插將元件撞放置在嘗頂層，殊由于電佛路板太吉小，部格分元件輸連放置縮慧的位置嚷都沒有集，所以壞必須采嬌取雙面次放置元美件的辦侮法。仔烤細分析惑原理圖類可以知拔道，U授盤主要矩由以U喜2（I槐C11厘14）握為核心釣的控制區(qū)器電路捐和以U勾3（K遭9F0燙BDU膜DB）賀組成。稿所以可氣以考慮詠將二部領(lǐng)分電路才分別放潮置在頂張層和底尺層，具箏體將U罷3（K建9F0勺BDU蕉DB）跡為核心拒的存儲辣器電路弦放置在殼頂層元廢件面，突而將U忠2（I邊C11飛14）摔為核心逢的控制劫器電路隱放置在蒜底層的碎焊接面鏡。11.鉤4.2黎設(shè)置覽布局參勉數(shù)1.修民改圖紙參支數(shù)執(zhí)行菜控單命令【Des誦ign】皮/【Op可tion領(lǐng)s…】，將彈出騙如圖所示饑的PCB澡圖紙選項枯，將光標(biāo)內(nèi)移動?xùn)鸥瘛維n曲ap面Gri按d】和元件柵捧格【Co悅mpo悠nen禍tG結(jié)rid侮】均修改為可5mil以，并將電滴氣柵格【El冷ect婚ric蔬al頑Gri蒙d】修改為她5mi滾l。修改P在CB圖窗紙參數(shù)2.射修改元稠件安全援間距由于電敗路板面盛積太小天，元件鄰的安全滑間距可類以設(shè)置請得更小益一些，怖從而使爸元件可藍以排列獻得更緊氣密一些丑，如可悅以將其菌修改到錄步距5牢mil倒以下，困。執(zhí)行菜單萄命令【De惱sig梢n】/花【Ru龍les適…】，彈出吧PCB搏板規(guī)則摩對話框豪，雙擊【Pla似ceme蒙nt】選項，再愁雙擊【Co艙mpo要nen旅tC咬lea分ran頭ce】選項后，杜選中【Co唐mpo困nen賄tC侍lea酸ran闊ce】選項，彎如圖所稀示，在圖右邊的住規(guī)則欄萍中將【Gap叛】欄修改為昌3mil遭。修改元件霞安全間距11.4址.3具訂體布局根據(jù)布局炸原則，先侮確定相對躲于元件外文殼，插孔搖位置等有翠定位元件饞的位置。顛本項目中念有定位要朗求的元件洲有二個，胡一個是寫對保護開關(guān)溜SW1，叼它必須與撒外殼的寫隆保護開關(guān)穴孔對準(zhǔn)，蓄并且開關(guān)淺的撥動手擺柄必須向建外。另一砌個為發(fā)光注二極管L哈ED1，顫它必須與可外殼的小奧孔對準(zhǔn)。（1）糞確定寫椅保護開鐵關(guān)SW綁1的位綁置，測量外設(shè)殼寫保成護開關(guān)矮孔的尺毅寸，確降定SW蹦1的第赴2焊盤肆的定位筑尺寸如竹圖所示蘇。（2）將毫開關(guān)SW陜1的第2努焊盤放置峽到指定位僑置（3）鎖弊定SW1牢的位置鎖定元件放置發(fā)光忙二極管L治ED1的悄位置2.修魂改元件標(biāo)尚注的尺寸壯大小從圖中殼可以看享到，元炊件標(biāo)注鹽的尺寸拒太大，由占了太三多的面劉積，必糧須修改聾元件標(biāo)俗注的尺抽寸大小俱。（1）航將光標(biāo)通移到標(biāo)梨注LE套D1上禮，單擊悶鼠標(biāo)右錄鍵，在央彈出的兵對話框梁中選菜蕩單，彈褲出所示時的查找涌相似對汗象對話谷框，在【De繼sig映nat霧or】項后選擇【Sa吵me】，表示將謹選中圖紙剪中所有的缺元件編號股。(3)此青時點擊工憲作區(qū)右下備方的【In觸spe游ct】按鈕，貫彈出如姨圖所示皇的In除spe頌ct面爐板，將【Te今xt椒Hei產(chǎn)gh】字符高度條欄修改為遙原來的一睡半，即“沾30mi馳l”，將【Te渠xt殼Wid宗th】文字線辰條寬度犬修改為到“5m傭il”谷，按回啦車鍵確體認輸入澡。3.確因定頂層核哪心元件的錢位置4.觀確定電異源模塊悶的布局依據(jù)下訊圖所示沙的電源廊原理圖綁，確定壟電源部匪分的布塔局關(guān)系絞如下頁碗圖所示辛。同時維也將寫假保護電誰路的電錄阻R2轟4放置蚊在SW箭1的右委邊，將希LED慚1的限屬流電阻乎R11捉和電容艱C25國也一并深放置到開圖紙中石。4.錢確定電壞源模塊左的布局5.枝確定底糟層元件壇的布局顯示底遞層絲印樂層（2）放影置底層關(guān)正鍵元件U燃2先在頂共層放置狡好元件頭U2將元件U侮2翻轉(zhuǎn)到革底層焊錫壇面放置底層廊其它元件11.5畏.1內(nèi)訂電層分割多層板與細雙面板不損同的地方白在于多了身內(nèi)電層，易內(nèi)電層一稍般用于接伍地和接電悅源，使P各CB板中兩大量的接叫地或接電捎源引腳不拾必再在頂爽層或底層訊走線，而夏可以直接怒（直插式閱元件）或榆就近通過粗過孔(貼床片元件)貴接到內(nèi)電蹲層，極大禿地減少了具頂層和底掩層的布線充密度，有透利于其它匪網(wǎng)絡(luò)的布印線。但有時一縮慧個系統(tǒng)中靠可能存在再多個電源芳和地，如炭常見的+軋5V、+純12V、盼-12V街、-5V章等電源，岡而接地網(wǎng)遍絡(luò)也有電賤源地，信秀號地，模魔擬地、數(shù)捆字地之分得，如果再珠采用一個山電源或接扮地網(wǎng)絡(luò)對瘦應(yīng)一個內(nèi)傅電層的方秒法，勢必房誠導(dǎo)致內(nèi)電妥層的數(shù)目渡太多，電帽路板的制狗作成本成榴倍增加。芒此時可以崖采取內(nèi)電祥層分割的殖辦法，將熱一個內(nèi)電毒層分割為辜幾個部分牙，將某個翼電源或接多地網(wǎng)絡(luò)引削腳比較密棄集的區(qū)域絹劃分給該航網(wǎng)絡(luò)，而究將另一個擊區(qū)域劃分津給其它電筍源或接地化網(wǎng)絡(luò)。1.慰將當(dāng)前權(quán)層轉(zhuǎn)換輩為內(nèi)電心層1【釋Int祝ern耳al琴Pla永ne辟1】。2.隱精藏其它無堡關(guān)層。由前面的借布局可知職，與VU輝SB網(wǎng)絡(luò)稠連接的元玩件全部位首于頂層，公為了更好滾的進行區(qū)發(fā)域劃分，童可以將底中層信號層躍和底層絲仗印層全部拌關(guān)閉，使蛇底層元件寺暫時不顯萬示，并將燙圖紙放大勿并顯示與躲VUSB村網(wǎng)絡(luò)連接扣的焊盤區(qū)共域。3.心分割內(nèi)管電層。選擇畫直彎線工具，帶沿著包含泄VUSB外焊盤的區(qū)密域畫出一淡個封閉區(qū)紗域，如圖味所示。4.修組改分割后汽的內(nèi)電層跌網(wǎng)絡(luò)屬性眨。雙擊封演閉區(qū)域逮中被分討割出來拿的內(nèi)電倒層，彈礙出如圖借所示的豎內(nèi)電層幼屬性對多話框，跟將其連損接到【VUS竟B】網(wǎng)絡(luò)。11.5陸.2U團SB連接削插頭J1襖焊盤屬性稱修改USB連脆接插頭J毫1連接固睛定支架的捆0號焊盤珠，由于原從理圖中沒演有引腳與商其對應(yīng)，勺一般希望孕其接地，鎮(zhèn)以提高電堤路的抗干橡擾能力，趨所以必須驕將J1的梨二個0號肚焊盤屬性怠修改為“再GND”喂，以便自污動布線時拴自動與內(nèi)泳電層GN流D相連。敏如圖所示扭?！?1.沙6多層插板自動布古線11.哀6.1排設(shè)置衫多層板依布線參題數(shù)執(zhí)行【De牲sig橫n】/嚼【Ru孔les稈】菜單命旅令，設(shè)省置各項弊參數(shù)。累其中最錫關(guān)鍵的瘋參數(shù)有先安全間援距【Cle濕aran阻ce】，布線饞層面【Ro鋤uti務(wù)ng爪Lay扛ers仔】和導(dǎo)線寬頂度【W(wǎng)id鈴thC慚onst歐rain陶t】，其它參子數(shù)采用默楚認值即可淡。1.設(shè)泡置安全間叮距安全間東距指不麥同網(wǎng)絡(luò)攪的導(dǎo)線落與焊盤堤之間的掛最小距倉離，它拉的設(shè)置短可以避迎免導(dǎo)線帽之間以截及導(dǎo)線丘與焊盤濁之間距醋離太小或而短路鑰或大火胡，但它黑的大小麻同時也笨決定了緊走線的扒難度和劍導(dǎo)線的刃布通率皂。在U雕盤中，郊供電電我壓很低觀，我們束主要關(guān)菌心的是火保證導(dǎo)顯線的布漢通率，曉所以將分安全間脈距設(shè)置泰為4m暮il，區(qū)如圖所餅示。設(shè)置安篩全間距設(shè)置雙面有板的布線滿層導(dǎo)線規(guī)則蒙設(shè)置3.璃設(shè)置過難孔尺寸4.設(shè)藍置SM紀T焊盤彩拐角距漠離11.紋6.2白多層限板自動脊布線執(zhí)行菜單渾命令【Au危to傍Rou吧te】陶/【A偶ll】菜單命令部，將彈出蒜如圖所示嶺的自動布去線策略選袋擇對話框請對話框，畜選用【Via閱Mis篩er】選項，表袖示將采用叔具有建議盞性最小過符孔限制的陜多層板布薦線策略進渴行布線，昨點擊【Ro土ute肯Al著l】按鈕，羅PCB葉板編輯奔器開始瀉自動布障線U盤自動?xùn)|布線結(jié)果元件引腳偵與內(nèi)電層已的連接方宮式直插式元畏件引腳直昏接與內(nèi)電家層相連貼片元件例引腳通過蔬過孔與內(nèi)墾電層相連11.7眼手工修橋改多層板搞導(dǎo)線和覆懷銅U盤P明CB板須中自動愚布線完墓成后，掛有的導(dǎo)胖線彎曲驅(qū)過多，奪繞行過巾遠，必膏須進行濱修改，抱修改一醬般采取裙先修改找繞行彎糖曲現(xiàn)象日比較明雙顯的長氣導(dǎo)線，振然后再暑微調(diào)其尺它局部別需要調(diào)弱整的短近導(dǎo)線。1.寺頂層導(dǎo)給線分析利用前面麥介紹的方留法，暫時浸將底層信蜂號層和絲棒印層，以糖及頂層絲膏印層隱藏偏起來，使浩工作區(qū)主不要顯示頂豎層導(dǎo)線，劍如圖所置示，可以簡明顯的看猾到有一處蟲導(dǎo)線繞行孝過遠。該導(dǎo)線伴繞行過敞遠2.分騙析底層導(dǎo)反線將頂層擱信號層麗和絲印兔層，以李及底層嗓絲印層薄隱藏起因來，使區(qū)工作區(qū)旅主要顯拆示底層舅導(dǎo)線，悟如圖1崖1.6喉5所示辦，也可陸以明顯振的看到跪有一處麥導(dǎo)線繞哲行過遠火。該導(dǎo)線繞塵行過遠11.7孟.2修涼改底層導(dǎo)享線由于導(dǎo)佳線修改最時必須姐綜合考尼慮到二摟個信號椒層導(dǎo)線指的走線失情況，找所以將任底層和熊頂層信佩號層均聯(lián)顯示，申而將底符層和頂紹層絲印瞧層全隱濱藏。1.旋撤銷原揀導(dǎo)線先執(zhí)行右菜單命提令【Too寸ls】/假【Un-巡壽Rout尺e】/【羽Conn花ecti培on】，出現(xiàn)十憶字光標(biāo)，先對準(zhǔn)要撤境銷的導(dǎo)線芬，點擊鼠殃標(biāo)左鍵即牢可撤銷原伸導(dǎo)線，如債圖所示。撤銷導(dǎo)線塵后留下的市飛線2.池規(guī)劃新懇導(dǎo)線的符路徑，墨并對其稱它導(dǎo)線零作必要燙的修改先修改底使層要修改那的導(dǎo)線，貪該導(dǎo)線之珍所以繞行霉過遠，是積因為底層致中有導(dǎo)線餓擋住了其怎連通的路乏徑，必須酬將其調(diào)整險，如圖所既示。需調(diào)整換的過孔需調(diào)整頌的導(dǎo)線調(diào)整過孔吸的位置調(diào)整好位保置的過孔調(diào)整導(dǎo)線方的位置調(diào)整好毒位置的足導(dǎo)線3.繪師制新導(dǎo)線推，并添加早必要的過趕孔繪制底談層導(dǎo)線添加的過退孔繪制頂罷層導(dǎo)線繪制頂崖層導(dǎo)線修改頂層倚導(dǎo)線新繪制唯的導(dǎo)線修改過的饅導(dǎo)線修改過的注二條導(dǎo)線11.堤7.4摔連接曬未布通壺的導(dǎo)線炸，并微蘭調(diào)其它乞短導(dǎo)線需要微信調(diào)的導(dǎo)挑線未連接到妻內(nèi)電層的貫焊盤1.將擾貼片元件染引腳連接末到內(nèi)電層(a)貝放置過孔(1）放鍵置過孔。至貼片元件噴引腳必須催通過過孔家才能連接淘到內(nèi)電層撤，所以必練須在引腳劣附近添加兄過孔，利板用放置工料具中的過溉孔工具，律在合適位念置放置一逗個過孔，狀如圖所示埋。（2）修容改過孔屬蹄性。要使過著孔能連園接到V煤CC網(wǎng)捆絡(luò)，并抱且使過直孔和內(nèi)秀電層V晴CC相華連，必旦須修改典過孔的售屬性，秩如下圖赴所示，霸根據(jù)過斗孔要連喝接的網(wǎng)刮絡(luò)，將【Ne散t】修改為遲“VC停C”，音根據(jù)過閘孔要連聯(lián)接的層渣面，將【Sta獲rtL老ayer跪】開始層面女修改為【In飄ter齒nal士Pl豈ane美1】，因為內(nèi)馬電層In叢tern嬸alP危lane甘1所接魂的正是“友VCC”哄網(wǎng)絡(luò)，將【End塑Lay督er】結(jié)束層面紐奉修改為【Bo蒼tto珠mL培aye畝r】，因為鵲要連接矛的焊盤繪位于底秋層。修改過孔嫌屬性可以看滅到過孔