《CB輔助設(shè)計》課件

PCB輔助設(shè)計制作：福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院郭勇聯(lián)系方式：gy_xs@126.com1可整理ppt第10講PCB設(shè)計基礎(chǔ)及實訓(xùn)主要內(nèi)容一、印制電路板概述二、印制電路板的種類三、PCB設(shè)計中的基本組件四、Protel2004PCB編輯器使用五、印制電路板的工作層面六、PCB編輯器使用（實訓(xùn)）2可整理ppt印制電路板(PrintedCircuitBoard，簡稱PCB，也稱印制線路板、印制板)是指以絕緣基板為基礎(chǔ)材料加工成一定尺寸的板，在其上面至少有一個導(dǎo)電圖形及所有設(shè)計好的孔（如元件孔、機械安裝孔及金屬化孔等），以實現(xiàn)元器件之間的電氣互連。在電子設(shè)備中，印制電路板通常起三個作用。⑴為電路中的各種元器件提供必要的機械支撐。⑵提供電路的電氣連接。⑶用標(biāo)記符號將板上所安裝的各個元器件標(biāo)注出來，便于插裝、檢查及調(diào)試。目前的印制電路板一般以銅箔覆在絕緣板（基板）上，故亦稱覆銅板。一、印制電路板概述3可整理ppt⑴單面印制板單面印制板指僅一面有導(dǎo)電圖形的印制板，板的厚度約在0.2～5.0mm，它是在一面敷有銅箔的絕緣基板上，通過印制和腐蝕的方法在基板上形成印制電路。它適用于一般要求的電子設(shè)備，如收音機、電視機。1.根據(jù)PCB導(dǎo)電板層劃分二、印制電路板的種類4可整理ppt⑵雙面印制板雙面印制板指兩面都有導(dǎo)電圖形的印制板，板的厚度約為0.2～5.0mm，它是在兩面敷有銅箔的絕緣基板上，通過印制和腐蝕的方法在基板上形成印制電路，兩面的電氣互連通過金屬化孔實現(xiàn)。它適用于要求較高的電子設(shè)備，如計算機、電子儀表等，由于雙面印制板的布線密度較高，所以能減小設(shè)備的體積。5可整理ppt⑶多層印制板多層印制板是由交替的導(dǎo)電圖形層及絕緣材料層層壓粘合而成的一塊印制板，導(dǎo)電圖形的層數(shù)在兩層以上，層間電氣互連通過金屬化孔實現(xiàn)。多層印制板的連接線短而直，便于屏蔽，但印制板的工藝復(fù)雜，由于使用金屬化孔，可靠性下降。它常用于計算機的板卡中。6可整理ppt圖示為四層板剖面圖。通常在電路板上，元件放在頂層（元件面），而底層（焊接面）一般是焊接用的。對于SMD元件，頂層和底層都可以放元件。元件也分為兩大類，傳統(tǒng)的元件是通孔式元件，通常這種元件體積較大，且電路板上必須鉆孔才能插裝；較新的設(shè)計一般采用體積小的表面貼片式元件（SMD），這種元件不必鉆孔，利用鋼模將半熔狀錫膏倒入電路板上，再把SMD元件放上去，即可焊接在電路板上。7可整理ppt2.根據(jù)PCB所用基板材料劃分⑴剛性印制板。剛性印制板是指以剛性基材制成的PCB，常見的PCB一般是剛性PCB，如計算機中的板卡、家電中的印制板等，如前圖。常用剛性PCB有以下幾類：紙基板。價格低廉，性能較差，一般用于低頻電路和要求不高的場合。玻璃布板。價格較貴，性能較好，常用作高頻電路和高檔家電產(chǎn)品中。合成纖維板。價格較貴，性能較好，常用作高頻電路和高檔家電產(chǎn)品中。當(dāng)頻率高于數(shù)百兆赫時，必須用介電常數(shù)和介質(zhì)損耗更小的材料，如聚四氟乙烯和高頻陶瓷作基板。8可整理ppt⑵撓性印制板（也稱柔性印制板、軟印制板）。撓性印制板是以軟性絕緣材料為基材的PCB。由于它能進(jìn)行折疊、彎曲和卷繞，因此可以節(jié)約60％～90％的空間，為電子產(chǎn)品小型化、薄型化創(chuàng)造了條件，它在計算機、打印機、自動化儀表及通信設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。⑶剛-撓性印制板。剛-撓性印制板指利用軟性基材，并在不同區(qū)域與剛性基材結(jié)合制成的PCB，主要用于印制電路的接口部分。9可整理ppt三、PCB設(shè)計中的基本組件

1.板層（Layer）板層分為敷銅層和非敷銅層，平常所說的幾層板是指敷銅層的層面數(shù)。一般在敷銅層上放置焊盤、線條等完成電氣連接；在非敷銅層上放置元件描述字符或注釋字符等；還有一些層面（如禁止布線層）用來放置一些特殊的圖形來完成一些特殊的作用或指導(dǎo)生產(chǎn)。敷銅層一般包括頂層（又稱元件面）、底層（又稱焊接面）、中間層、電源層、地線層等；非敷銅層包括印記層（又稱絲網(wǎng)層、絲印層）、板面層、禁止布線層、阻焊層、助焊層、鉆孔層等。10可整理ppt對于一個批量生產(chǎn)的電路板而言，通常在印制板上鋪設(shè)一層阻焊劑，阻焊劑一般是綠色或棕色，除了要焊接的地方外，其它地方根據(jù)電路設(shè)計軟件所產(chǎn)生的阻焊圖來覆蓋一層阻焊劑，這樣可以快速焊接，并防止焊錫溢出引起短路；而對于要焊接的地方，通常是焊盤，則要涂上助焊劑。11可整理ppt

2.焊盤（Pad）焊盤用于固定元器件管腳或用于引出連線、測試線等，它有圓形、方形等多種形狀。焊盤的參數(shù)有焊盤編號、X方向尺寸、Y方向尺寸、鉆孔孔徑尺寸等。焊盤分為插針式及表面貼片式兩大類，其中插針式焊盤必須鉆孔，表面貼片式焊盤無須鉆孔。12可整理ppt

3.金屬化孔（Via）金屬化孔也稱過孔，在雙面板和多層板中，為連通各層之間的印制導(dǎo)線，通常在各層需要連通的導(dǎo)線的交匯處鉆上一個公共孔，即過孔，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過孔的上下兩面做成圓形焊盤形狀，過孔的參數(shù)主要有孔的外徑和鉆孔尺寸。過孔可以是通孔式和掩埋式。通孔式是指穿通所有敷銅層的過孔；掩埋式過孔則僅穿通中間幾個敷銅層面，仿佛被其它敷銅層掩埋起來。13可整理ppt印制導(dǎo)線用于印制板上的線路連接，通常印制導(dǎo)線是兩個焊盤（或過孔）間的連線，而大部分的焊盤就是元件的管腳，當(dāng)無法順利連接兩個焊盤時，往往通過跳線或過孔實現(xiàn)連接。

4.連線（Track、Line）連線是指有寬度、有位置方向（起點和終點）、有形狀（直線或弧線）的線條。在敷銅面上的線條一般用來完成電氣連接，稱為印制導(dǎo)線或銅膜導(dǎo)線；在非敷銅面上的連線一般用作元件描述或其它特殊用途。14可整理ppt

5.元件的封裝（ComponentPackage）元件的封裝是指實際元件焊接到電路板時所指示的元件外形輪廓和引腳焊盤的間距。不同的元件可以使用同一個元件封裝，同種元件也可以有不同的封裝形式。印制元件的封裝是顯示元件在PCB上的布局信息，為裝配、調(diào)試及檢修提供方便。在Protel2004中元件的圖形符號被設(shè)置在絲印層（也稱絲網(wǎng)層）上。15可整理ppt元件封裝的命名一般與管腳間距和管腳數(shù)有關(guān)，如電阻的封裝AXIAL-0.3中的0.3表示管腳間距為0.3英寸或300mil（1英寸=1000mil=2.54cm）；雙列直插式IC的封裝DIP-8中的8表示集成塊的管腳數(shù)為8。元件封裝中數(shù)值的意義如圖4-17所示。16可整理ppt電路原理圖元件與印制板元件的比較電路原理圖中的元件是一種電路符號，有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而印制板中的元件代表的是實際元件的物理尺寸和焊盤，集成電路的尺寸一般是固定的，而分立元件一般沒有固定的尺寸，可根據(jù)需要設(shè)定。17可整理ppt6.網(wǎng)絡(luò)（Net）和網(wǎng)絡(luò)表（Netlist）從一個元器件的某一個管腳上到其它管腳或其它元器件的管腳上的電氣連接關(guān)系稱作網(wǎng)絡(luò)。每一個網(wǎng)絡(luò)均有唯一的網(wǎng)絡(luò)名稱，有的網(wǎng)絡(luò)名是人為添加的，有的是系統(tǒng)自動生成的，系統(tǒng)自動生成的網(wǎng)絡(luò)名由該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩個連接點的管腳名稱構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)表描述電路中元器件特征和電氣連接關(guān)系，一般可以從原理圖中獲取，它是原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計之間的紐帶。18可整理ppt7.飛線（Connection）飛線是在電路進(jìn)行自動布線時供觀察用的類似橡皮筋的網(wǎng)絡(luò)連線，網(wǎng)絡(luò)飛線不是實際連線。通過網(wǎng)絡(luò)表調(diào)入元件并進(jìn)行布局后，可以看到網(wǎng)絡(luò)飛線，不斷調(diào)整元件的位置，使網(wǎng)絡(luò)飛線的交叉最少，以提高自動布線的布通率。自動布線結(jié)束，未布通的網(wǎng)絡(luò)上仍然保留網(wǎng)絡(luò)飛線，此時可以可用手工連接的方式連通這些網(wǎng)絡(luò)。8.安全間距（Clearance）在進(jìn)行印制板設(shè)計時，為了避免導(dǎo)線、過孔、焊盤及元件的相互干擾，必須在它們之間留出一定的間距，這個間距稱為安全間距。9.柵格（Grid）柵格用于PCB設(shè)計時的位置參考和光標(biāo)定位，柵格有公制和英制兩種。19可整理ppt四、Protel2004PCB編輯器使用1.啟動PCB編輯器進(jìn)入Protel2004主窗口，執(zhí)行菜單“文件”→“創(chuàng)建”→“項目”→“PCB項目”建立PCB工程項目文件，執(zhí)行菜單“文件”→“創(chuàng)建”→“PCB文件”，系統(tǒng)自動產(chǎn)生默認(rèn)文件名為PCB1.PcbDoc的PCB文件，并進(jìn)入PCB編輯器狀態(tài)。PCB編輯器的主菜單與原理圖編輯器的主菜單基本相似，操作方法也類似。PCB編輯器的工具欄主要有PCB標(biāo)準(zhǔn)工具欄、配線工具欄和實用工具欄等。執(zhí)行菜單“查看”→“工具欄”下的相關(guān)菜單，可以設(shè)置打開或關(guān)閉相應(yīng)的工具欄。

20可整理ppt工作層選擇21可整理ppt2.PCB編輯器的管理⑴PCB窗口管理在PCB編輯器中，窗口管理可以執(zhí)行菜單“查看”下的命令實現(xiàn)，常用的命令如下。執(zhí)行菜單“查看”→“整個PCB板”，可以實現(xiàn)PCB全板顯示，用戶可以快捷地查找線路。執(zhí)行菜單“查看”→“指定區(qū)域”，用戶可以用鼠標(biāo)拉框選定放大顯示區(qū)域。執(zhí)行菜單“查看”→“顯示三維PCB板”，可以顯示整個印制板的3D模型，一般在電路布局或布線完畢，使用該功能觀察元件的布局或布線是否合理。22可整理ppt⑵坐標(biāo)系PCB編輯器的工作區(qū)是一個二維坐標(biāo)系，其絕對原點位于電路板圖的左下角。執(zhí)行“編輯”→“原點”→“設(shè)定”，將光標(biāo)移到要設(shè)置為新的坐標(biāo)原點的位置，單擊左鍵，設(shè)置新坐標(biāo)原點。執(zhí)行“編輯”→“原點”→“重置”，恢復(fù)絕對坐標(biāo)原點。⑶單位制設(shè)置PCB設(shè)計中設(shè)有兩種單位制，即Imperial（英制，單位為mil）和Metric（公制，單位為mm），執(zhí)行菜單“查看”→“切換單位”可以實現(xiàn)英制和公制的切換。23可整理ppt3.工作環(huán)境設(shè)置⑴設(shè)置柵格執(zhí)行菜單“設(shè)計”→“PCB板選擇項”，系統(tǒng)彈出圖4-20所示的“PCB板選擇項”對話框，可以進(jìn)行捕獲柵格、元件移動?xùn)鸥?、電氣柵格、可視柵格、圖紙及單位制設(shè)置等。24可整理ppt可視柵格有兩種尺寸，其中網(wǎng)格1一般設(shè)置的尺寸比較小，只有工作區(qū)放大到一定程度時才會顯示；網(wǎng)格2一般設(shè)置的尺寸比較大，系統(tǒng)默認(rèn)是只顯示網(wǎng)格2的柵格，進(jìn)入編輯器時看到的柵格是網(wǎng)格2的柵格。若要顯示網(wǎng)格1的柵格，可以執(zhí)行菜單“設(shè)計”→“PCB板層次顏色”，在彈出的對話框中的【系統(tǒng)顏色】區(qū)，選中【VisibleGrid1】后的復(fù)選框即可。⑵設(shè)置圖件旋轉(zhuǎn)角度在PCB設(shè)計時，有時板的尺寸很小，元件排列無法做到橫平豎直，需要有特殊的旋轉(zhuǎn)角度以滿足實際要求，而系統(tǒng)默認(rèn)的旋轉(zhuǎn)角度為90°，此時需重新設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度。執(zhí)行菜單“工具”→“優(yōu)先設(shè)定”，在彈出對話框的【其他】區(qū)中的【旋轉(zhuǎn)角度】后鍵入所需的旋轉(zhuǎn)角度即可。25可整理ppt五、印制電路板的工作層面1.工作層的類型⑴信號層(Signallayers)。信號層主要用于放置與信號有關(guān)的電氣元素，共有32個信號層。其中頂層（Toplayer）和底層（Bottomlayer）可以放置元件和銅膜導(dǎo)線，其余30個為中間信號層（Midlayer1～30），只能布設(shè)銅膜導(dǎo)線，置于信號層上的元件焊盤和銅膜導(dǎo)線代表了電路板上的敷銅區(qū)。⑵內(nèi)部電源/接地層(Internalplanelayers)。共有16個電源/接地層（Plane1～16），主要用于布設(shè)電源線及地線，可以給內(nèi)部電源/接地層命名一個網(wǎng)絡(luò)名，在設(shè)計過程中PCB編輯器能自動將同一網(wǎng)絡(luò)上的焊盤連接到該層上。26可整理ppt⑶機械層(Mechanicallayers)。共有16個機械層，用于設(shè)置板的物理尺寸、數(shù)據(jù)標(biāo)記、裝配說明等。⑷絲印層(Silkscreenlayers)。主要用于放置元件的外形輪廓、標(biāo)號和注釋等信息，包括頂層絲印層(TopOverlay)和底層絲印層（BottomOverlay）兩種。⑸阻焊層（SolderMasklayers）。放置其上的焊盤和元件代表電路板上未敷銅的區(qū)域，分為頂層阻焊層和底層阻焊層。⑹錫膏防護(hù)層（Pastemasklayers）。主要用于SMD元件的安裝，分為頂層防錫膏層和底層防錫膏層。⑺鉆孔層（DrillLayers）。鉆孔層提供制造過程的鉆孔信息，包括鉆孔指示圖（DrillGuide）和鉆孔圖（DrillDrawing）。27可整理ppt⑻禁止布線層（KeepOutLayer）。禁止布線層定義放置元件和布線區(qū)域范圍，一般禁止布線區(qū)域必須是一個封閉區(qū)域。⑼多層（MultiLayer）。用于放置電路板上所有的穿透式焊盤和過孔。⑽網(wǎng)絡(luò)飛線層（ConnectionandFormTos）。網(wǎng)絡(luò)飛線是具有電氣連接的兩個實體之間的預(yù)拉線，表示兩個實