电子电路CAD 广东机电职业技术学院 计算机与信息工程系 高立新 2005 ~~~ 2006 学年第 一 学期

第5章 PCB设计基础 目的 印刷电路基础 元件封装 印刷电路板的设计步骤 工作层的名称、功能和设置方法

5.1印刷电路基础 5.1.1 印刷电路板的结构 1.单面板 一面有导电图形的电路板。

5.1印刷电路基础 2.双面板 指两面都有导电图形的电路板，也称双层板。其两面的导电图形之间的电气连接通过过孔来完成。

5.1印刷电路基础 3.多层板 由交替的导电图形层及绝缘材料层叠压粘合而成的电路板。除电路板两个表面有导电图形外，内部还有一层或多层相互绝缘的导电层，各层之间通过金属化过孔实现电气连接。

5.1.2 元件的封装（Footprint） 元件封装是指元件焊接到电路板时的外观和焊盘位置。

元件封装的分类 针脚式元件封装和表面粘贴式(SMD)元件封装。 针脚式元件封装： 元件的焊盘通孔贯通整个电路板 如电阻、电容、三极管、部分集成电路的封装。 DIP(Dual in-line Package) PCB Multi Layer 表面粘贴式元件封装： 焊接时元件与其焊盘在同一层。 Top layer Bottom Layer

Footprint a AXIAL0.4（电阻类） b DIODE0.4（二极管类） c RAD0.4（无极性电容类） d FUSE（保险管） e XATAL1（晶振类） f VR5（电位器类） g SIP8（单列直插类）

k LCC16（贴片元件类） l DIP16（双列直插类） m TO-220（三极管类） h RB.2/.4（极性电容类） i DB9/M（D型连接器） j TO-92B（小功率三极管） k LCC16（贴片元件类） l DIP16（双列直插类） m TO-220（三极管类）

元件封装的编号 2.元件封装的编号 元件封装的编号规则一般为元件类型+焊盘距离（或焊盘数）+元件外形尺寸。 如AXIAL0.4表示该元件封装为轴状，两个管脚焊盘的间距为0.4英寸。 RB.2/.4表示极性电容类元件封装，两个管脚焊盘的间距为0.2英寸（200mil），元件直径为0.4英寸(400mil) 。 DIP16表示双列直插式元件的封装，两列共16个引脚。

印刷电路基础 铜膜导线（Track） Solder Paste Solder Solder layer（焊层） Top Solder（顶层）和Bottom Solder（底层）两个焊层。 Paste mask layer（锡膏防护层） Top Paste（顶层）和Bottom Paste（底层）两个锡膏防护层。 焊盘（Pad）与过孔（Via） 焊盘（Pad）的作用是用来放置焊锡、连接导线和焊接元件的管脚。 Silkscreen layer（丝印层） 丝印层主要用于放置印制信息，如元件的轮廓和标注、各种注释字符等。

印刷电路基础 过孔（Via）:实现不同导电层之间的电气连接

印刷电路基础 安全间距（Clearance） 避免导线、过孔、焊盘及元件 间的距离过近而造成相互干扰， 在他们之间留出一定的间距，称 为安全间距。

PCB设计流程 1.绘制电路原理图 主要任务是绘制电路原理图，生成网络表，用 于 PCB设计时的自动布局和自动布线。 2.规划电路板 印刷电路板的设计的一般步骤如下： 1.绘制电路原理图 主要任务是绘制电路原理图，生成网络表，用 于 PCB设计时的自动布局和自动布线。 2.规划电路板 完成确定电路板的物理边界、电气边界、电路板的层数、各种元件的封装形式和布局要求等任务。 3.设置参数 主要是设置软件中电路板的工作层的参数、PCB编辑器的工作参数、自动布局和布线参数等。 4. 装入网络表及元件的封装形式 将原理图中的电气连接关系和元件的封装形式，装入PCB编辑器。

PCB设计流程 5.元件的布局 在元件自动布局的基础上，进行手工调整，是元件的布局达到要求。 6.自动布线 系统根据网络表中的连接关系和设置的布线规则进行自动布线。只要元件的布局合理，布线参数设置得当，Protel 99 SE的自动布线的布通率几乎是100%。 7.调整 自动布线成功后，用户可对不太合理的地方进行调整。如调整导线的走向、导线的粗细、标注字符和添加输入/输出焊盘、螺丝孔等。 8.保存文件及输出

印刷电路板设计的基本原则（P154） 布局 布线 焊盘大小 抗干扰措施 去耦电容 接线

PCB编辑器（P157） 启动 界面 工具栏

电路板工作层 在PCB编辑器中，执行菜单命令Design|Option，系统将弹出 Document Options对话框：

工作层的类型 在这个对话框中，系统列出了电路板中的各工作层。 信号层（） 信号层主要用于布置电路板上的导线。Protel 99 SE提供了32个信号层，包括Top layer（顶层）、Bottom layer（底层）和30个MidLayer（中间层）。 Internal plane layer（内部电源/接地层） Protel 99 SE提供了16个内部电源层/接地层。该类型的层仅用于多层板，主要用于布置电源线和接地线。我们称双层板、四层板、六层板，一般指信号层和内部电源/接地层的数目。 机械层 Protel 99 SE提供了16个机械层，它一般用于设置电路板的外形尺寸、数据标记、对齐标记、装配说明以及其它的机械信息。 4 Solder mask layer（阻焊层） 5 Paste mask layer（锡膏防护层） 6 Keep out layer（禁止布线层） 7 Silkscreen layer（丝印层） 8 Multi layer（多层） 电路板上焊盘和穿透式过孔要穿透整个电路板，与不同的导电图形层建立电气连接关系，因此系统专门设置了一个抽象的层，多层。一般，焊盘与过孔都要设置在多层上，如果关闭此层，焊盘与过孔就无法显示出来。 9 Drill layer（钻孔层） 钻孔层提供电路板制造过程中的钻孔信息（如焊盘、过孔就需要钻孔）。Protel 99 SE提供了Drill gride（钻孔指示图）和Drill drawing（钻孔图）两个钻孔层。

工作层 顶层Top Layer（信号层） 多层板 中间层MidLayer 1（信号层） 底层Bottom Layer（信号层）

工作层 Mechanical 1（机械层） 中间层MidLayer 14（信号层） Mechanical 4（机械层） 顶层丝印层TopOverlay

电路板工作层设置（P164） 9.3.2 工作层的设置 Protel 99 SE允许用户自行定义信号层、内部电源层/接地层和机械层的显示数目。 1.设置Signal layer和Internal plane layer 执行菜单命令Design|Layer Stack Manager，系统弹出Layer Stack Manager（工作层堆栈管理器）对话框。（1）添加层的操作 （4）层的编辑操作 先选取要编辑的层，单击 Properties（属性）按钮，弹 出Edit Layer（工作层编辑） 对话框，可设置该层的Name （名称）和 Copper thickness （覆铜厚度）。 9.3.3 工作层的打开与关闭 1.工作层的打开与关闭 执行菜单命令Design|Options，在系统弹出的Document Options对话框中，单击Layer选项卡，相应工作层前的复选框被选中（√），则表明该层被打开，否则该层处于关闭状态。

计量单位 2.栅格和计量单位设置 单击Document Options对话框中的Options选项卡，打开如图所示的对话框。 5）计量单位的设置 Protel 99 SE提供Metric（公制）和Imperial (英制)两种计量单位，系统默认为英制。 英制的默认单位为mil（毫英寸）； 公制的默认单位为mm（毫米）； 1mil=0.0254mm 。

PCB设计基础 本章重点： ① 印刷电路板的概念、作用及分类 ② 绘制印刷电路板图有关的元件封装、焊盘、过孔和铜膜导线等基本概念 ③ 工作层的名称、功能和设置方法 ④ 在PCB中定位的几种方法