认识PCB板 宋晓虹
原始材料——敷铜板
通过打孔、制作线路层后的裸板
添加了保护的阻焊及字符的成品
印刷电路板的板层结构 印刷电路板常见的板层结构包括单层板(Single Layer PCB)、双层板(Double Layer PCB)和多层板(Multi Layer PCB)三种。 单面板一面有敷铜,一面没有敷铜,设计时,只能在一面进行布线并放置元件。不需要打过孔。单面板由于成本低而被广泛采用。 但是由于只能在一面上进行走线,所以设计要比双面板或多层板困难得多。
印刷电路板的板层结构 双面板:双面板包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)两层,顶层一般为元件面,底层一般为焊锡层面。双面板的双面都可以敷铜,都可以布线。双面板的电路一般比单面板的电路复杂,但布线容易操作,是制作电路板比较理想的选择
印刷电路板的板层结构 多层板:多层板包含了多个工作层的电路板。除了顶层、底层以外,还包括中间层、内部电源或接地层等。 随着电子技术的高速发展,电子产品越来越精密,电路板也就越来越复杂,多层电路板的应用也越来越广泛。 多层电路板一般指三层以上的电路板。
PCB中的层 印刷电路板的“层”不是虚拟的,而是印刷板材料本身实实在在的铜箔层。Protel的PCB板包括许多类型的工作层,如信号层(Signal Layers)、内部电源层(Internal Planes)、机械层(Mechanical Layers)等。 上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用“过孔(Via)”来沟通。 信号层:主要用于布线,也可以放置一些与电气信号有关的电气实体。 ProtelDXP 2004提供了32个信号层,包括顶层、底层和30个中间层(Mid)。其中顶层一般用于放置元件,底层放置焊锡元件,中间层主要用于放置信号走线/
PCB中的层 内部电源层( Internal Planes)主要用于连接电源网络和接地网络,也可连接其他网络。 ProtelDXP 2004提供了16个内部电源层,以满足使用。 对于多板层设计,需要使用大面积的电源和地,从而导致电源和接地网络很复杂,因此需要用整片铜膜建立一个内部电源层,再通过过孔与电路板的表层电源层网络连接,从而简化电源布线。
PCB中的层 (3)机械层(Mechanical Layers) 机械层主要用于放置标注和说明等,例如尺寸标记、过孔信息、数据资料、装配说明等。 Protel DXP 2004提供了16个机械层,它们是Mechanical1~Mechanical16。可以在打印或绘制其他层时加上机械层,这样机械层上的基准信息也可以被打印或绘制出来。
PCB中的层 (4)阻焊层和锡膏防护层(Mask) 阻焊层用于放置阻焊剂,防止在焊接时由于焊锡扩张引起短路, Protel DXP 2004提供了Top Solder(顶层)和Bottom Solder(底层)两个阻焊层,设计时如果使用阻焊层,将匹配焊盘和过孔 锡膏防护层主要用于安装表面粘贴元件(SMD), Protel DXP 2004提供了Top Paste(顶层)和Bottom Paste(底层)两个锡膏防护层。这是表帖元器件的安装工艺所需要的,无表帖元器件时不需要使用该层
PCB中的层 (5)丝印层(Silkscreen) 丝印层主要用于绘制元件封装的轮廓线和元件封装文字,以便于用户读板,如元器件的外形轮廓、标号和参数等。 Protel DXP 2004提供了Top Overlayer(顶层)和Bottom Overlayer(底层)两个丝印层,在丝印层( Silkscreen )做的所有标志都是用绝缘材料印制到电路板上,不具有导电特性,不会影响到电路的连接。
PCB中的层 (6)其他层(Other) 其他层主要包括钻孔层、禁止布线层等,主要有: Drill layer(钻孔层):用于绘制钻孔图及标注钻孔的位置,包括Drill Guide(钻孔引导)和Drill Drawing (钻孔图层)两种。前者基本不用,后者通常用来生成制作PCB时的钻孔图片,在PCB设计页面的Drill Drawing 层是看不到钻孔符号的,在输出的时候会自动生成。 KeepOut(禁止布线层):用于在电路板布局时设定放置元件和导线的区域边界。 Multi Layer (多层):用于设置多层面,此层上放置的对象将贯穿所有信号板层,内层板层和阻焊层等,常用于放置跨板层对象,如焊盘、导孔等 Connect(飞线层):用于显示飞线(导入网络表时产生的预拉线)
PCB中的层 对于手工绘制双面印制电路板来说,使用最多的是Top Layers(顶层铜箔布线)、Bottom Layers(底层铜箔布线)和Top Silkscreen(顶层丝印层)。一般顶层用红色、底层用蓝色、文字及符号用绿色或白色、焊盘和过孔用黄色。
学习PCB板设计,我们需要做什么? 板的大小,单面、双面,还是多层板? 元件的位置摆放(布局)? 如何连接导线? 考虑电路板设置的电磁兼容问题。 测试
PCB设计中的图件 1.元件封装(也称元件) 元件封装指实际元件焊接到电路板时指示的外观和焊点位置,它是实际元件引脚和印制电路板上的焊点一致的保证。由于元件封装只是元件的外观和焊点位置,即仅仅是空间的概念,因此不同的元件可共用一个封装;另一个方面,同一种元件也可有不同的封装。如电阻的封装形式有 AXIAL-0.3 AXIAL-0.4 AXIAL-0.5 电阻的封装形式如图所示,后面的数字表示形状大小,数字越大,形状越大
PCB设计中的图件 二极管的封装 三极管的封装 双列直插式集成电路封装 Protel DXP连接件封装
PCB设计中的图件 焊盘 焊盘的作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚;可以单独放在一层或多个板层上。焊盘的形状有圆形、矩形、圆角矩形或八边形等,根据元件本身来确定。其中焊盘直径和焊盘孔径可在0~1000mil之间变化。 焊盘孔径 焊盘直径
PCB设计中的图件 导孔(也称过孔) 过孔的作用是连接不同板层的导线,有3种,即从顶层贯通到底层的穿透式导孔,从顶层到内层或从内层通到底层的盲导孔和层间的隐藏导孔。 导孔有两个尺寸,即导孔直径和通孔直径。通孔的孔壁由与导线相同的材料构成,用于连接不同板层的导线。
PCB设计中的图件 除了上面介绍的元件、导线、焊盘、过孔外,还有一些印制电路板上的其他图件,以后在详细介绍。
PCB设计方法 PCB设计方法主要有三种:全自动设计、全手工设计和半自动设计 全自动设计:利用protel提供的各种自动化工具进行印制电路板的设计工作。 优缺点:周期短 ,但是由于但是人工智能还不完善,因此设计还有缺陷 全手工设计:利用protel提供的各种PCB绘制工具进行设计工作 优缺点:设计从实际出发,产品比较完美,但是设计费时费力,有时还有人为的错误 半自动布局:是目前用得比较多的方式,结合了自动化设计和手工设计的特点,省时省力,设计的灵活性也比较大。
PCB设计流程 准备网络报表:主要指电路原理图的设计及网络报表的生成。有时也可以不进行原理图绘制,直接进入PCB设计系统 规划印制电路板:主要是对电路板的初步规划,如板的大小,采用几层电路、元件采用什么封装形式等。确定电路板设计的框架 设置相关参数:设置元件的布置参数、板层参数和布线参数等 导入网络表及元件封装:网络报表是电路板布线的灵魂,也是原理图设计系统与印制电路板设计系统的接口。只有将网络报表装入后,才可能完成对电路板的自动布线。元件封装就是元件的外形,每个装入的元件都必须有相应的外形封装 元件的布局:可以由protel自动进行,并自动将元件布置在电路板边框内 自动布线:protel DXP2004引入了先进的技术,只要参数设置得当,元件布局面合理,自动布线成功率很高(几乎是100%) 手工调整:在自动布线结束后,对不满意的地方进行手工调整 文件保存及输出:完成布线后,可以将完成的PCB文件保存,利用输出设备(打印机或绘图仪)输出电路板的布线图。
请大家将前段时间所有课件上传到自己的空间中课程的相应栏目中