第6章 印制电路板设计基础
微电子制造概论PCB设计和制造
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设计基本原则
● 设计时应确定使用高频低频中频三种去耦电容,中频 与低频去耦电容可根据器件与PCB功耗决定,可分别选 47-1000uF和470-3300uF;高频电容计算为: C=P/V*V*F.
酚醛和甲醛树脂板耐湿性能和高频 性能不好，但电性能和温度较好
最常用环氧树脂浸渍的玻璃布层压 板FR4
高频下，氟碳树脂浸渍的玻璃布层 压板PTFE
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PCB制作工艺 单面板制作工艺
单面板制作工艺
基板：酚醛纸基、环氧纸基、 环氧玻璃布基，单面覆铜
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钻孔-数控钻铣
一、钻床选择
1.机床台面的刚性和稳定性： 2.转轴的转速和稳定度： 3.台面的移动精度和位移重复精度： 4.X、Y、Z轴的进给速率： 5.台面的移动及固定装置： 6.最大加工尺寸： 7.操作系统和控制系统： 8.刀具管理系统： 9.光尺系统的选购： 10.吸尘系统： 11.保护系统：
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印制电路板的几个概念
导线
铜膜导线 飞线
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印制电路板的几个概念
助焊膜和阻焊膜
助焊膜Solder
Mask]
阻焊膜Paste
Mask
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印制电路板的几个概念
层
半盲孔（Blind） 盲孔（Buried） 过孔（via）
Mil：【电】密耳(千分之一英寸)
PCB印制电路板设计入门
1、建立一个新的印制电路板文件1、执行菜单命令“File/New”将弹出数据类型对话框如图1所示。
图1单击数据类型选择对话框中的“PCB”图标并单击“OK”按钮，或者直接双击“PCB”图标。
2、单击左上角的EDA编辑器标签的“PCB”按钮，如图2所示。
图２2、PCB编辑器画面的常用操作及快捷键一、画面的移动1、使用工作窗口的滚动条2、使用PCB浏览器（Browse PCB)观察窗口中的工作窗口虚拟框PCB浏览器中有一个成为观察窗口的小窗口，其中显示的是当前正在编辑的整张印制电路板图纸的缩略图。
图中看到一个虚线框，这个虚线框就代表了当前的编辑窗口，移动这个虚线框就可移动当前的编辑画面。
将鼠标肩头移到虚线框中，按下鼠标左键并移动鼠标，就可使工作窗口在画面上移动。
观察窗口显示的使整张图纸，所以可快速地将所需地部分移动到工作窗口，如图下图。
使用PCB浏览器中观察窗口移动工作窗口画面3、使用十字光标的自动滑动功能当PCB编辑器处于某中命令状态时（如正在放置焊盘、线条等），将鼠标移动到工作窗口时，光标会变成十字形，这时若移动光标到工作窗口边沿时，显示地画面将自动地向窗口内侧滑动。
这种自动滑动主要是用以执行某些命令的，也可以用来移动画面，且是手工放置元器件和手工布线中最方便的操作方式。
按鼠标右键（停止命令）可以停止自动滑动功能。
二、画面的放大、缩小及相关操作1、当前窗口画面的放大和缩小（1）菜单命令:放大——“View/Zoom In”，缩小——“View/Zoom Out”；（2）键盘上的快捷键：放大——[PageUp]，缩小——[PageDown]；（3）主工具栏中的按钮：放大——，缩小——。
2、在当前窗口中显示整张图纸（1）菜单命令：“View/Fit Document”；（2）先后击键盘上的V、D键；（3）主工具栏中的按钮：。
3、选择画面的一个矩形区域放大（1）菜单命令：“View/Area”；（2）先后击键盘上的V、A键；（3）主工具栏中的按钮：。
制作印制电路板PPT课件
2、电源/接地线加宽 3、文字标注的调整 4、增加电源和接地
为了获得完整的PCB电路图，必须加上电源和接地。 ✓添加电源和接地焊盘 ✓手动连接导线
6.6.4 补泪滴的应用
课堂演示
6.1.7 放置标注信息
✓字符串：String ✓坐标：Coordinate ✓尺寸标注：Dimension ✓圆弧：Arc
6.2 规划电路板和电气定义
所谓规划规划电路板和电气定义，就是根据电路 的规模以及公司或制造商的要求，具体确定所需制作 电路板的物理外形尺寸和电气边界。电路板规划的原 则是在满足公司或制造商的要求的前提下，尽量美观 且便于后面的布线工作。
1、拆线：Tool/Un-Route
ALL 拆除所有布线，进行手工调整。 Net 拆除所选布线网络，进行手动调整。 Component 拆除与所选的元件相连的线，进行手动调整。 Connection 拆除所选的一条布线，进行手工调整。
下面以 Un-Route /Connection 命令为例来介绍调整布线的 操作步骤。如：将U3-2和L1-2之间、U3-4和L2-2之间的连线 进行手工调整。
图标，手动走线
课堂演示
6.8 PCB板的3D显示
执行View—Board in 3D
3D显示可以 清晰显示PCB 板的3维效果
当3D显示PCB板不尽理想时，可以对布局和布线做微调 以达到设计者的要求。
6.9 生成PCB网络报表
打开网络表管理器—生成PCB网络表—比较原理图 网络表和PCB网络表
6.1.2 放置焊盘
执行菜单命令【Place】/【Pad】
印制电路板设计基础
PCB的发展简史
1936年第一块印制电路在日本诞生 “印制电路”的概念由英国Dr. Eisler于1936年
提出 Dr. Eisler 提出了铜箔腐蚀法工艺 1942年Dr. Eisler 制造出了收音机用印制板 二战中，此技术被美国人采用 20世纪50年代初，铜箔腐蚀法被广泛采用
现代印制电路的发展
谢谢大家！
型化、轻量化；纳米技术
印制板技术水平的标志
双面和多层孔金属化板，以两个焊盘间能布 设导线的根数为标志
一根：低密度印制板，导线宽度大于0.3mm 两根：中密度印制板，导线宽度约为0.2mm 三根：高密度印制板，导线宽度0.1~0.15mm 四根：超高密度印制板，线宽0.05~0.08mm
多层板，以孔径大小、层数多少为综合衡量 标志
人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。 2020年 12月1 1日星 期五11 时58分 4秒Fri day, December 11, 2020
感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20 .12.11 2020 年12月 11日星 期五1 1时58 分4秒2 0.12.1 1
属于技术密集、资金密集且高污染的行业
PCB价格的组成
PCB所用材料不同 PCB所采用生产工艺的不同 PCB本身的难度不同 客户要求不同 PCB厂家不同 付款方式不同 区域不同
以上均为造成PCB价格不同的原因
印制电路板的优点
在封装设计中，印制电路的物理特性的通用性比普通的接线更好 电路永久地附着在介质材料上，此介质基材也用作电路元件的安装
面 不会产生导线错接或短路 能严格地控制电参数的重现性 大大缩小了互连导线的体积和重量 可能采用标准化设计 有利于备件的呼唤和维护 有利于机械化、自动化生产 能节约原材料和提高生产率、降低电子产品的成本
pcb设计基本概念
PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）设计的基本概念主要包括以下几个方面：
电路原理图设计：这是PCB设计的基础，需要将电子设备中的元件和电路按照一定的规则进行布局和连接，以达到预期的功能和性能要求。
元件布局：根据电路原理图，将元件放置在PCB上，并按照电路连接关系进行合理的布局。
布线：根据电路原理图和元件布局，使用导线将元件连接起来，形成电路。
布线需要考虑导线的长度、宽度、走向、弯曲半径等因素，以满足电路性能和电磁兼容性的要求。
焊盘和过孔设计：焊盘是用于连接元件引脚和导线的金属化孔，过孔则是连接不同层之间导线的通道。
焊盘和过孔设计需要根据元件引脚和连接要求进行合理的设计，以保证焊接质量和电路性能。
层设计：多层PCB可以提供更多的布线空间和电气连接，但也增加了设计的复杂度。
层设计需要考虑元件布局、布线需求、信号完整性等因素，合理规划不同层的用途和布线要求。
电磁兼容性设计：PCB设计需要考虑电磁兼容性，包括减小干扰、提高信号完整性等方面。
电磁兼容性设计可以通过合理的元件布局、布线、接地设计等措施来实现。
可靠性设计：可靠性设计是保证PCB在各种工作环境下都能稳定工作的关键。
可靠性设计需要考虑元件的耐温、抗震、抗腐蚀等因素，同时保证电路的稳定性和可靠性。
以上是PCB设计的基本概念，实际设计过程中还需要考虑生产工艺、制造成本等因素，以达到最优的设计效果。
印刷电路板设计基础
PCB入门知识
表面安装技术有如下优点： 1） 由于印制板大量消除了大导通孔或埋孔互联技术，提高了印制板上的布线密度，减少了印制板面积（一般为插入式安装的三分阶之一），同时还可降低印制板的设计层数与成本。 2） 减轻了重量，提高了抗震性能，采用了胶状焊料及新的焊接技术，提高了产品质量和可靠性。 3） 由于布线密度提高和引线长度缩短，减少了寄生电容和寄生电感，更有利于提高PCB的电参数。 4） 比插装式安装更容易实现自动化，提高安装速度与劳动生产率，相应降低了组装成本。 从以上的表面装联技术就可以看出，PCB技术的提高是隋芯片的封装技术与表面安装技术的提高而提高。现在我们看到的电脑板卡其表面安装率都不断地在上升。实际上这样的PCB再用传动的网印线路图形是无法满足技术要求的了。所以普通高精确度PCB，其线路图形及阻焊图形基本上采用感光线路与感光绿油制作工艺。也许过不多久人们该把印制线路板叫作感光线路板了。 现在我们再来看成组芯片直接安装技术，多芯片模块（MCM）技术，它是"将多块未封装的集成电路芯片高密度安装在同一基板上构成一个完整的部件"的新思路，即现在人们普遍称之的多芯片模块，简称MCM是(Multi Chip Module的缩写)。随着MCM的兴起，使封装的概念发生了本质的变化，在８０年代以前，所有的封装都是面向器件的，而MCM可以说是面向部件的或者说是面向系统或整机的。MCM技术集先进印刷线路板技术、先进混合集成电路技术、先进表面安装技术、半导体集成电路技术于一体，是典型的垂直集成技术，对半导体器件来说，它是典型的柔性封装技术，是一种电路的集成。MCM的出现使电子系统实现小型化、模块化、低功耗、高可靠性提供了更有效的技术保障。 其中 MCM-D型（Mulit Chip Module－Deposited Thin Film）是采用薄膜技术将金属材料淀积到陶瓷或硅、铝基板上，光刻出信号线、电源线地线、并依次做成多层基板多达几十层。主要用在500Mhz以上的高性能产品中，线宽和间距可做到10-25μｍ，孔径在1050μｍ，因而，具有组装密度高，信号通道短，寄生效应小，噪声低等优点，可明显地改善系统的高频性能。
印制电路板设计基础
印制电路板设计基础作者：电子虫虫 [ 打印][ 返回]一、印制电路设计说明印制电路基材、结构尺寸、电气、机电元件的实际位置及尺寸，印制导线的宽度、间距、焊接盘及通孔的直径，印制接触片的分配，互连电气元件的布线要求以及为制定文件、制备照明底图所提供的各种数据等各项工作，统称为印制电路设计。
二、印制电路板的特点和类型印制电路是指在绝缘基板的表面按预定设计，用印制的方法所形成的印制导线和印制元件系统。
具有印制电路的绝缘基板(底板)称之为印制电路板(简称印制板)。
目前在电子设备中广泛应用的印制电路板只有印制导线而很少有印制元件。
若在印制板上连接有元器件和某些机械结构件，且安装、焊接、涂覆等装配工序均已完成，则该印制电路板即称之为印制装配板。
当前电子设备中广泛应用小型元件、晶体管、集成电路等，它们都必须安装在印制板上。
特别是表面安装元件的应用，更和印制电路板密不可分。
使用印制电路板的电子设备具有可靠性高、一致性好和稳定性好；机械强度高、抗振动、抗冲击性强；设备的体积小、重量轻；便于标准化、便于维修等优点。
缺点是制造工艺较复杂，小批量生产经济性差。
印制电路板按其结构可分为以下四种：1.单面印制板。
在厚度为1mm～2mm的绝缘基板的一个表面敷有铜箔，并通过印制与腐蚀工艺将其制成印刷电路。
2.双面印制板。
在厚度为1mm～2mm的绝缘基板的两个表面敷有铜箔，并通过印制与腐蚀工艺将其制成双面印刷电路。
3.多层印制板。
在绝缘基板上制成三层以上印制电路的印制板称为多层印制板。
它是由几层较薄的单面或双面印制电路板(厚度在0.4mm以下)叠合而成。
为了把夹在绝缘基板中间的印制导线引出，多层印制板上安装元件的孔必需金属化处理。
即在小孔内表面涂覆金属层使之与夹在绝缘层中的印制导线沟通。
随着集成电路的规模扩大，其引脚也日益增多。
就会出现单双面的印制板面上可容纳全部元件而无法容纳所有的导线。
多层印制板可解决此问题。
4.挠性印制板。
印制电路板设计规范
布线优化
选择合适的线宽、间距和层叠结构， 降低电磁干扰和信号延迟。
阻抗控制
通过精确计算和控制线宽、间距等参 数，确保信号线的阻抗匹配，减少信 号反射和失真。
电源完整性设计
合理规划电源分布网络，减小电源噪 声和电压降，提高供电稳定性。
设计修改与迭代
设计修正
根据仿真结果和实际测试数据，对电路板设计进行必要的修正和改 进。
机械稳定性
确保印制电路板的结构设计能够承受正常的机械应力，如弯曲、 扭曲和振动等。
振动容限
评估印制电路板的振动容限，以确保在振动环境中仍能保持性能。
连接器设计
优化连接器的设计，以提高其机械强度和稳定性，减少因振动而产 生的连接问题。
07 设计验证与优化
设计审查与仿真
审查设计规则
确保电路板设计符合预定的设 计规则，如线宽、间距、层叠
元件间距和方向
元件间距
元件之间的间距应满足电气安全 和生产工艺要求，避免过近导致 短路或过远增加布线难度。
元件方向
元件的放置方向应统一、整齐， 便于识别和装配，同时应避免相 邻元件之间产生干扰或耦合。
04 布线规范
布线基本原则
1 2
确定合理的布线路径
遵循电路原理，确保信号传输的正确性和稳定性。
性能。
防尘与防潮设计
03
采取适当的防尘和防潮措施，以减少环境因素对电路板性能的
影响。
热设计考虑
热传导路径
优化印制电路板的热传导路径，确保热量能够有效地从发热元件 传导出去。
散热器设计
根据需要为关键元件配置散热器，以提高散热效率。
温度监控
设计温度监控功能，以便实时监测印制电路板的温度，防止过热。
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2．内部电源/接地层（Internal Plane Layer）
内部电源/接地层共有16个，用于在多层板中布置电源线和 接地线。
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第6章 印制电路板设计基础
3．机械层（Mechanical Layer）
机械层共有16个。用于设置电路板的外形尺寸、数据标记、
对齐标记、装配说明以及其他机械信息。这些信息因设计公司 或PCB制造厂家的要求而有所不同。
焊盘 元器件符号轮廓
字符
过孔 铜膜导线，其上覆盖阻焊 剂
图6-1-1 印制电路板
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第6章 印制电路板设计基础
了解印制电路板图在Protel软件中的表示 1．信号层（Signal Layer）
信号层用于表示铜膜导线所在的层面，包括顶层（Top
Layer）、底层（Bottom Layer）和30个中间层（Mid Layer）， 其中中间层只用于多层板。
印制电路板图在PCB文件中的表示
•
• • •
元器件封装的概念
元器件封装在PCB文件中的表示 PCB文件的建立 PCB文件中一些常用参数的设置等
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第6章 印制电路板设计基础
6.1 任务一：认识印制电路板
6.1.1 印制电路板结构
印制电路板简称为PCB（Printed Circuit Board），是通 过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性 能良好的铜箔构成覆铜板，按照PCB图的要求，在覆铜板上蚀
作成本较高，多用于电路布线密集的情况。
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第6章 印制电路板设计基础
印制电路板中的各种对象
（1）铜膜导线：用于各导电对象之间的连接，由铜箔构成，具
有导电特性。
（2）焊盘：用于放置焊锡、连接导线和元器件引脚，由铜箔构 成，具有导电特性。 （3）过孔：用于连接印制电路板不同板层的铜膜导线，由铜箔 构成，具有导电特性。
第6章 印制电路板设计基础
4．晶体管类封装
3
1 2 3
1
2
图6-3-6 常用小功率 三极管封装
图6-3-7 表贴式三极 管封装
5．集成电路封装
14 13 12 11 10 9 8
1
2
3
4
5
6
7
图6-3-8 双列直插式 芯片封装
图6-3-9 表贴式芯片 封装
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（Top Paste）和底层锡膏防护层（Bottom Paste）。
6．丝印层（Silkscreen Layer）
丝印层用于放置元器件符号轮廓、元器件标注、标号以及 各种字符等印制信息。它包括顶层丝印层（Top Overlay）和 底层丝印层（Bottom Overlay）。
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第6章 印制电路板设计基础
刻出相关的图形，再经钻孔等后处理制成，以供元器件装配所
用。 印制电路板根据结构不同可分为单面板、双面板和多层板。
4
第6章 印电路板设计基础
单面板是指在一面覆铜的电路板，只可在覆铜的一面布线。 制作成本简单，但由于只能在一面布线且不允许交叉，布线难
度较大，适用于比较简单的电路。
双面板是两面覆铜，两面均可布线。制作成本低于多层板， 由于可以两面布线，布线难度降低，因此是最常用的结构。 多层板一般指3层以上的电路板。多层板不仅两面覆铜，在 电路板内部也包含铜箔，各铜箔之间通过绝缘材料隔离。但制
图6-2-3 顶层丝印层（Top Overlay） 图6-2-4 底层丝印层（Bottom Overlay）
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第6章 印制电路板设计基础
图6-2-5 多层（Multi Layer）显示的焊盘与过孔
铜膜导线、焊盘、过孔、字符等的表示 1．铜膜导线（Track）
铜膜导线（Track）必须绘制在信号层，即顶层（Top
第6章 印制电路板设计基础
顾
滨
主编
1
第6章 印制电路板设计基础
背景
要进行PCB设计，首先要了解印制电路板的结构、板 中的各种对象及其用途，了解这些对象在Protel软件中的表 示，以及PCB编辑器的一些基本参数设置，这是进行PCB
设计的基础。
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第6章 印制电路板设计基础
本章要点
•
•
印制电路板的结构
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第6章 印制电路板设计基础
元器件封装 1．元器件封装的概念
元器件封装是指实际的电子元器件焊接到电路板时所指示
的轮廓和焊点的位置，它保证了元器件引脚与电路板上的焊盘
一致。
2．元器件封装的分类
根据焊接方式不同，元器件封装可分为两大类：针脚式和 表面粘贴式。
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第6章 印制电路板设计基础
（a）针脚式元器件
Layer）、底层（Bottom Layer）和中间层（Mid Layer）。
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第6章 印制电路板设计基础
2．焊盘（Pad）
焊盘（Pad）分为两类，即针脚式和表面粘贴式，分别对
应具有针脚式引脚的元器件和表贴式（表面粘贴式）元器件。
图6-2-6 针脚式焊盘尺寸
图6-2-7 针脚式焊盘的三种类型
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4．阻焊层（Solder Mask Layer）
阻焊层用于表示阻焊剂的涂覆位置，包括顶层阻焊层 （Top Solder）和底层阻焊层（Bottom Solder）。
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第6章 印制电路板设计基础
5．Paste Mask Layer（锡膏防护层）
锡膏保护层与阻焊层的作用相似，不同的是，在机器焊接
时对应的是表面粘贴式元件的焊盘。它包括顶层锡膏防护层
（b）表面粘贴式元器件
图6-3-1 元器件封装的分类
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第6章 印制电路板设计基础
常用元器件封装 1．电容类封装
1
2
1
2
图6-3-2 无极性电容封装
图6-3-3 有极性电容封装
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第6章 印制电路板设计基础
2．电阻类封装
1 2
图6-3-4 电阻封装
3．二极管类封装
1
2
图6-3-5 二极管封装
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（4）元器件符号轮廓：表示元器件实际所占空间大小，不具有
导电特性。
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第6章 印制电路板设计基础
（5）字符：可以是元器件的标号、标注或其他需要标注的内容，
不具有导电特性。 （6）阻焊剂：为防止焊接时焊锡溢出造成短路，需在铜膜导线 上涂覆一层阻焊剂。阻焊剂只留出焊点的位置，而将铜膜导线 覆盖住，不具有导电特性。
7．多层（Multi Layer）
多层用于显示焊盘和过孔。
8．禁止布线层（Keep Out Layer）
禁止布线层用于定义在电路板上能够有效放置元器件和布
线的区域，主要用于PCB设计中的自动布局和自动布线。
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第6章 印制电路板设计基础
图6-2-1 顶层（Top Layer）的布线
图6-2-2 底层（Bottom Layer）的布线
4．字符（String）
字符必须写在顶层丝印层（Top Overlay）和底层丝印层 （Bottom Overlay。
5．安全间距（Clearance）
进行印制电路板图设计时，为了避免导线、过孔、焊盘及 元器件间的相互干扰，必须在它们之间留出一定间隙，即安全 间距（如图6-2-11所示）。
图6-2-11 安全间距
第6章 印制电路板设计基础
3．过孔（Via）
过孔（Via）也称为导孔，过孔分为三种，即从顶层到底
层的穿透式过孔（如图6-2-9所示）从顶层到内层或从内层到底
层的盲过孔（如图6-2-10所示）和层间的隐藏过孔。
图6-2-8 表面粘贴式焊盘
图6-2-9 穿透式过孔
图6-2-10 盲过孔
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第6章 印制电路板设计基础