第5讲 PCB设计基础及单面板设计

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PCB辅助设计 PCB辅助设计 金属化孔（Via） 3. 金属化孔（Via） 金属化孔也称过孔，在双面板和多层板中， 金属化孔也称过孔，在双面板和多层板中，为连通各 层之间的印制导线， 层之间的印制导线，通常在各层需要连通的导线的交汇处 钻上一个公共孔，即过孔， 钻上一个公共孔，即过孔，用以连通中间各层需要连通的 铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状， 铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数 主要有孔的外径和钻孔尺寸。 主要有孔的外径和钻孔尺寸。 过孔可以是通孔式和掩埋式。 过孔可以是通孔式和掩埋式。通孔式是指穿通所有敷 铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面， 铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面，仿 佛被其它敷铜层掩埋起来。 佛被其它敷铜层掩埋起来。
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第5讲
PCB设计基础及单面板设计 PCB设计基础及单面板设计
主 要 内 容 一、PCB定义与分类 PCB定义与分类 PCB设计基本组件 二、PCB设计基本组件 PCB编辑器 三、PCB编辑器 PCB工作层 四、PCB工作层 规划PCB 五、规划PCB 六、装载元件库 七、元件放置与布局调整 放置焊盘、 八、放置焊盘、过孔 九、手工布线
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目前的印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板（基板） 目前的印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板（基板）上， 故亦称覆铜板。 故亦称覆铜板。 1.根据PCB导电板层划分 1.根据PCB导电板层划分 根据PCB ⑴单面印制板 单面印制板指仅一面有导 电图形的印制板， 电图形的印制板，板的厚度约 0.2～5.0mm， 在0.2～5.0mm，它是在一面敷 有铜箔的绝缘基板上， 有铜箔的绝缘基板上，通过印 制和腐蚀的方法在基板上形成 印制电路。 印制电路。它适用于一般要求 的电子设备。 的电子设备。

PCB辅助设计 PCB辅助设计 图示为四层板剖面图。通常在电路板上， 图示为四层板剖面图。通常在电路板上，元件放在顶层 元件面），而底层（焊接面）一般是焊接用的。 ），而底层 （元件面），而底层（焊接面）一般是焊接用的。对于 SMD元件 顶层和底层都可以放元件。 元件， SMD元件，顶层和底层都可以放元件。 元件也分为两大类，传统的元件是通孔式元件， 元件也分为两大类，传统的元件是通孔式元件，通常这 种元件体积较大，且电路板上必须钻孔才能插装； 种元件体积较大，且电路板上必须钻孔才能插装；较新的 设计一般采用体积小的表面贴片式元件（SMD）， ），这种元 设计一般采用体积小的表面贴片式元件（SMD），这种元 件不必钻孔，利用钢模将半熔状锡膏倒入电路板上， 件不必钻孔，利用钢模将半熔状锡膏倒入电路板上，再把 SMD元件放上去 即可焊接在电路板上。 元件放上去， SMD元件放上去，即可焊接在电路板上。
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对于一个批量生产的电路板而言， 对于一个批量生产的电路板而言，通常在印制板上铺设 一层阻焊剂，阻焊剂一般是绿色或棕色， 一层阻焊剂，阻焊剂一般是绿色或棕色，除了要焊接的地方 外，其它地方根据电路设计软件所产生的阻焊图来覆盖一层 阻焊剂，这样可以快速焊接，并防止焊锡溢出引起短路；而 阻焊剂，这样可以快速焊接，并防止焊锡溢出引起短路； 对于要焊接的地方，通常是焊盘，则要涂上助焊剂。 对于要焊接的地方，通常是焊盘，则要涂上助焊剂。
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PCB辅助设计 PCB辅助设计 ⑶多层印制板 多层印制板是由交替的导电图形层及绝缘材料层层压粘合 而成的一块印制板，导电图形的层数在两层以上， 而成的一块印制板，导电图形的层数在两层以上，层间电气 互连通过金属化孔实现。多层印制板的连接线短而直， 互连通过金属化孔实现。多层印制板的连接线短而直，便于 屏蔽，但印制板的工艺复杂，由于使用金属化孔， 屏蔽，但印制板的工艺复杂，由于使用金属化孔，可靠性下 它常用于计算机的板卡中。 降。它常用于计算机的板卡中。
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PCB辅助设计 PCB辅助设计 ⑵挠性印制板（也称柔性印制板、软印制板）。挠性 挠性印制板（也称柔性印制板、软印制板）。挠性 ）。 印制板是以软性绝缘材料为基材的PCB 由于它能进行折叠、 PCB。 印制板是以软性绝缘材料为基材的PCB。由于它能进行折叠、 弯曲和卷绕，因此可以节约60％～90 的空间， 60％～90％ 弯曲和卷绕，因此可以节约60％～90％的空间，为电子产品 小型化、薄型化创造了条件，它在计算机、打印机、 小型化、薄型化创造了条件，它在计算机、打印机、自动化 仪表及通信设备中得到广泛应用。 仪表及通信设备中得到广泛应用。 挠性印制板。 挠性印制板指利用软性基材， ⑶刚-挠性印制板。刚-挠性印制板指利用软性基材， 并在不同区域与刚性基材结合制成的PCB PCB， 并在不同区域与刚性基材结合制成的PCB，主要用于印制电 路的接口部分。 路的接口部分。
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元件封装的命名一般与管脚间距和管脚数有关， 元件封装的命名一般与管脚间距和管脚数有关 ， 如 电阻的封装AXIAL AXIAL0 中的0 表示管脚间距为0 电阻的封装 AXIAL0.3 中的 0.3 表示管脚间距为 0.3 英寸或 300mil mil（ 英寸=1000mil mil） 双列直插式IC的封装DIP IC的封装DIP8 300mil（1英寸=1000mil）；双列直插式IC的封装DIP8中 表示集成块的管脚数为8 的 8 表示集成块的管脚数为 8 。 元件封装中数值的意义如 所示。 图4-7所示。
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电路原理图元件与印制板元件的比较 电路原理图中的元件是一种电路符号， 电路原理图中的元件是一种电路符号，有统 一的标准， 一的标准，而印制板中的元件代表的是实际元件的 物理尺寸和焊盘，集成电路的尺寸一般是固定的， 物理尺寸和焊盘，集成电路的尺寸一般是固定的， 而分立元件一般没有固定的尺寸，可根据需要设定。 而分立元件一般没有固定的尺寸，可根据需要设定。
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5.元件的封装（ Package） 5.元件的封装（Component Package） 元件的封装 元件的封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的元 件外形轮廓和引脚焊盘的间距。 件外形轮廓和引脚焊盘的间距。不同的元件可以使用同一个 元件封装，同种元件也可以有不同的封装形式。 元件封装，同种元件也可以有不同的封装形式。 印制元件的封装是显示元件在PCB上的布局信息， PCB上的布局信息 印制元件的封装是显示元件在PCB上的布局信息，为装 调试及检修提供方便。 2004中元件的图形符 配、调试及检修提供方便。在Protel 2004中元件的图形符 号被设置在丝印层（也称丝网层） 号被设置在丝印层（也称丝网层）上。
挠性印制板样图
刚-挠性印制板样图
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二、PCB设计基本组件 设计基本组件
1.板层（Layer） 1.板层（Layer） 板层 板层分为敷铜层和非敷铜层， 板层分为敷铜层和非敷铜层，平常所说的几层板是 指敷铜层的层面数。一般在敷铜层上放置焊盘、 指敷铜层的层面数。一般在敷铜层上放置焊盘、线条等 完成电气连接； 完成电气连接；在非敷铜层上放置元件描述字符或注释 字符等；还有一些层面（如禁止布线层） 字符等；还有一些层面（如禁止布线层）用来放置一些 特殊的图形来完成一些特殊的作用或指导生产。 特殊的图形来完成一些特殊的作用或指导生产。 敷铜层一般包括顶层（又称元件面）、底层（ ）、底层 敷铜层一般包括顶层（又称元件面）、底层（又称 焊接面）、中间层、电源层、地线层等； ）、中间层 焊接面）、中间层、电源层、地线层等；非敷铜层包括 印记层（又称丝网层、丝印层）、板面层、禁止布线层、 ）、板面层 印记层（又称丝网层、丝印层）、板面层、禁止布线层、 阻焊层、助焊层、钻孔层等。 阻焊层、助焊层、钻孔层等。
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4.连线（Track、Line） 4.连线（Track、Line） 连线 连线是指有宽度、有位置方向（起点和终点）、有 连线是指有宽度、有位置方向（起点和终点）、有 ）、 形状（直线或弧线）的线条。 形状（直线或弧线）的线条。在敷铜面上的线条一般用 来完成电气连接，称为印制导线或铜膜导线； 来完成电气连接，称为印制导线或铜膜导线；在非敷铜 面上的连线一般用作元件描述或其它特殊用途。 印制导线用于印制板上 的线路连接， 的线路连接，通常印制导线 是两个焊盘（或过孔） 是两个焊盘（或过孔）间的 连线， 连线，而大部分的焊盘就是 元件的管脚， 元件的管脚，当无法顺利连 接两个焊盘时， 接两个焊盘时，往往通过跳 线或过孔实现连接。 线或过孔实现连接。
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⑵双面印制板 双面印制板指两面都有导电图形 的印制板，板的厚度约为0.2 0.2～ 的印制板，板的厚度约为0.2～ 5.0mm，它是在两面敷有铜箔的绝 5.0mm， 缘基板上， 缘基板上，通过印制和腐蚀的方法 在基板上形成印制电路， 在基板上形成印制电路，两面的电 气互连通过金属化孔实现。 气互连通过金属化孔实现。 它适用于要求较高的电子设备， 它适用于要求较高的电子设备， 如计算机、电子仪表等，由于双面 如计算机、电子仪表等， 印制板的布线密度较高， 印制板的布线密度较高，所以能减 小设备的体积。 小设备的体积。
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PCB定义与分类 一、PCB定义与分类
PCB的定义 PCB的定义 印制电路板(Printed Board，简称PCB PCB， 印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB，也 称印制线路板、印制板) 称印制线路板、印制板)是指以绝缘基板为基础材料加工 成一定尺寸的板， 成一定尺寸的板，在其上面至少有一个导电图形及所有设 计好的孔（如元件孔、机械安装孔及金属化孔等）， ），以实 计好的孔（如元件孔、机械安装孔及金属化孔等），以实 现元器件之间的电气互连。 现元器件之间的电气互连。 在电子设备中，印制电路板通常起三个作用。 在电子设备中，印制电路板通常起三个作用。 为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。 ⑴为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。 提供电路的电气连接。 ⑵提供电路的电气连接。 用标记符号将板上所安装的各个元器件标注出来， ⑶用标记符号将板上所安装的各个元器件标注出来， 便于插装、检查及调试。 便于插装、检查及调试。