pcb设计基础教程 279页 3.2M
PCB设计培训课件
PCB文件输出
输出PCB板的Gerber文件、IPC文件等相关文件。
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pcb设计培训课件
xx年xx月xx日
目录
• pcb设计概述 • pcb设计软件及工具 • pcb设计规范及标准 • pcb布线设计技巧 • pcb电磁兼容性设计 • pcb设计实践与案例分析
01
pcb设计概述
pcb基本概念及作用
PCB（Printed Circuit Board）是一种用于将电子元器件连 接在一起的基板，通常由绝缘材料制成。
pcb电磁兼容性概述
PCB电磁兼容性定义
PCB电磁兼容性是指PCB在一定环境中，既能正常运行，又能抵抗各种电磁干扰，从而保证电路正常工作的能力。
PCB电磁兼容性的重要性
随着电子设备的广泛应用，PCB作为电子设备的基板，其电磁兼容性对设备的性能和安全性具有重要影响。
PCB电磁兼容性的基本要素
PCB电磁兼容性的基本要素包括：电磁骚扰、电磁敏感度和电磁干扰。
pcb电磁兼容性设计的基本原则和技巧
• PCB电磁兼容性设计的基本原则：主要包括：抑制骚扰源、切断传播途径和增强设备抗干扰能力。 • PCB电磁兼容性设计技巧：主要包括以下几点 • 合理布置电源和地线 • 优化元件布局和排列 • 适当增加滤波器等元件 • 利用屏蔽技术和隔离措施 • 设计合理的信号线
封装库、集成库，方便设计者调用和管理。
02
PCB仿真软件
PCB仿真软件可以对设计的PCB板进行电路仿真，检查电路性能和正
确性，常用的如Multisim等。
03
PCB板测试工具
PCB板测试工具用于检测PCB板的实际性能和指标是否达标，如示波
器、万用表等。
Altium Designer PCB设计入门 ppt课件
Altium Designer PCB设计入门教程
2020/12/2
1
学习目的
• 了解PCB设计的概念 • 熟悉PCB设计的工具 Altium Designer • 掌握PCB设计的方法和流程
2020/12/2
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
Mechanical
机械层
Keepout layer
禁止布线层
Top layer
顶层
Bottom layer
底层
Midlayer 1/2/……
内部信号层
Internal Plane 1/2/……
内电层
Top overlay(top silk)
顶层丝印层
Bottom overlay(bottom silk)
层与层之间是绝缘层，用于隔离布线层。它的材料要求耐热性和绝缘性好。
2020早/12期/2的电路板多使用电木为材料，而现在多使用玻璃纤维为主。
8
基本概念：PCB设计中的层
常用的PCB设计的CAD工具有protel公司的 Altium Designer（下称“AD”）、Cadence公
司的Allegro等。
多层 多层表示所有的信号层。 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。
2020/12/2
20
基本概念：过孔与焊盘
• 焊盘：元件通过PCB上的引线孔，用焊锡 焊接固定在PCB上，印制导线把焊盘连接 起来，实现元件在电路中的电气连接。
PCB设计基础知识培训教程
PCB设计基础知识培训教程PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是电子产品中使用最广泛的一种电路基板，其作用是提供零部件之间的连接和支持。
在进行PCB设计之前，有一些基础知识是需要我们了解的。
一、PCB设计流程1.需求分析：明确设计需求，包括电路功能、性能指标、电气特性等。
2.原理图设计：根据需求设计电路的原理图。
3.元器件选型：根据原理图选择适合的元器件。
4.布局设计：将元器件按照一定规则布置在PCB板面上，确保电路性能的稳定和可靠。
5.布线设计：根据原理图和布局设计将电路进行连线。
6.制作工程图：将布线设计的信息转化为工程图纸，方便制造厂家制作板子。
7.制造生产：将制作好的工程图纸发送给制造厂家制作PCB板。
8.原型制作：将制作好的PCB板安装元器件并进行调试。
9.测试验证：对已制作的PCB板进行功能性、可靠性等测试验证。
10.量产生产：确定原型的性能满足要求后，进行量产生产。
二、PCB设计工具常见的PCB设计软件有：Altium Designer、Protel、PADS、Eagle 等。
通过这些软件，我们可以绘制原理图、进行布局设计，进行电路连线等。
三、电路设计规范1.引脚布局：将引脚相互之间的连接线尽量缩短，减小传输过程中的电阻、电感和电容等效应。
2.层次布局：将不同功能的电路分配到不同的PCB板层上，以达到电磁屏蔽和减少串扰的目的。
3.接地规范：为了保持信号的稳定性和抗干扰能力，需要合理布置接地线路。
4.走线规范：走线尽量直线、平行、堆叠，减少曲线和突变，以减小电磁辐射和串扰。
5.间距规范：根据电气要求和安全要求确定元器件之间的间距，避免发生放电，以及确保可靠的焊接。
四、PCB制造工艺1.物料准备：准备好需要的PCB板材、铜箔、助焊剂、黏膜等。
2.图形生成：通过PCB设计软件将设计好的工程图转化为生产所需的图形文件。
3.胶膜制作：将图形文件制成胶膜，用于制作版图。
PCB设计基础教程
PCB设计基础教程PCB设计 (Printed Circuit Board Design) 是一项基础而重要的技能，它是电子设备中电路板的设计和制造过程。
该过程涉及到布线、排布和连接电子元件，以及最终在用于生产的电路板上制造的图案。
在本教程中，我们将介绍一些关键的PCB设计基础知识，帮助您快速入门这一领域。
第一步是选择适当的设计工具。
市场上有许多专业的PCB设计软件可供选择，包括Eagle、Altium Designer和KiCad等。
这些软件都提供了丰富的功能，可以帮助您完成从原理图绘制到PCB布局的整个设计流程。
接下来，您需要创建电路的原理图。
原理图是电路板设计的基础，它直观地显示了电路的组成和连接方式。
在原理图中，您可以使用符号和线连接电子元件，以及标注电路的各个参数和特性。
设计原理图后，您可以开始进行PCB布局。
PCB布局是将电子元件放置在电路板上的过程。
在这个过程中，您需要考虑到元件之间的连接、阻抗匹配、信号干扰等因素。
您还可以选择元件的摆放方式，以便优化电路板的性能和尺寸。
一旦您完成了PCB布局，接下来就是进行布线。
布线是将电子元件之间的连接线路绘制到电路板上的过程。
在布线时，您需要考虑信号传输的路径、信号干扰的最小化以及电路板的层间布局等因素。
您可以使用PCB 设计软件提供的自动布线功能，或者手动布线以更精确地控制连接的路径和参数。
完成布线后，您可以进行电路板的验证和调试。
这包括使用PCB设计软件进行电路模拟和仿真，以验证电路的功能和性能。
您还可以进行原型验证，在实际硬件上测试电路的功能和性能。
最后，一旦您满意电路板的设计和验证结果，就可以准备将其转换为适用于生产的文件。
这包括生成PCB制造文件，包括Gerber文件和钻孔文件等。
这些文件将被发送给PCB制造商，用于生产和组装电路板。
综上所述，PCB设计涉及多个步骤，包括原理图绘制、PCB布局、布线、验证和文件生成等。
了解和掌握这些基础知识将帮助您更好地进行PCB设计，并提高您设计出高质量电路板的能力。
pcb设计基础教程
和Drawing一起或另有一Text檔. HPGL 及 Post Script.
B.鑽孔圖: 此圖通常標示孔位及孔號.
C.連片工程圖: 包含每一小片的位置,尺寸,折斷邊,工具孔相關 規格,特殊符號以及特定製作流程和容差.
D11* D03* D10* X002Y0084D01* D11* D03* D10* X0104Y0084D01* D11*
代表意義
移至(0.2,0.2),快門開關 選擇Aperture 2 閃現所選擇Aperture 選擇Aperture 1 移至(0.2,0.84),快門開關 選擇Aperture 2 閃現所選擇Aperture 選擇Aperture 1 移至(1.04,0.84),快門開關 選擇Aperture 2
圖1.2
1.3 PCB種類及製法
在材料、層次、製程上的多樣化以適合不同的電子產品及其特殊需求。 以下就歸納一些通用的區別辦法,來簡單介紹PCB的分類以及它的製造方法。
1.3.1 PCB種類 A. 以材質分 a. 有機材質 酚醛樹脂、玻璃纖維/環氧樹脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆屬之。 b. 無機材質 鋁、Copper-invar-copper、ceramic等皆屬之。主要取其散熱功能 B. 以成品軟硬區分 a. 硬板 Rigid PCB b. 軟板 Flexible PCB 見圖1.3 c. 軟硬板 Rigid-Flex PCB 見圖1.4 C. 以結構分 a. 單面板 見圖1.5 b. 雙面板 見圖1.6 c. 多層板 見圖1.7
2.3.2 .資料審查
面對這麼多的資料，製前設計工程師接下來所要進行的工作程序與重點 ，如下所述。
PCB设计_PCB设计基本操作
PCB设计_PCB设计基本操作PCB设计是电子设备制造中不可或缺的一环，它涉及到电路原理设计、元器件选型、PCB布局规划、信号传输、电磁兼容性等多方面内容。
在实际的PCB设计过程中，设计师需要掌握一系列基本操作才能顺利完成设计任务。
本文将介绍PCB设计的基本操作，并结合实例进行详细说明。
1.元器件选型在进行PCB设计之前，首先需要确定电路所需要的元器件。
PCB设计中的元器件包括电阻、电容、电感、晶体管、集成电路等。
在进行元器件选型时，设计师需要考虑元器件的参数如容值、电压、功率、尺寸等是否符合设计要求，并且要选择符合预算的元器件。
2.PCB尺寸确定PCB的尺寸是设计中至关重要的一环。
设计师需要根据电路功能、元器件布局等因素确定PCB的尺寸，并且要考虑到PCB在实际使用中的安装情况，保证PCB可以正常放置在设备内部。
3.PCB布局规划PCB布局规划是PCB设计的重要步骤，它涉及到元器件的摆放、连线、电源线、接地线等内容。
设计师需要根据电路原理图进行元器件布局，保证信号传输通畅、电路稳定，并且要避免元器件之间的相互干扰。
4.信号传输在进行PCB布局时，设计师需要考虑信号传输的问题。
信号传输路径的设计要尽量避免信号线走过大面积的地面，要保持信号线的最短路径和避免信号线之间的干扰。
此外，还要考虑信号线的阻抗匹配，以保证信号传输的稳定性。
5.电源线、接地线布局电源线和接地线是PCB设计中至关重要的部分。
电源线要避免和信号线交叉，以减少电磁干扰，同时要保证电源线的稳定性。
接地线要保持短而宽的设计，减少电磁波的传播，使整个PCB系统的接地电位维持在同一个电位上。
6.元器件布局的示例：以一个简单的LED灯控制电路为例，设计师需要考虑LED的位置、电源和接地线的布局等。
LED应该尽量靠近电源引脚，以减少信号传输路径，电源线和接地线要尽量保持短而宽的设计，以确保LED工作的稳定性。
7.PCB设计软件的使用在进行PCB设计时，设计师需要掌握专业的PCB设计软件，如Altium Designer、Cadence Allegro等。
PCB设计培训课件
设计要点
掌握高频PCB设计的要点，包括信 号完整性分析、传输线设计、电磁 屏蔽设计等。
设计流程
熟悉高频PCB设计的流程，包括信 号完整性分析、布局、布线、后期 检查等。
实践案例
通过实践案例演示，掌握高频PCB 设计的实际操作技巧。
高速PCB设计案例
总结词
设计要点
高速PCB设计主要用于高速数字信号传输的 场合，具有信号传输速度快、稳定性高等特 点。
掌握多层PCB设计要点，包括叠层设计、电 源和地设计、信号线的布线等。
设计流程
实践案例
熟悉多层PCB设计的流程，包括前期准备、 布局、布线、后期检查等。
通过实践案例演示，掌握多层PCB设计的实 际操作技巧。
高频PCB设计案例
总结词
高频PCB设计主要用于高频率信号 传输的场合，具有信号传输损耗小 、速度快等特点。
03
热仿真与优化
通过热仿真软件对散热系统进行模拟 分析，优化散热设计。
走线设计
走线基础
介绍PCB走线的关键参数、基 本原则及常见问题，为走线设
计提供基础。
高速信号走线
针对高速信号的走线需求，介绍 信号完整性、阻抗控制及电磁兼 容等方面的注意事项。
电源与地平面走线
针对电源与地平面走线的需求，介 绍平面分割、布线技巧及信号回流 等方面的注意事项。
04
PCB设计规范
IPC设计规范
IPC-A-610D概述
IPC-A-610D是电子设备组装和互连的通用标准，提 供了对电子设备性能、构造、外形、布线、焊接等方 面的详细要求。
IPC-A-600概述
IPC-A-600是印制板组装的标准，主要关注印制板的 质量和完整性，并对印制板的制造过程和外观进行了 详细的要求。
电路板PCB设计基础知识(doc 12页)
电路板PCB设计基础知识(doc 12页)PCB设计基础知识印刷电路板（Printed circuitboard，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。
如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。
除了固定各种小零件外，PCB 的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。
随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。
标准的PCB长得就像这样。
裸板（上头没有零件）也常被称为「印刷线路板Printed WiringBoard（PWB）」。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。
在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。
这些线路被称作导线（cond uctorpattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。
为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。
在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。
这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。
因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（ComponentSide）与焊接面（Solder Side）。
如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）。
由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。
下面看到的是ZIF（Zero比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。
多层板（Multi-Layer Boards）为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。
多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。
板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。
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圖1.3
圖1.4
圖1.5
圖1.6
圖1.7 圖1.8
D. 依用途分：通信/耗用性電子/軍用/電腦/半導體/電測板…,見圖1.8 BGA. 另有一種射出成型的立體PCB，因使用少，不在此介紹。
1.3.2製造方法介紹
A. 減除法，其流程見圖1.9 B. 加成法，又可分半加成與全加成法，見圖1.10 1.11 C. 尚有其它因應IC封裝的變革延伸而出的一些先進製程，本光碟僅提及但不 詳加介紹，因有許多尚屬機密也不易取得，或者成熟度尚不夠。本光碟以傳統負 片多層板的製程為主軸，深入淺出的介紹各個製程，再輔以先進技術的觀念來探 討未來的PCB走勢。
圖2.2
D03*
表 2.1
2.3.製前設計流程：
2.3.1客戶必頇提供的資料： 電子廠或裝配工廠，委託PCB SHOP生產空板（Bare Board）時，必頇提 供下列資料以供製作。見表料號資料表-供製前設計使用. 上表資料是必備項目，有時客戶會提供一片樣品,一份零件圖，一份保證書（ 保證製程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物質）等。這些額外資料， 廠商頇自行判斷其重要性，以免誤了商機。 2.3.2 .資料審查 面對這麼多的資料，製前設計工程師接下來所要進行的工作程序與重點 ，如下所述。 A. 審查客戶的產品規格，是否廠內製程能力可及，審查項目見承接料號製 程能力檢查表.
第1層次 (Module)
晶Hale Waihona Puke 第0層次第4層次 (Gate)
第3層次 (Board)
第2層次 (Card)
圖1.1
1.2 PCB的演變
1.早於1903年Mr. Albert Hanson首創利用‚線路‛(Circuit)觀念應用於電 話 交換機系統。它是用金屬箔予以切割成線路導體，將之黏著於石蠟紙上 ，上面同樣貼上一層石蠟紙，成了現今PCB的機構雛型。見圖1.2 2. 至1936年，Dr Paul Eisner真正發明了PCB的製作技術，也發表多項專利 。而今日之print-etch(photoimage transfer)的技術，就是沿襲其發明 而來的。
有些工廠認為固定某些工作尺寸可以符合最大生產力，但原物料成本 增加很多.下列是一些考慮的方向： 一般製作成本，直、間接原物料約佔總成本30~60%，包含了基板、膞片、銅 箔、防焊、乾膜、鑽頭、重金屬（銅、鍚、鉛），化學耗品等。而這些原物 料的耗用，直接和排版尺寸恰當與否有關係。大部份電子廠做線路Layout時 ，會做連片設計，以使裝配時能有最高的生產力。因此，PCB工廠之製前設計 人員，應和客戶密切溝通，以使連片Layout的尺寸能在排版成工作PANEL時可 有最佳的利用率。要計算最恰當的排版，頇考慮以下幾個因素。 a.基材裁切最少刀數與最大使用率（裁切方式與磨邊處理頇考慮進去。 b.銅箔、膞片與乾膜的使用尺寸與工作PANEL的尺寸頇搭配良好，以免浪 費。 c.連片時,piece間最小尺寸,以及板邊留做工具或對位系統的最小尺寸。
B.鑽孔圖: 此圖通常標示孔位及孔號. C.連片工程圖: 包含每一小片的位置,尺寸,折斷邊,工具孔相關 規格,特殊符號以及特定製作流程和容差.
D.疊合結構圖: 包含各導體層,絕緣層厚度,阻抗要求,總厚度等. 3.底片資料 (Artwork Data) 4.Aperture List 5.鑽孔資料 6.鑽孔工具檔 list資料 A:線路層 B:防焊層 C:文字層 定義:各種pad的形狀,一些特別的如thermal pad 並須特別定義construction方法. 定義:A:孔位置, B:孔號, C:PTH & NPTH D: 盲孔或埋孔層 定義:A:孔徑, B:電鍍狀態, C:盲埋孔 D: 檔名 定義線路的連通
PINHOLE
NICK
OVERETCHED PAD
COPPER SPLASH
MISSING PAD
一. PCB演變
1.1 PCB扮演的角色 PCB的功能為提供完成第一層級構裝的元件與其它必頇的電子電路零件接 合的基地，以組成一個具特定功能的模組或成品。所以PCB在整個電子產品中 ，扮演了整合連結總其成所有功能的角色，也因此時常電子產品功能故障時， 最先被質疑往往就是PCB。圖1.1是電子構裝層級區分示意。
P.C.B. 製 程 綜 覽
LONG WIDTH VIOLATION NICKS PROTRUSION SURFACE SHORT DISHDOWN
Missing Junction FINE OPEN
WIDE SHORT Missing Open FINE SHORT
SHAVED PAD
SPACING WIDTH VIOLATION
d.各製程可能的最大尺寸限制或有效工作區尺寸. e.不同產品結構有不同製作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板 ，其排版間距頇較大且有方向的考量，其測詴治具或測詴次序規定也不一樣 。 較大工作尺寸，可以符合較大生產力，但原物料成本增加很多,而且設備 製程能力亦需提升，如何取得一個帄衡點，設計的準則與工程師的經驗是相 當重要的。 2.3.3 著手設計 所有資料檢核齊全後，開始分工設計： A. 流程的決定(Flow Chart) 由資料審查的分析確認後，設計工程師就要 決定最適切的流程步驟。傳統多層板的製作流程可分作兩個部分:內層製作和 外層製作.以下圖示幾種代表性流程供參考.見圖2.3 與 圖2.4
D. IPC-350 IPC-350是IPC發展出來的一套neutral format,可以很容易由PCB CAD/CAM產生,然後依此系統,PCB SHOP再產生NC Drill Program,Netlist,並 可直接輸入Laser Plotter繪製底片. E. Laser Plotter 見圖2.1,輸入Gerber format或IPC-350 format以繪製Artwork F. Aperture List and D-Codes 見表 2.1 及圖2.2,舉一簡單實例來說明兩者關係,Aperture的定義亦見 圖2.1
2.2.相關名詞的定義與解說 A Gerber file 這是一個從PCB CAD軟體輸出的資料檔做為光繪圖語言。1960年代一家名叫 Gerber Scientific（現在叫Gerber System）專業做繪圖機的美國公司所發展 出的格式，爾後二十年，行銷於世界四十多個國家。幾乎所有CAD系統的發展， 也都依此格式作其Output Data，直接輸入繪圖機就可繪出Drawing或Film，因 此Gerber Format成了電子業界的公認標準。 B. RS-274D 是Gerber Format的正式名稱，正確稱呼是EIA STANDARD RS-274D (Electronic Industries Association)主要兩大組成：1.Function Code： 如G codes, D codes, M codes 等。2.Coordinate data：定義圖像(Imaging） C. RS-274X 是RS-274D的延伸版本，除RS-274D之Code 以外，包括RS-274X Parameters ，或稱整個extended Gerber format它以兩個字母為組合，定義了繪圖過程的 一些特性。
8.製作規範
1.指明依據之國際規格,如IPC,MIL 2.客戶自己PCB進料規範 3.特殊產品必須meet的規格如PCMCIA
B.原物料需求（BOM - Bill of Material） 根據上述資料審查分析後，由BOM的展開，來決定原物料的廠牌、種類及 規格。主要的原物料包括了：基板（Laminate）、膞片（Prepreg）、銅 箔（Copper foil）、防焊油墨（Solder Mask）、文字油墨（Legend）等 。另外客戶對於Finish的規定,將影響流程的選擇,當然會有不同的物料需 求與規格，例如：軟、硬金、噴鍚、OSP等。 表歸納客戶規範中，可能影響原物料選擇的因素。 C. 上述乃屬新資料的審查, 審查完畢進行樣品的製作.若是舊資料,則頇 Check有無戶ECO (Engineering Change Order) ,然後再進行審查. D.排版 排版的尺寸選擇將影響該料號的獲利率。因為基板是主要原料成本（排版 最佳化，可減少板材浪費）；而適當排版可提高生產力並降低不良率。
料 號資料表
項 目 內 容 格 式
1.料號資料 (Part Number) 2.工程圖 (Drawing) 包含此料號的版別,更改歷史,日期以及發行資訊. A.料號工程圖: 包括一些特殊需求,如原物料需求,特性阻抗控 制,防焊,文字種類,顏色,尺寸容差,層次等. 和Drawing一起或另有一Text檔. HPGL 及 Post Script.
Gerber 資料 X002Y002D02*
代表意義 移至(0.2,0.2),快門開關
D11*
D03* D10* X002Y0084D01* D11* 圖2.1 D03* D10* X0104Y0084D01* D11* D03* D12* X0104Y0048D02* D03* X0064Y0048D02*
選擇Aperture 2
閃現所選擇Aperture 選擇Aperture 1 移至(0.2,0.84),快門開關 選擇Aperture 2 閃現所選擇Aperture 選擇Aperture 1 移至(1.04,0.84),快門開關 選擇Aperture 2 閃現所選擇Aperture 選擇Aperture 3 移至(1.04,0.48),快門開關 閃現所選擇Aperture 移至(0.64,0.48),快門開關 閃現所選擇Aperture
HPGL 及 Post Script. HPGL 及 Post Script.
HPGL 及 Post Script. Gerber (RS-274) Text file文字檔 Excellon Format Text file文字檔 IPC-356 or 其它從CAD輸出之各種 格式 Text file文字檔