PCB Layout基础知识

电子设备采用印刷板后﹐由于同类印刷板的一致性﹐从而避免了人 工接线的差错﹐并可实现电子元器件自动插装或贴装﹑自动焊锡﹑自动 检测﹐保证了电子设备的质量﹐提高了劳动生产率﹐降低了成本﹐便 于维修。印刷板从单层发展到双面﹑多层﹐并且仍旧保着各自的发展趋 势。由于不断地向高精度﹐高密度和高可靠性方向发展﹐不断缩小体积﹐ 减轻成本﹐使得印刷板在未来电子设备的发展过程中﹐仍然保持强大的 生命力。
Blind盲孔
Buried埋孔
PTH通孔
Via Hole Type
6.
PTH﹔Plated Through Hole﹐为电镀贯穿孔之意思。 Non-PTH或NPTH﹔Non-Plated Through Hole﹐为非电镀贯穿孔。 在电路板(单面板除外)上面之钻孔大部份是PTH孔﹐以便组件脚或是 各层线路能够导通。单面板则百分之百为NPTH孔﹐因它的线路只有一层﹐ 不需换层。
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四 工程委托评估并提供相关数据
1. 客户提供进度表(Schedule)
对Schedule进行讨论﹐合理安排Layout的时间﹐以免延误工作。
Schedule check library check schematic netin placement routing 加測試點 排文字面 tape out 8/1-8/3 8/3-8/5 8/5-8/6 8/7-8/15 8/16-8/26 8/27-8/29 8/30-9/1 9月2日
PCB Layout的最终目的是要让R&D设计的线路图﹐转变成实际的PCB﹐ 并能实现预期的功能﹐且工作正常﹐因此需与相关的部门共同合作﹐ 经常会与相关的人员讨论﹔
R&D﹔线路﹓零件布局﹓相关走线规则 ME ﹔机构确认﹓尺寸误差讨论 PE ﹔生产线生产时须注意事项 TE ﹔测试点摆放规则讨论 EMI ﹔讨论零件布局相关走线和电磁干扰静电安全规则 PC板厂﹔PC板厂制造能力﹐制造时间控管
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7. Comp Side (Top Side)﹔零件面﹐大多数零件放置之面﹐又称为正面。 8. Sold Side (Bottom Side)﹔焊锡面﹐与Comp Side相反之面﹐又称为反面。
9. Positive Layer﹔单﹑双层板的各层线路﹐多层板的上﹑下两层线路 以及内层走线层均属﹐又称正面层。
4. Cline﹔指Rat连接起来之后的线。
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5. Via﹔Via或Via Hole(贯穿孔)﹐作为电路板上面之线路从一层换到 另一层之贯穿连接之用﹐它可分为三种： (1) Through Via：最常见之贯穿孔﹐它是贯穿整个板子的。 (2) Blind Via：盲孔﹐该孔有一边是在板子之一面﹐然后通至板子之内 部为止。 (3) Buried Via：埋孔﹐该孔之上下两面都在板子之内部层﹐换句话说是 埋在板子内部的。
10. Negative Layer﹔通常指多层板的电源层﹐又称负面层。 例如一个六层的板子﹐迭板结构如下图﹔
LAYER 1 LAYER 2 LAYER 3 LAYER 4 LAYER 5 LAYER 6
Comp Side (Positive Layer)
GND (Negative Layer)
Inner1 (Positive Layer) Inner2 (Positive Layer) Power (Negative Layer) Sold Side (Positive Layer)
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7. 印刷电路在电子设备中的功能 (1)提供集成电路等各种电子元器件固定﹐装配的机械支撑 (2)实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电器连接或电绝缘 (3)提供所要求的电器特性﹐如特性阻抗等 (4)为自动焊锡提供阻焊图形﹐为组件插装﹑检查﹑维修提供标识符元和图形
8. PCB发展简史 印刷电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过﹐1947年美国航 空局和美国标准局发起了印刷电路首次技术讨论会﹐当时列出了26种不同 的印刷电路制造方法。并归纳为六类﹔涂料法﹑喷涂法﹑化学沉积法﹑真 空蒸发法﹑模压法和粉压法﹐当时这些方法都未能实现大规模工业化生产。 直到五十年代初期﹐由于铜箔和层压板的粘合问题得到解决﹐覆铜层压板 性能稳定可靠﹐并实现了大规模工业化生产﹐铜箔蚀刻法﹐成为印制板制 造技术的主流﹐一直发展至今.六十年代﹐孔金属化双面印刷和多层印刷板 实现了大规模生产﹐七十年代由于大规模集成电路和电子计算器的迅速发 展﹐八十年代表面贴装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速发展推动了 印刷电路板生产技术的继续进步﹐一批新材料﹑新设备﹑新测试仪器相继 涌现﹐印刷电路生产技术进一步向高密度﹐细导线﹐多层﹐高可靠性﹐低 成本和自动化连续生产的方向发展。
PCB Layout基础知识
一 PCB的基本概念
1. PCB﹔Printed Circuit Board 2. 印刷电路﹔在绝缘基材上﹐按预定设计﹐制成印刷线路﹑印刷组件或 两者结合而成的导电图形。 3. 印刷线路﹔在绝缘基材上﹐提供元器件之间电气连接的导电图形。 4. 印刷板﹔印刷电路或者印刷线路的成品板称为印刷电路板或者印刷线 路板。 5. 按照导体图形的层数可以分为﹔单面﹑双面﹑多层印刷板。
Thermal Pad
Anti-pad 11
17. 各项标示 (1) UL(美国保险商实验室) Underwriters Laboratories INC﹐板材耐燃性实验执行及认可 (2) 防火等级(94V-0 V-1) (3) 制造日期﹐一般是年号周数﹐如﹔0237就表示02年第37周 (4) 厂商识别 防火等级 厂商识别
Gold Finger
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16.Inner Pad﹔多层板的Positive Layer内层的Pad。 Anti-Pad﹔多层板内Negative Layer上所使用的绝缘范围﹐不与零件 脚相接的Pad。 Thermal Pad﹔多层板内Negative Layer上必须接零件脚时所使用的 Pad﹐一般用作散热或导通的。
制造日期
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三 与PCB Layout相关的部门
1. 产品的设计时间﹔ EVT﹔Engineering Value Test
DVT﹔Design Verification Test PVT﹔Process Verification Test MP﹔ Mass Production 2. 工程价值评估阶段 产品设计测试阶段 批量生产阶段 量产阶段
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2. RD提供迭板结构(Stack Up)
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3. RD提供Guideline (1) Placement Guideline (2) Routing Guideline
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4. RD提供电路图(Schematic) 电路图﹔表示设计之电路连接图形﹐它由组件﹑电气线以及其他电 子符号组成﹐还包括图框﹑标题区(title block)﹑文字说明及其他符号。 确定Schematic中的零件是否零件库中都有﹐否则要新建零件。
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二 Layout的一些基本朮语
1. Solder Mask﹔止焊膜面﹐印刷电路板上面之防焊漆﹐常使用绿色﹐ 因此又称为绿漆。 2. Pin﹔指电路板上之金属焊垫﹐在此焊垫上﹐组件脚藉由焊锡焊接到 电路板。
Cline
Pin
3.
Rat﹔是一条Net中未连接起来的两个Pin的直线﹐当它连接后Rat就会消 失﹐它是走线的辅助工具。
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5. ME提供机构图(ME Outline) Check机构图是否完整正确﹐板子尺寸﹑固定零件的位置﹑限高区﹑ 机构孔﹑螺丝孔﹑Connector等重要零件的位置。
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五 电路图的导入与核对
原理图(Schematic)的产生一般视为PCB生产过程的第一步﹐它也是电 子工程技术人员对产品设想的具体实现﹐是由许多逻辑组件(如各种IC的 门电路﹑电阻﹑电容等)通过不同的逻辑连接而组成。做一个原理图﹐它 的逻辑组件的来源是﹐有的CAD软件含有的一个底大的逻辑组件库﹐而 有的CAD软件除了逻辑组件库外﹐还可以由用户自己增加建立新的逻辑 组件(如Cadence﹑Mentor等)﹐用户可以用这些逻辑组件来实现所要设计 的产品的逻辑功能。 1. 建立逻辑组件 逻辑组件是提供一种逻辑功能的部件(如一个LSOO门﹐一个触发器 或一个ASIC电路)。 (1) 逻辑组件型号的定义(或称组件名) (2) 逻辑组件管脚的封装形式 (3) 逻辑组件管脚的描述 (4) 逻辑组件的外形及符号尺寸的定义 2. 逻辑组件的功能特性描述 需对逻辑电路进行仿真﹐就要对每个逻辑组件的功能特性进行描述﹐ 如逻辑组件的时序关系﹐初始态上升沿(Rise)﹐下降沿(Fall)﹐延迟时间﹐ 还有驱动衰量﹐衰减时间等。
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11. Fiducial Mark(基准点) Fiducial Mark或Fiducial Dot是作为SMT Pick and Place机器摆放SMD 组件所使用之光学定位点﹐其形状依SMT机器有所不同﹐并且又分为整 块板子用户以及单独组件(例如QFP或其他细脚距组件)用户。 所有PCB上的Mark点(包括QFP旁边的辅助光学点)形状大小须一致﹐ 可以是圆形或方形。放置Fiducial Mark时﹐要距离板边至少5mm﹐且每两 个Fiducial Mark不能在同一直在线。
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6. PC板一般材质﹑特性 尿素纸板 特性为﹔颜色为淡黄色﹐常用于单面板﹐但由于是用尿素纸所制﹐在阴 凉潮湿的地方容易腐烂﹐故现已不常用。 CEM-3板 特性为﹔颜色为乳白色﹐韧性好﹐具有高CTI(600V)﹐二氧化碳排出量只 有正常的四分之一﹐现在较为常用于单面板。 FR4纤维板 特性为﹔用纤维制成﹐韧性较好﹐断裂时有丝互相牵拉﹐常用于多面板﹐ 其热膨胀系数为13(16ppm/c)﹐本厂用的主板是用此板所制。 软板 特性为﹔材质较软﹐透明﹐常用于两板电气连接处﹐便于折迭。例如手提 计算机中LCD与计算机主体连接部分。 其它 随着个人计算机﹑移动电话等多媒体数字化信息终端产品的普及﹐PCB 也变的得越来越轻﹑薄﹑短﹑小。在国外一些大的集团公司先后研制出更 多的 PCB板材﹐例如无卤（卤）﹑无锑化环保产品﹐高耐热﹑高Tg板材﹐ 低热膨胀系数﹑ 低介电常数﹑低介质损耗板材。其代表产品有﹔FR-5﹑Tg200 板﹑ PEE板﹑PI 板﹐CEL-475等等。只是现在在国内还没有普及。