第5讲印制电路板设计基础
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铜膜导线，其上覆盖阻焊 剂
印制电路板的基本元素-元件封装
元件封装的概念 元件封装的编号 元件封装的分类 常见元件封装
4、元器件封装的基本知识
印制电路板的基本元素—元件封装
概念：
➢原理图符号：
▪代表元器件引脚电气分布关系的符号，没有实 际意义。
➢封装：
▪实际元器件焊接到电路板上时，在电路板上所 显示的外形和焊点位置关系，仅是空间概念。
RAD-0.3
RB7.6-15
二极管类元件
常用封装系列名称为DIODExx，其中xx表示两焊盘间距离。 DIODE-0.4 管脚之间距离为400mil 常用于小功率二极管 DIODE-0.7 管脚之间距离为700mil 常用于大功率二极管
DIODE-0.7
! 二极管为有极性元件，封装外形上画有短线的一端代表负端， 和实物二极管外壳上表示负端的白色或银色色环相对应。
一面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。单层板只能在 敷铜的一面布线，适用于简单的电路板。
单面PCB表面
单面PCB底面
单面板
图 单面、双面及多面印制电路板剖面
焊锡面：
单面板上的导电图形主要包括固定、连接元件引脚的焊盘 和实现元件引脚互连的印制导线，该面称为焊锡面。
元件面：
没有铜膜的一面用于安放元件，该面称为元件面。
飞线
PCB布线过程中的预拉线，表示元件间的连接关系。电路板设计在引入 网络表后，采用飞线指示元件之间连接关系。用导线连接后飞线消失。
印制电路板的基本元素—铜膜导线与飞线
区别： 飞线只是一种形式上、逻辑上的连接，没有电气意义； 导线有电气意义，物理连接。
两者关系：飞线指示导线的实际布置，导线实现飞线的意图。
Small outline J-lead Package
SIP
J型引脚小外形封装
Dual In-Line Package 双列直插式封装
管壳的外观，引脚形状，封装
印制电路板的基本元素—铜膜导线与飞线
铜膜导线
板子上的敷铜经过蚀刻处理形成的一定宽度和形状的导线，分布在层上 连接各个焊点的金属线，用以实现电气连接。
电阻的电气符号
AXIAL-0.3
AXIAL-0.4
电阻类
表面粘贴式 0402、0403、0805、1005、1206、1210等系列。 封装名分两部分：前两个数字表示元件长度，后 两个数字表示元件的宽度，单位为英寸。 0603——元件长度为0.06英寸、宽度为0.03英寸
封装0603示意图
单面板 单边布线。
双面板 两面敷铜，中间为绝缘层，两面均可布线。 通常在顶层放置元件，在顶层和底层两面进行走线。 一般需要由过孔或焊盘连通。
多层板 包括多个工作层面，一般指3层以上的电路板。 它在双面板的基础上加了内部电源层、接地层及多个 中间信号层。通常层数为偶数。
单面板（Single-Sided Boards）
电容类
扁平封装 根据体积不同，从RAD-0.1～RAD-0.4可以作为无极性电容封装 RAD后面的数值表示两个焊点间的距离。 RAD-0.1管脚之间距离为100mil。
筒状封装 常用RBxx-xx作为有极性（电解）电容元件封装。 RB后的两个数字分别表示焊盘之间的距离和圆筒的直径，单位 是英寸。 RB7.6/15表示元件封装焊盘间距为7.6英寸，圆筒的直径为15英 寸。
印制电路板的基本元素—元件封装
元器件与元器件封装的关系
同种元件也可以有不同的封装 不同的元件可以共用同一个元件封装
8031、8255封装形式都是DIP40或电阻和电容；
原理图符号与元器件封装的对应关系
原理图符号的引脚序号和元器件封装的焊盘序号一一对应
附元器件与原理图符号关系：
一个元器件可以同时与不同的原理图符号相对应，如电阻。
元件封装与元件实物、原理图元件的对应关系
封装对焊盘大小、焊 盘间距、焊盘孔大小、 焊盘序号等参数有非常 严格的要求。 元器件的封装、元器 件实物、原理图元件引 脚序号三者之间必须保 持严格的对应关系，否 则直接关系到制作电路 板的成败和质量。
! 由于插入式元件封装的焊点导孔贯穿整个电路板，所以其焊点的 属性对话框中，Layer板层属性必须为 Multi Layer。
集成电路类
集成电路常见的封装是双列直插式封装，如图所示 为DIP-16的封装外形。
SOP
Small Outline Package 小外形封装
ZIP
Quad Flat PackagPein Grid Array PACkage 方型扁平式封装 插针网格阵列封装
QFP
PGA
SOJ
DIP QFJ
双面板（Double-Sided Boards）
包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)两层，两 面敷铜，中间为绝缘层。双面板两面都可以布线，一般 需要由过孔或焊盘连通。双面板可用于比较复杂的电路， 但设计工作不比单面板困难，因此被广泛采用。
双面板
基板的上下两面均覆盖铜箔。上、下两面都含有导电图形。
DXP中的Layer:
PCB编辑器中都有一个独立的层面（Layers）与之相对应，电路板 设计者通过层面给电路板厂家提供制作该板所需的印制参数。
印制电路板的基本元素-层
类型：
Signal Layer（信号层） Internal plane（内部电源层） Mechanical Layer（机械层） Solder Mark & Paste Mark（阻焊层及助焊层） SilkScreen（丝印层）、Others（其它层）。 PCB编辑器，执行【Design】/【Board Layers…】命令，可根据设计需 要在相应板层后面的复选框中打上“√”，选中该项，以便显示该层面。
多层板（4层）
穿透式过孔 盲过孔 隐蔽式过孔
上、下层是信号层（元件面和焊锡面） 在上、下两层之间还有电源层和地线层。 多层电路板，层与层间的电气连接通过元件引脚焊盘和金属化过孔实现。
引脚焊盘贯穿整个电路板。 用于实现不同层电气互连的金属化过孔最好也贯穿整个电路板，以方便
钻孔加工，在经过特定工艺处理后，不会造成短路。
Protel DXP PCB编辑器常用层面
➢Signal Layer：信号层主要用于放置元件和导线
➢ Top Layer（顶层） ➢ 可用于放置电子元件和信号走线。
➢ Bottom Layer（底层） ➢ 用于放置信号走线和焊点，是单面板唯一的布线层.
➢ Midlayer1-n（中间工作层）。 ➢ Midlayer （Mid1～Mid14）仅放置信号走线。 ➢ 一般只有在5层以上较为复杂的电路板中才采用。 ➢ 设计多层印制电路板，可以从DXP的层管理环境中添加 Mid
导电图形中除了焊盘、印制导线外 还有用于使上、下两面印制导线相连的金属化过孔。
元件也只安装在其中的一个面上——“元件面” ，另一面称为 “焊锡面”。
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。
包含了多个工作层面。它是在双面板的基础上增加 了内部电源层、接地层及多个中间信号层。其缺点 是制作成本很高。
敷铜可分为实心填充 和网格填充。
印制电路板的基本元素-层
层
印制板材料本身实实在在存在的 例如印制板的上下两面可供走线，这样的面即为层 甚至在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔（也称为 层）。
敷铜层和非敷铜层 注意：布线时一旦选定了所用印制板的层数，务必关闭那些未被
使用的层，以免布线出现差错。
常用的分立元件 电阻 电容 二极管类 晶体管类 可变电阻类等。
常用的集成电路的封装有 DIP — XX 等。
1mil =0.001inch= 0.0254mm
电阻类
轴对称式电阻类元件
常用封装为AXIAL — XX ，（AXIAL代表轴状，xx表示 两脚距离)
AXIAL-0.3----- AXIAL-1.0 AXIAL0.4 管脚之间距离为400mil
飞线
印制电路板的基本元素-焊盘
Pad (焊盘）
放置焊锡用来焊接元件的。 焊盘根据元件封装不同结构也不同：
可以是穿透多个不同的层 或在一个层内； 焊盘的形状有圆形、方形、八角形等，如图所示。 焊盘由两部分组成：焊盘直径和孔径直径。
图焊盘的形状
焊盘（Pad）和过孔（Via）
印制电路板的基本元素-过孔
Baidu Nhomakorabearotel DXP PCB编辑器常用层面
➢Internal plane：内部电源层主要用于布置电源线及接地线。
➢ 分别为Plane1-n。Protel DXP PCB编辑器支持16个内部电源/接地层。 ➢ 内部电源/接地层通常是一块完整的铜箔，单独设置内部电源/接地层
原理图表示元件的电气连接； PCB表示元件的实际物理连接。
印刷电路板简介
PCB的主要功能：
固定电子零件
如今每一种电子 设备中几乎都会出现
印刷电路板
提供印刷电路板上各项零件的相互电气连接
印刷电路板
裸板也称“印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）”。
印制电路板样板
印制电路板结构
第 5章
印制电路板设计基础
本章要点
● 印制电路板基础知识 ● 印制电路板的概念 ●印制电路板结构
●印制电路板的组成元素 ● PCB编辑器 ● 印制电路板设计流程
印制电路板基础
印制电路板概念
Printed Circuit Board，简称PCB 指在绝缘基材上，用印制的方法制成导电
线路和元件封装，以实现元器件之间的电 气互连。 印制电路板的层数由铜覆层来决定。通常 是单层板、双层板和多层板。
晶体管类
Miscellaneous Devices PCB.PcbLib 集成库中提供的有BCY — W3/H.7 等。
常见的晶体管的封装如图所示
可调电阻类
常用的封装为VR系列，从VR2～VR5，如图所示。 这里后缀的数字也只是表示外形的不同，而没有实际尺寸的
含义，其中VR5一般为精密电位器封装。
印制电路板中的组成元素
PCB 板包含一系列元器件封装、由印刷电路板材料支 持并通过铜箔层进行电气连接的电路板，还有在印刷 电路板表面对PCB板起注释作用的丝印层等。 元件封装 铜膜导线与飞线 焊盘 过孔 层
PCB设计的几个重要概念
过孔
焊盘
覆铜
注：绿色的一层是阻焊漆
丝印层
字符
焊盘 元器件符号轮廓 过孔
1mil =0.001inch= 0.0254mm
电阻的电气符号与其不同封装
电阻封装：AXIAL-0.4
极性电容类元件封装：RB7.6-15
双列直插式元件封装：DIP-4
常用元件封装
Protel DXP 将常用的封装集成在 Miscellaneous Devices PCB ． PcbLib 集成库中。
孔。
过孔只有圆形，包括两个尺寸：
过孔的直径（Diameter） 通孔的直径（hole size）
通孔的孔壁由导电材料构成，用于连接不同层的导线。
印制电路板结构
电路板的结构图
敷铜
对于电路抗干扰性能 要求较高的场合，可 考虑在电路板上敷铜。 敷铜可以有效地起到 信号屏蔽作用，提高 信号的抗电磁干扰能 力。
元件封装种类
插入式封装（Through Hole Technology, THT）
焊接时将元件放置在板子的一面，并将元件的管脚插入焊 点导通孔，然后焊在另一面上。
表面粘贴式封装（Surface Mounted Technology, SMT）
零件的管脚与元件焊接在板子同一侧，不需钻孔
印制电路板的基本元素—元件封装
作用
在各层需要连通的导线的交际处钻上一个孔，用于连接不同板层之间的 导线
种类
Thnchole Vias:从顶层直接通到底层。 Blind Vias：只从顶层通到某一层里层，并没有穿透所有层，或者从里
层穿透出来的到底层的过孔。 Buried Vias:只在内部两个里层之间相互连接，没有穿透底层或顶层的过
元器件封装的编号 元件类型+焊点距离（焊点数）+元件外型尺寸 DIP-4表示双列直插式元件封装，4个焊盘引脚，两焊盘间的距 离为100mil； AXIAL-0.4表示轴状类元件封装（如电阻），引脚间距为400mil； RB7.6/15 表示极性电容性元件封装，引脚间距为7.62mm，零件 直径为15mm。 在制作电路板时必须知道元件的名称，同时也要知道该元件的 封装形式。
印制电路板的基本元素-元件封装
元件封装的概念 元件封装的编号 元件封装的分类 常见元件封装
4、元器件封装的基本知识
印制电路板的基本元素—元件封装
概念：
➢原理图符号：
▪代表元器件引脚电气分布关系的符号，没有实 际意义。
➢封装：
▪实际元器件焊接到电路板上时，在电路板上所 显示的外形和焊点位置关系，仅是空间概念。
RAD-0.3
RB7.6-15
二极管类元件
常用封装系列名称为DIODExx，其中xx表示两焊盘间距离。 DIODE-0.4 管脚之间距离为400mil 常用于小功率二极管 DIODE-0.7 管脚之间距离为700mil 常用于大功率二极管
DIODE-0.7
! 二极管为有极性元件，封装外形上画有短线的一端代表负端， 和实物二极管外壳上表示负端的白色或银色色环相对应。
一面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。单层板只能在 敷铜的一面布线，适用于简单的电路板。
单面PCB表面
单面PCB底面
单面板
图 单面、双面及多面印制电路板剖面
焊锡面：
单面板上的导电图形主要包括固定、连接元件引脚的焊盘 和实现元件引脚互连的印制导线，该面称为焊锡面。
元件面：
没有铜膜的一面用于安放元件，该面称为元件面。
飞线
PCB布线过程中的预拉线，表示元件间的连接关系。电路板设计在引入 网络表后，采用飞线指示元件之间连接关系。用导线连接后飞线消失。
印制电路板的基本元素—铜膜导线与飞线
区别： 飞线只是一种形式上、逻辑上的连接，没有电气意义； 导线有电气意义，物理连接。
两者关系：飞线指示导线的实际布置，导线实现飞线的意图。
Small outline J-lead Package
SIP
J型引脚小外形封装
Dual In-Line Package 双列直插式封装
管壳的外观，引脚形状，封装
印制电路板的基本元素—铜膜导线与飞线
铜膜导线
板子上的敷铜经过蚀刻处理形成的一定宽度和形状的导线，分布在层上 连接各个焊点的金属线，用以实现电气连接。
电阻的电气符号
AXIAL-0.3
AXIAL-0.4
电阻类
表面粘贴式 0402、0403、0805、1005、1206、1210等系列。 封装名分两部分：前两个数字表示元件长度，后 两个数字表示元件的宽度，单位为英寸。 0603——元件长度为0.06英寸、宽度为0.03英寸
封装0603示意图
单面板 单边布线。
双面板 两面敷铜，中间为绝缘层，两面均可布线。 通常在顶层放置元件，在顶层和底层两面进行走线。 一般需要由过孔或焊盘连通。
多层板 包括多个工作层面，一般指3层以上的电路板。 它在双面板的基础上加了内部电源层、接地层及多个 中间信号层。通常层数为偶数。
单面板（Single-Sided Boards）
电容类
扁平封装 根据体积不同，从RAD-0.1～RAD-0.4可以作为无极性电容封装 RAD后面的数值表示两个焊点间的距离。 RAD-0.1管脚之间距离为100mil。
筒状封装 常用RBxx-xx作为有极性（电解）电容元件封装。 RB后的两个数字分别表示焊盘之间的距离和圆筒的直径，单位 是英寸。 RB7.6/15表示元件封装焊盘间距为7.6英寸，圆筒的直径为15英 寸。
印制电路板的基本元素—元件封装
元器件与元器件封装的关系
同种元件也可以有不同的封装 不同的元件可以共用同一个元件封装
8031、8255封装形式都是DIP40或电阻和电容；
原理图符号与元器件封装的对应关系
原理图符号的引脚序号和元器件封装的焊盘序号一一对应
附元器件与原理图符号关系：
一个元器件可以同时与不同的原理图符号相对应，如电阻。
元件封装与元件实物、原理图元件的对应关系
封装对焊盘大小、焊 盘间距、焊盘孔大小、 焊盘序号等参数有非常 严格的要求。 元器件的封装、元器 件实物、原理图元件引 脚序号三者之间必须保 持严格的对应关系，否 则直接关系到制作电路 板的成败和质量。
! 由于插入式元件封装的焊点导孔贯穿整个电路板，所以其焊点的 属性对话框中，Layer板层属性必须为 Multi Layer。
集成电路类
集成电路常见的封装是双列直插式封装，如图所示 为DIP-16的封装外形。
SOP
Small Outline Package 小外形封装
ZIP
Quad Flat PackagPein Grid Array PACkage 方型扁平式封装 插针网格阵列封装
QFP
PGA
SOJ
DIP QFJ
双面板（Double-Sided Boards）
包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)两层，两 面敷铜，中间为绝缘层。双面板两面都可以布线，一般 需要由过孔或焊盘连通。双面板可用于比较复杂的电路， 但设计工作不比单面板困难，因此被广泛采用。
双面板
基板的上下两面均覆盖铜箔。上、下两面都含有导电图形。
DXP中的Layer:
PCB编辑器中都有一个独立的层面（Layers）与之相对应，电路板 设计者通过层面给电路板厂家提供制作该板所需的印制参数。
印制电路板的基本元素-层
类型：
Signal Layer（信号层） Internal plane（内部电源层） Mechanical Layer（机械层） Solder Mark & Paste Mark（阻焊层及助焊层） SilkScreen（丝印层）、Others（其它层）。 PCB编辑器，执行【Design】/【Board Layers…】命令，可根据设计需 要在相应板层后面的复选框中打上“√”，选中该项，以便显示该层面。
多层板（4层）
穿透式过孔 盲过孔 隐蔽式过孔
上、下层是信号层（元件面和焊锡面） 在上、下两层之间还有电源层和地线层。 多层电路板，层与层间的电气连接通过元件引脚焊盘和金属化过孔实现。
引脚焊盘贯穿整个电路板。 用于实现不同层电气互连的金属化过孔最好也贯穿整个电路板，以方便
钻孔加工，在经过特定工艺处理后，不会造成短路。
Protel DXP PCB编辑器常用层面
➢Signal Layer：信号层主要用于放置元件和导线
➢ Top Layer（顶层） ➢ 可用于放置电子元件和信号走线。
➢ Bottom Layer（底层） ➢ 用于放置信号走线和焊点，是单面板唯一的布线层.
➢ Midlayer1-n（中间工作层）。 ➢ Midlayer （Mid1～Mid14）仅放置信号走线。 ➢ 一般只有在5层以上较为复杂的电路板中才采用。 ➢ 设计多层印制电路板，可以从DXP的层管理环境中添加 Mid
导电图形中除了焊盘、印制导线外 还有用于使上、下两面印制导线相连的金属化过孔。
元件也只安装在其中的一个面上——“元件面” ，另一面称为 “焊锡面”。
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。
包含了多个工作层面。它是在双面板的基础上增加 了内部电源层、接地层及多个中间信号层。其缺点 是制作成本很高。
敷铜可分为实心填充 和网格填充。
印制电路板的基本元素-层
层
印制板材料本身实实在在存在的 例如印制板的上下两面可供走线，这样的面即为层 甚至在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔（也称为 层）。
敷铜层和非敷铜层 注意：布线时一旦选定了所用印制板的层数，务必关闭那些未被
使用的层，以免布线出现差错。
常用的分立元件 电阻 电容 二极管类 晶体管类 可变电阻类等。
常用的集成电路的封装有 DIP — XX 等。
1mil =0.001inch= 0.0254mm
电阻类
轴对称式电阻类元件
常用封装为AXIAL — XX ，（AXIAL代表轴状，xx表示 两脚距离)
AXIAL-0.3----- AXIAL-1.0 AXIAL0.4 管脚之间距离为400mil
飞线
印制电路板的基本元素-焊盘
Pad (焊盘）
放置焊锡用来焊接元件的。 焊盘根据元件封装不同结构也不同：
可以是穿透多个不同的层 或在一个层内； 焊盘的形状有圆形、方形、八角形等，如图所示。 焊盘由两部分组成：焊盘直径和孔径直径。
图焊盘的形状
焊盘（Pad）和过孔（Via）
印制电路板的基本元素-过孔
Baidu Nhomakorabearotel DXP PCB编辑器常用层面
➢Internal plane：内部电源层主要用于布置电源线及接地线。
➢ 分别为Plane1-n。Protel DXP PCB编辑器支持16个内部电源/接地层。 ➢ 内部电源/接地层通常是一块完整的铜箔，单独设置内部电源/接地层
原理图表示元件的电气连接； PCB表示元件的实际物理连接。
印刷电路板简介
PCB的主要功能：
固定电子零件
如今每一种电子 设备中几乎都会出现
印刷电路板
提供印刷电路板上各项零件的相互电气连接
印刷电路板
裸板也称“印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）”。
印制电路板样板
印制电路板结构
第 5章
印制电路板设计基础
本章要点
● 印制电路板基础知识 ● 印制电路板的概念 ●印制电路板结构
●印制电路板的组成元素 ● PCB编辑器 ● 印制电路板设计流程
印制电路板基础
印制电路板概念
Printed Circuit Board，简称PCB 指在绝缘基材上，用印制的方法制成导电
线路和元件封装，以实现元器件之间的电 气互连。 印制电路板的层数由铜覆层来决定。通常 是单层板、双层板和多层板。
晶体管类
Miscellaneous Devices PCB.PcbLib 集成库中提供的有BCY — W3/H.7 等。
常见的晶体管的封装如图所示
可调电阻类
常用的封装为VR系列，从VR2～VR5，如图所示。 这里后缀的数字也只是表示外形的不同，而没有实际尺寸的
含义，其中VR5一般为精密电位器封装。
印制电路板中的组成元素
PCB 板包含一系列元器件封装、由印刷电路板材料支 持并通过铜箔层进行电气连接的电路板，还有在印刷 电路板表面对PCB板起注释作用的丝印层等。 元件封装 铜膜导线与飞线 焊盘 过孔 层
PCB设计的几个重要概念
过孔
焊盘
覆铜
注：绿色的一层是阻焊漆
丝印层
字符
焊盘 元器件符号轮廓 过孔
1mil =0.001inch= 0.0254mm
电阻的电气符号与其不同封装
电阻封装：AXIAL-0.4
极性电容类元件封装：RB7.6-15
双列直插式元件封装：DIP-4
常用元件封装
Protel DXP 将常用的封装集成在 Miscellaneous Devices PCB ． PcbLib 集成库中。
孔。
过孔只有圆形，包括两个尺寸：
过孔的直径（Diameter） 通孔的直径（hole size）
通孔的孔壁由导电材料构成，用于连接不同层的导线。
印制电路板结构
电路板的结构图
敷铜
对于电路抗干扰性能 要求较高的场合，可 考虑在电路板上敷铜。 敷铜可以有效地起到 信号屏蔽作用，提高 信号的抗电磁干扰能 力。
元件封装种类
插入式封装（Through Hole Technology, THT）
焊接时将元件放置在板子的一面，并将元件的管脚插入焊 点导通孔，然后焊在另一面上。
表面粘贴式封装（Surface Mounted Technology, SMT）
零件的管脚与元件焊接在板子同一侧，不需钻孔
印制电路板的基本元素—元件封装
作用
在各层需要连通的导线的交际处钻上一个孔，用于连接不同板层之间的 导线
种类
Thnchole Vias:从顶层直接通到底层。 Blind Vias：只从顶层通到某一层里层，并没有穿透所有层，或者从里
层穿透出来的到底层的过孔。 Buried Vias:只在内部两个里层之间相互连接，没有穿透底层或顶层的过
元器件封装的编号 元件类型+焊点距离（焊点数）+元件外型尺寸 DIP-4表示双列直插式元件封装，4个焊盘引脚，两焊盘间的距 离为100mil； AXIAL-0.4表示轴状类元件封装（如电阻），引脚间距为400mil； RB7.6/15 表示极性电容性元件封装，引脚间距为7.62mm，零件 直径为15mm。 在制作电路板时必须知道元件的名称，同时也要知道该元件的 封装形式。