第6章印制电路板设计基础

第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础1 宋国斌宋国斌 制作制作第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础2 背景背景 要进行要进行PCB设计，首先要了解印制电路板的结构、板设计，首先要了解印制电路板的结构、板中的各种对象及其用途，了解这些对象在中的各种对象及其用途，了解这些对象在Protel软件中的表软件中的表示，以及示，以及PCB编辑器的一些基本参数设置，这是进行编辑器的一些基本参数设置，这是进行PCB设计的基础。设计的基础。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础3 本章要点本章要点印制电路板的结构印制电路板的结构印制电路板图在印制电路板图在PCB文件中的表示文件中的表示元器件封装的概念元器件封装的概念元器件封装在元器件封装在PCB文件中的表示文件中的表示PCB文件的建立文件的建立PCB文件中一些常用参数的设置等文件中一些常用参数的设置等第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础46.1任务一：认识印制电路板任务一：认识印制电路板6.1.1 印制电路板结构印制电路板结构 印制电路板简称为印制电路板简称为PCB（Printed Circuit Board），是通），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，按照能良好的铜箔构成覆铜板，按照PCB图的要求，在覆铜板上蚀图的要求，在覆铜板上蚀刻出相关的图形，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、双面板和多层板印制电路板根据结构不同可分为单面板、双面板和多层板。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础5 单面板是指在一面覆铜的电路板，只可在覆铜的一面布线。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。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，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。由于可以两面布线，布线难度降低，因此是最常用的结构。多层板一般指多层板一般指3层以上的电路板。多层板不仅两面覆铜，在层以上的电路板。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。但制作成本较高，多用于电路布线密集的情况。作成本较高，多用于电路布线密集的情况。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础6印制电路板中的各种对象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）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。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）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。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）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。构成，具有导电特性。（4）元器件符号轮廓：表示元器件实际所占空间大小，不具有）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。导电特性。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础7（5）字符：可以是元器件的标号、标注或其他需要标注的内容，）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。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）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。覆盖住，不具有导电特性。过孔铜膜导线，其上覆盖阻焊剂元器件符号轮廓焊盘字符图图6-1-1 印制电路板印制电路板第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础8了解印制电路板图在了解印制电路板图在Protel软件中的表示软件中的表示1信号层（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（信号层用于表示铜膜导线所在的层面，包括顶层（Top Layer）、底层（）、底层（Bottom Layer）和）和30个中间层（个中间层（Mid Layer），），其中中间层只用于多层板。其中中间层只用于多层板。2内部电源内部电源/接地层（接地层（Internal Plane Layer）内部电源内部电源/接地层共有接地层共有16个，用于在多层板中布置电源线和个，用于在多层板中布置电源线和接地线。接地线。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础93机械层（机械层（Mechanical Layer）机械层共有机械层共有16个。用于设置电路板的外形尺寸、数据标记、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或PCB制造厂家的要求而有所不同。制造厂家的要求而有所不同。4阻焊层（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（）和底层阻焊层（Bottom Solder）。）。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础105Paste Mask Layer（锡膏防护层）（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（Top Paste）和底层锡膏防护层（）和底层锡膏防护层（Bottom Paste）。）。6丝印层（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（各种字符等印制信息。它包括顶层丝印层（Top Overlay）和）和底层丝印层（底层丝印层（Bottom Overlay）。）。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础117多层（多层（Multi Layer）多层用于显示焊盘和过孔。多层用于显示焊盘和过孔。8禁止布线层（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，主要用于线的区域，主要用于PCB设计中的自动布局和自动布线。设计中的自动布局和自动布线。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础12图图6-2-1 顶层（顶层（Top Layer）的布线）的布线图图6-2-2 底层（底层（Bottom Layer）的布线）的布线图图6-2-3 顶层丝印层（顶层丝印层（Top Overlay）图图6-2-4 底层丝印层（底层丝印层（Bottom Overlay）第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础13图图6-2-5 多层（多层（Multi Layer）显示的焊盘与过孔）显示的焊盘与过孔铜膜导线、焊盘、过孔、字符等的表示铜膜导线、焊盘、过孔、字符等的表示1铜膜导线（铜膜导线（Track）铜膜导线（铜膜导线（Track）必须绘制在信号层，即顶层（）必须绘制在信号层，即顶层（Top Layer）、底层（）、底层（Bottom Layer）和中间层（）和中间层（Mid Layer）。）。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础142焊盘（焊盘（Pad）焊盘（焊盘（Pad）分为两类，即针脚式和表面粘贴式，分别对）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。应具有针脚式引脚的元器件和表贴式（表面粘贴式）元器件。图图6-2-6 针脚式焊盘尺寸针脚式焊盘尺寸 图图6-2-7 针脚式焊盘的三种类型针脚式焊盘的三种类型第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础153过孔（过孔（Via）过孔（过孔（Via）也称为导孔，过孔分为三种，即从顶层到底）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所示）从顶层到内层或从内层到底层的盲过孔（如图层的盲过孔（如图6-2-10所示）和层间的隐藏过孔。所示）和层间的隐藏过孔。图图6-2-8 表面粘贴式焊盘表面粘贴式焊盘图图6-2-9 穿透式过孔穿透式过孔图图6-2-10 盲过孔盲过孔第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础164字符（字符（String）字符必须写在顶层丝印层（字符必须写在顶层丝印层（Top Overlay）和底层丝印层）和底层丝印层（Bottom Overlay。5安全间距（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（如图间距（如图6-2-11所示）。所示）。图图6-2-11 安全间距安全间距第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础17元器件封装元器件封装1元器件封装的概念元器件封装的概念 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。一致。2元器件封装的分类元器件封装的分类 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。表面粘贴式。第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础18（a）针脚式元器件）针脚式元器件（b）表面粘贴式元器件）表面粘贴式元器件图图6-3-1 元器件封装的分类元器件封装的分类第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础19常用元器件封装常用元器件封装1电容类封装电容类封装1212 图图6-3-2 无极性电容封装无极性电容封装 图图6-3-3 有极性电容封装有极性电容封装第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础202电阻类封装电阻类封装12图图6-3-4 电阻封装电阻封装3二极管类封装二极管类封装12图图6-3-5 二极管封装二极管封装第第6章章 印制电路板设计基础印制电路板设计基础214晶体管类封装晶体管类封装图图6-3-6 常用小功率常用小功率三极管封装三极管封装123321图图6-3-7 表贴式三极表贴式三极管封装管封装5集成电路封装集成电路封装1234567141312111098图图6-3-8 双列直插式双列直插式芯片封装芯片封装 图图6-3-9 表贴式芯片表贴式芯片封装封装