PCB设计基础知识培训教材课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,3,章,PCB,设计基础,3.1 PCB,的基本知识,3.2,常用元件封装介绍,3.3 PCB,自动布局和布线,3.1 PCB,的基本知识,3.1.1 PCB,的种类,3.1.2,元件的封装形式,3.1.3 PCB,设计常用术语,3.1.4 PCB,设计的常用标准,3.1.5 PCB,的布局设计,3.1.6 PCB,的布线设计,3.1.1 PCB,的种类,(1),刚性与挠性印刷电路板,刚性印刷电路板,是指由不易变形的刚性基材制成,的,PCB,，在使用时处于平展状态，一般电子,设备中使用的都是刚性,PCB,。,挠性印刷电路板,是指用可以扭曲和伸缩的基材制成,的,PCB,，在使用时可根据安装要求将其弯曲。,用于特殊场合，如某些无绳电话的手柄。,3.1.1,印刷电路版的种类,(2),单层、双层和多层印刷电路版,单层,PCB,上只有一面有铜模，只能在该面布线；,双层,PCB,的正反两面都可以进行布线和放置元件；,多层,PCB,除了正反两面之外，还有中间层,(,实际布线层,),和电源层及接地层。,单层和双层,PCB,比较常用，多层,PCB,用在,VLSIC,的装配上，例如微机的主板。生成多层板时，先将,组成各个分层的单面板按设计要求生成出来，再将,各个分层的单面板压合在一起，然后打孔及孔金属,化，通过,金属化,孔将各层连接起来。,3.1.1,印刷电路版的种类,(3),印刷电路版的材料,印刷电路版是在绝缘基材上敷以电解铜箔，,再经热压而制成。目前我国常用的单,双层,PCB,的铜箔厚度为,35um,，国外开始使用,18um,、,10um,和,5um,等超薄铜箔。,超薄铜箔,具有蚀刻时间短、侧面腐蚀小、易钻孔和节约铜材等优点。,常用的基板有：,PCb,的常用厚度有：,0.1mm, 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm,2.0mm, 2.5mm, 3.0mm,等,(1),酚醛纸质基板：,价格低，耐潮和耐热性不好，,用于要求不高的设备中；,(2),环氧酚醛玻璃布基板：,耐热和耐潮性较好，,透明度较差；,(3),环氧玻璃布基板：,耐热和耐潮性好，透明度好，,冲剪和钻孔性能好，多用于双面板。,(4),聚四氟乙烯玻璃布基板：,具有良好的介电性能,和化学稳定性，耐高温,(,230,260),、高绝缘,3.1.2,元件的封装形式,（,1,）分离式封装,（,2,）双列直插式封装,（,3,）针阵式封装,（,4,）表面贴装器件（,SMD,）,SMD,：,Surface Mount Device,表面贴装器件,3.1.3 PCB,设计常用术语,1.,元件面,Component Side,大多数元件都安装在朝上的一面。,2.,焊接面,Solder Side,与元件面相对的那一面。,3.,丝印层,Overlay, Top Overlay,印制在元件面上的一种不导电的图形；有时,焊接面上也可印丝印层，即,Bottom Overlay,主要用于绘制器件外形轮廓和符号，标注元件,的安装位置,(,绝缘白色涂料,),在,PCB,上放置元件库中的元件时，其管脚的封装,形状会自动放到丝印上。 如果在,PCB,的两面放置,元件，需要将两个丝印层都打开。 元件序号必须,标注在丝印层，否则可能引起不必要的电气连接。,3.1.3 PCB,设计常用术语,4.,阻焊图,为防止不需要焊接的印刷导线被焊接而绘制,的一种图形。制板的过程中在此涂一层阻焊剂。,5.,焊盘,Land or Pad,用于连接和焊接元件的一种导电图形。,6.,金属化孔,Plated Through,也称为“通孔”,孔壁沉积有金属，用于层间导电图形的连接。,3.1.3 PCB,设计常用术语,7.,通孔,Via Hole,也称为“中继孔”,用于导线电气连接，不焊接。,8.,坐标网络,Grid,也称为“格点”,两组等距平行正交而成的网格，用于元器件,在,PCB,上的定位，一般 要求元件的管脚必须位于,网格的交点上，导线不一定按网格定位。,3.1.4 PCB,设计常用标准,1.,网络尺寸,分为英制,Imperial,和公制,Metric,两种,公制,最基本的,Grid,为,2.5mm,当需要更小时可采用,1.25mm,0.625mm,英制,是国外,IC,的生产规范，,DIP,的管脚间距为,2.54mm(,十分之一英寸即,100mil),3.1.4 PCB,设计常用标准,2.,孔径和焊盘尺寸,实际制作中，最小孔径受工艺水平的,限制，目前一般选,0.8mm,以上,3.1.4 PCB,设计常用标准,3.,导线宽度,导线宽度没有统一要求，其最小值应能承受通,过这条导线的最大电流值。,一般大于,10mil,，要求美观则应尽量一致；,地线和电源线应尽量宽一些，,一般可取,20,50mil,。,4.,导线间距,导线间距没有统一要求，应考虑电气安全和美观,在,IC,的管脚之间一般只能设计一根导线；条件允许时，,导线间距应尽可能宽一些。,多条导线平行时，各导线之间的距离应均匀一致。,5.,焊盘形状,常用的焊盘形状有四种：,方形、圆形、长圆形和椭圆形，,最常用的是圆形焊盘。,3.1.4 PCB,设计常用标准,3.1.5 PCB,的布局设计,布局的基本原则：,1.,保证电路的电气性能,考虑分布电容，磁场耦合等因素。,2.,便于实际元件的安放、焊接及整机调试和检查,需要调测的有关元件和测试点，在布局时应尽量安排在便于操作的位置。,3.,整洁、清晰，尽量减少,PCB,的面积。,导线尽可能短。因导线存在电阻、电容和电感。,PCB,走线的基本原则：,1,）走线最好与元件放在不同的两个面,TOP/BOTTOM LAYER,2,）走线的间距应尽可能大些，拐弯尽量少,3,）电源和地线可以用填充按钮绘制大面积覆铜区,3.1.5 PCB,的布局设计,3.1.5 PCB,的布局设计,布局时需要考虑的相关问题：,1.,合理选择,PCB,的层数,考虑器件多少、连线密度、成本、体积等因素,双层板使布线的灵活性大为提高，由于金属化孔将元件面和焊接面的导线连接起来，使导线的附着力增强，目前用的最多,在满足要求时尽量采用单层板，当有少数,几条线无法在焊接面布通时，可采用跳线,3.1.5 PCB,的布局设计,2.,选择单元电路的位置,单元电路的位置应按信号的传输关系来安排；,模拟电路与数字电路尽量远离；,大功率与小功率电路尽量远离；,3.,元件的排列,尽量将元件放置在元件面；,排列整齐、均匀；,管脚要顺；调节方便；,功率器件和,VLSIC,散热；,在,PCB,边缘板面空白处尽量布上地线；,3.1.6 PCB,的布线设计,布线设计要点：,1.,先设计公共通路的导线,(,地线和电源线,),2.,按信号流向布线,3.,保持良好的导线形状,良好导线的标准：,导线的长度最短；,转弯时避免出现锐角；,有利于加强导线和焊盘的附着力；,地线和电源线尽可能宽；,除地线和电源线外，导线的宽度和线距应整齐、均匀、美观。,4.,双面版布线要求,5.,地线的处理,地线设计要求：,数字地和模拟地分别设置；,（水平,or,垂直）,2.,地线尽量宽；,3.,大面积地线应设计成网状,双面板布线要求：,同一层上的导线方向尽量一致；,（水平,or,垂直）,2.,元件面的导线和焊接面的导线相互垂直；,3.,两个层面上导线的连接必须通过“通孔”,导 线 设 计 示 例,导 线 设 计 示 例,3.2,常用元件封装介绍,1.,电阻器,2.,电容器,3.,电位器,4.,二极管,5.,三极管,6.,集成运放,7.,电源稳压器,8.,石英晶体,9.,连接器,1.,电阻,:,原理图用名：,RES1,和,RES2,0.9,英寸,1/41/2,瓦特电阻,1,瓦特电阻,轴状包装方式,封装名,AXIAL,2.,电容器,:,原理图用名,CAP(,无极性,),ELECRO1 (,有极性,), CAPVAR(,可变电容,),管脚封装名：,RAD,无极性陶瓷电容,扁平包装方式,管脚封装名：,RB,有极性电解电容,圆筒包装方式,0.4,英寸,0.8,英寸,3.,电位器,(,三只引脚可变电阻器,):,原理图用名：,POT1,管脚封装名：,VR1,VR5,小功率,大功率,4.,二极管,:,原理图用名,DIODE,（普通管）,DIODE SCHOTTKY,（肖特基二极管）,DIODE TUNNEL,（隧道二极管）,ZENER1,3,（稳压二极管）,管脚封装名,DIODE,5.,三极管,:,原理图用名,BJT,有,NPN,和,PNP,JFET N, JFET P, MOSFET N, MOSFET P,管脚封装名,:TO-18,至,TO-220,6.,集成运放,:,原理图用名,OP-07, 741, NE5534,等,常用封装为,DIP8,7.,电源稳压器：,78,系列,: 7805, 7806, 7809, 7812, 7815, 7818,79,系列,: 7905, 7906, 7909, 7912, 7915, 7918,两种封装形式,:,8.,石英晶体：,原理图名称,XTAL1,封装名,XTAL1,一种封装形式,:,9.,连接器：,封装名,IDC26,(,例,1),原理图名,CON26,9.,连接器：,(,例,2),金手指：,原理图名,CONAT,封装名,ECN,IBMXT,3.3 PCB,自动布局和布线,PCB,布线流程：,规划电路板,存盘及打印输出,手工调整,自动布线,布置元件,装入网络表及元件封装,设置参数,电路板规划包括：,PCB,层数、物理尺寸；,采用的连接器和各元件的封装形式；安装位置等；,设置参数包括：,元件的布置、板层和布线等,3.3 PCB,自动布局和布线,新建,PCB,文件（方法一）,挂接器件库,挂接器件库,3.3 PCB,自动布局和布线,新建,PCB,文件（方法二）,3.3 PCB,自动布局和布线参数设置,1.,工作层设置,信号层中的顶层,Top,和底层,Bottom,主要用于放置元件和布线，中间层,Mid114,用于布线,内部电源和接地层,Plane14,放置有关制作及装配信息，如尺寸标记、孔洞信息,两个阻焊层,两个防锡膏层,两个丝印层。 若两面均放置元件，则两个都需打开,禁止布线层，用于定义元件放置区域，定义,PCB,边界时打开,代表信号层，,所有全通过孔和,焊盘放在此层,钻孔说明和钻孔制图，制板时提供钻孔信息,用于在设计时方便实体对准，,一般开一个即可,用于显示焊盘内孔,用于显示,过孔的内孔,用于显示实体,之间的连接线,用于显示违反布线规则的信息,3.3 PCB,自动布局和布线参数设置,对于单面板，需打开：,底层,Bottom Layer,禁止布线层,Keep Out Layer,顶层丝印层,Top SilkscreenLayer,对于,双面板,，需打开：,顶层,Top Layer,底层,Bottom Layer,顶层丝印层,Top Silkscreen Layer,禁止布线层,KeepOutLayer,如果要在两面布置元件，需打开,Bottom Silkscreen Layer,对于多面板，需打开：,顶层,Top Layer,底层,Bottom Layer,顶层丝印层,Top Silkscreen Layer,Bottom Silkscreen Layer,禁止布线层,KeepOutLayer,在信号层需打开顶层、底层和一些中间层,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,MY_8255.pcb,IBM,标准：,生成,62pin,和,36pin,两排金手指,IBM,标准：,生成,62pin,金手指,公制,英制,2.,选择模板,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,2.,选择模板,IBM,标准：,短卡,IBM,标准：,长卡,IBM,标准：,短卡,附可折断标签页,IBM,标准：,长卡,附可折断标签页,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,2.,选择模板,镀孔双层板,不镀孔双层板,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,3.,选择,2,层板,只采用,穿透式导孔,只采用,隐藏式和半隐藏式导孔,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,4.,选择导孔的风格,以表面贴式元件为主,以针脚式元件,为主,元件安装在,PCB,的两面？,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,5.,选择元件的主要封装方式,最小走线宽度,最小导孔宽度,最小导孔,钻孔直径,走线安全距离,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,6.,选择走线规则,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,7. PCB,的物理边界完成,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,单层板可以关掉一些层,Design/Options,3.3 PCB,自动布局和布线举例,1,8.,装入网络表,Design Load,N,ets,然后将元件手动拖曳到合适的位置,9.,自动布局,运行设置结果,10.,修改布线规则,布线结果,11.,调整电源线和地线的宽度,最终布线结果,12.,铺铜,Place/Polygon,Plane,OK,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,MY_8031.pcb,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,MY_8031.pcb,用户自定义模板,采用公制,PCB,的长和宽,选择板框层,选择标注层,导线宽度,标注线宽度,是否要标题栏,是否要说明,字符串,是否要标注线,板框是否切角,板框是否有,内切块,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,PCB,的形状：,矩形、圆形或自定义,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,模板名,模板描述名,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,3.3 PCB,自动布局和布线举例,2,树立质量法制观念、提高全员质量意识。,11月-24,11月-24,Wednesday, November 27, 2024,人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。,02:40:39,02:40:39,02:40,11/27/2024 2:40:39 AM,安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。,11月-24,02:40:39,02:40,Nov-24,27-Nov-24,加强交通建设管理，确保工程建设质量。,02:40:39,02:40:39,02:40,Wednesday, November 27, 2024,安全在于心细，事故出在麻痹。,11月-24,11月-24,02:40:39,02:40:39,November 27, 2024,踏实肯干，努力奋斗。,2024年11月27日,2:40 上午,11月-24,11月-24,追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。,27 十一月 2024,2:40:39 上午,02:40:39,11月-24,严格把控质量关，让生产更加有保障。,十一月 24,2:40 上午,11月-24,02:40,November 27, 2024,作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。,2024/11/27 2:40:39,02:40:39,27 November 2024,好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。,2:40:39 上午,2:40 上午,02:40:39,11月-24,一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。,11月-24,11月-24,02:40,02:40:39,02:40:39,Nov-24,牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。,2024/11/27 2:40:39,Wednesday, November 27, 2024,相信相信得力量。,11月-24,2024/11/27 2:40:39,11月-24,谢谢大家！,树立质量法制观念、提高全员质量意识。,11月-24,11月-24,Wednesday, November 27, 2024,人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。,02:40:39,02:40:39,02:40,11/27/2024 2:40:39 AM,安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。,11月-24,02:40:39,02:40,Nov-24,27-Nov-24,加强交通建设管理，确保工程建设质量。,02:40:39,02:40:39,02:40,Wednesday, November 27, 2024,安全在于心细，事故出在麻痹。,11月-24,11月-24,02:40:39,02:40:39,November 27, 2024,踏实肯干，努力奋斗。,2024年11月27日,2:40 上午,11月-24,11月-24,追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。,27 十一月 2024,2:40:39 上午,02:40:39,11月-24,严格把控质量关，让生产更加有保障。,十一月 24,2:40 上午,11月-24,02:40,November 27, 2024,作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。,2024/11/27 2:40:39,02:40:39,27 November 2024,好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。,2:40:39 上午,2:40 上午,02:40:39,11月-24,一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。,11月-24,11月-24,02:40,02:40:39,02:40:39,Nov-24,牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。,2024/11/27 2:40:39,Wednesday, November 27, 2024,相信相信得力量。,11月-24,2024/11/27 2:40:39,11月-24,谢谢大家！,