1、第8章 PCB设计基础,目的印刷电路基础元件封装印刷电路板的设计步骤工作层的名称、功能和设置方法,8.1印刷电路基础,8.1.1 印刷电路板的结构 1.单面板 一面有导电图形的电路板。,8.1印刷电路基础,2.双面板指两面都有导电图形的电路板，也称双层板。其两面的导电图形之间的电气连接通过过孔来完成。,8.1印刷电路基础,3.多层板由交替的导电图形层及绝缘材料层叠压粘合而成的电路板。除电路板两个表面有导电图形外，内部还有一层或多层相互绝缘的导电层，各层之间通过金属化过孔实现电气连接。,8.1.2 元件的封装（Footprint）,元件封装是指元件焊接到电路板时的外观和焊盘位置。,元件封装的分类
2、,针脚式元件封装和表面粘贴式(SMD)元件封装。 针脚式元件封装： 元件的焊盘通孔贯通整个电路板 如电阻、电容、三极管、部分集成电路的封装。 DIP(Dual in-line Package) PCB Multi Layer 表面粘贴式元件封装： 焊接时元件与其焊盘在同一层。 Top layer Bottom Layer,Footprint,a AXIAL0.4（电阻类） b DIODE0.4（二极管类） c RAD0.4（无极性电容类） d FUSE（保险管）,e XATAL1（晶振类） f VR8（电位器类） g SIP8（单列直插类）,h RB.2/.4（极性电容类） i DB9/M（D
3、型连接器） j TO-92B（小功率三极管）,k LCC16（贴片元件类） l DIP16（双列直插类） m TO-220（三极管类）,元件封装的编号,2.元件封装的编号 元件封装的编号规则一般为元件类型+焊盘距离（或焊盘数）+元件外形尺寸。如AXIAL0.4表示该元件封装为轴状，两个管脚焊盘的间距为0.4英寸。RB.2/.4表示极性电容类元件封装，两个管脚焊盘的间距为0.2英寸（200mil），元件直径为0.4英寸(400mil) 。DIP16表示双列直插式元件的封装，两列共16个引脚。,印刷电路基础,铜膜导线（Track） Solder Paste SolderSolder layer（焊
4、层） Top Solder（顶层）和Bottom Solder（底层）两个焊层。Paste mask layer（锡膏防护层） Top Paste（顶层）和Bottom Paste（底层）两个锡膏防护层。焊盘（Pad）与过孔（Via）焊盘（Pad）的作用是用来放置焊锡、连接导线和焊接元件的管脚。 Silkscreen layer（丝印层） 丝印层主要用于放置印制信息，如元件的轮廓和标注、各种注释字符等。,印刷电路基础,过孔（Via）:实现不同导电层之间的电气连接,印刷电路基础,安全间距（Clearance） 避免导线、过孔、焊盘及元件 间的距离过近而造成相互干扰， 在他们之间留出一定的间距，称
5、 为安全间距。,PCB设计流程,印刷电路板的设计的一般步骤如下： 1.绘制电路原理图主要任务是绘制电路原理图，生成网络表，用 于 PCB设计时的自动布局和自动布线。 2.规划电路板完成确定电路板的物理边界、电气边界、电路板的层数、各种元件的封装形式和布局要求等任务。 3.设置参数 主要是设置软件中电路板的工作层的参数、PCB编辑器的工作参数、自动布局和布线参数等。 4. 装入网络表及元件的封装形式 将原理图中的电气连接关系和元件的封装形式，装入PCB编辑器。,PCB设计流程,8.元件的布局 在元件自动布局的基础上，进行手工调整，是元件的布局达到要求。 6.自动布线系统根据网络表中的连接关系和设
6、置的布线规则进行自动布线。只要元件的布局合理，布线参数设置得当，Protel 99 SE的自动布线的布通率几乎是100%。 7.调整自动布线成功后，用户可对不太合理的地方进行调整。如调整导线的走向、导线的粗细、标注字符和添加输入/输出焊盘、螺丝孔等。 8.保存文件及输出,印刷电路板设计的基本原则（P184）,布局 布线 焊盘大小 抗干扰措施 去耦电容 接线,PCB编辑器（P187）,启动 界面 工具栏,电路板工作层,在PCB编辑器中，执行菜单命令Design|Option，系统将弹出 Document Options对话框：,工作层的类型,在这个对话框中，系统列出了电路板中的各工作层。 信号层
7、（）信号层主要用于布置电路板上的导线。Protel 99 SE提供了32个信号层，包括Top layer（顶层）、Bottom layer（底层）和30个MidLayer（中间层）。Internal plane layer（内部电源/接地层）Protel 99 SE提供了16个内部电源层/接地层。该类型的层仅用于多层板，主要用于布置电源线和接地线。我们称双层板、四层板、六层板，一般指信号层和内部电源/接地层的数目。 机械层Protel 99 SE提供了16个机械层，它一般用于设置电路板的外形尺寸、数据标记、对齐标记、装配说明以及其它的机械信息。 4 Solder mask layer（阻焊层）
8、8 Paste mask layer（锡膏防护层） 6 Keep out layer（禁止布线层） 7 Silkscreen layer（丝印层） 8 Multi layer（多层）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，如果关闭此层，焊盘与过孔就无法显示出来。 9 Drill layer（钻孔层）钻孔层提供电路板制造过程中的钻孔信息（如焊盘、过孔就需要钻孔）。Protel 99 SE提供了Drill gride（钻孔指示图）和Drill drawing（钻孔图）两个钻孔层。,2印制电
9、路板工作层的类型,（1）Signal Layers 信号层主要用于放置元件和导线的。Protel 99 SE最多能提供32个信号层，包括TopLayer（顶层）、BottomLayer（底层）和30个（MidLayer）中间层。信号层为正性，即放置在这些层上的导线或其它对象代表了电路上的敷铜区,（2）Internal plane layers 内部电源/接地层主要用于放置电源线和地线。Protel 99 SE提供了16个内部电源/接地层，这些层面是负性的，即放置在这些层面上的导线和其它对象代表了电路板上的未敷铜区。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/接地层可最大限度地减少电
10、源与地之间的连线长度，而且对电路中高频信号的干扰起到屏蔽作用。由于系统默认的是双层板，所以该区域下无设置项。,2印制电路板工作层的类型,（3）Mechanical 机械层主要用于定义整个PCB板的外观，即整个PCB板的外形结构。如电路板的标注尺寸、机械尺寸、定位孔及装配说明等。 （4）Solder mask layers 阻焊层有两个，一个是Top Solder mask（顶层阻焊层），一个是Bottom Solder （底层阻焊层），它们的作用是设计过程中自动与焊盘匹配，在非焊盘处涂上绝缘漆以防止焊接。,2印制电路板工作层的类型,（5）Paste mask layers 助焊层又叫防锡膏层，
11、它也有两个，一个是TopPasteMask（顶层助焊层），一个是BottomPasteMask（底层助焊层）。它与阻焊层是互补的，这一层一般镀金或镀锡的，用来帮助焊接。 （6）Keepoutlayer 禁止布线层定义在布电气特性的铜一侧的边界。也就是说先定义了禁止布线层后，在以后的布过程中，所布的具有电气特性的线不可以超出禁止布线层的边界,2印制电路板工作层的类型,（7）Silkscreen layers 丝印层主要用于放置元件的轮廓、标称参数、编号及其它文本信息。丝印层也有两层，分别是TopOverlay（顶层丝印层）和BottomOverlay（底层丝印层）。 （8）Multiplayer
12、 多层指PCB板的所有信号层，如焊盘和过孔图件就具有多层属性。 （9） Drilldrawing 钻孔层主要是为电路板厂商提供钻孔信息的。,2印制电路板工作层的类型,工作层,多层板,顶层Top Layer（信号层）,底层Bottom Layer（信号层）,中间层MidLayer 1（信号层）,工作层,中间层MidLayer 14（信号层）,Mechanical 1（机械层）,Mechanical 4（机械层）,顶层丝印层TopOverlay,电路板工作层设置（P164）,9.3.2 工作层的设置Protel 99 SE允许用户自行定义信号层、内部电源层/接地层和机械层的显示数目。 1.设置Si
13、gnal layer和Internal plane layer执行菜单命令Design|Layer Stack Manager，系统弹出Layer Stack Manager（工作层堆栈管理器）对话框。（1）添加层的操作 （4）层的编辑操作先选取要编辑的层，单击 Properties（属性）按钮，弹 出Edit Layer（工作层编辑） 对话框，可设置该层的Name （名称）和 Copper thickness （覆铜厚度）。 9.3.3 工作层的打开与关闭 1.工作层的打开与关闭执行菜单命令Design|Options，在系统弹出的Document Options对话框中，单击Layer选项
14、卡，相应工作层前的复选框被选中（），则表明该层被打开，否则该层处于关闭状态。,计量单位,2.栅格和计量单位设置单击Document Options对话框中的Options选项卡，打开如图所示的对话框。 8）计量单位的设置Protel 99 SE提供Metric（公制）和Imperial (英制)两种计量单位，系统默认为英制。英制的默认单位为mil（毫英寸）；公制的默认单位为mm（毫米）；1mil=0.0284mm 。,PCB设计基础,本章重点： 印刷电路板的概念、作用及分类 绘制印刷电路板图有关的元件封装、焊盘、过孔和铜膜导线等基本概念 工作层的名称、功能和设置方法 在PCB中定位的几种方法,
