PCB设计流程PPT演示文档

.,二、 PCB设计流程 印刷电路板的基本知识和认识PCB编辑器,2.1.1 印刷电路板的结构2.1.2 元件封装2.1.3 印刷电路板中常用术语2.1.4 PCB设计流程2.1.5 PCB设计的基本原则2.1.6 认识PCB编辑器,.,2.1.1 印刷电路板的结构,根据电路板的结构可以分为单面板(Signal Layer PCB)、双面板(Double Layer PCB)和多层板(Multi Layer PCB)三种。1、单面板：是一种一面敷铜，另一面没有敷铜的电路板，只可在它敷铜的一面布线和焊接元件。2、双面板：是一种包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)的电路板，双面都有敷铜，都可以布线，顶层一般为元件面，底层一般为焊接面。3、多层板：就是包含多个工作层面的电路板，除了有顶层和底层外还有中间层，顶层和低层与双面板一样，中间层一般是由整片铜膜构成的电源层或接地层、信号层。,.,整个电路板将包括顶层(Top)、底层(Bottom)、内层和中间层。层与层之间是绝缘层，绝缘层用于隔离电源层和布线层，绝缘层的材料要求绝缘性能、可挠性、耐热性等良好。 通常在印刷电路板上布上铜膜导线后，还要在上面印上一层防焊层(Solder Mask)，防焊层留出焊点的位置，而将铜膜导线覆盖住。防焊层不粘焊锡，甚至可以排开焊锡，这样在焊接时，可以防止焊锡溢出造成短路。另外，防焊层有顶层防焊层(Top Solder Mask)和底层防焊层(Bottom Solder Mask)之分。 有时还要在印刷电路板的正面或反面印上一些必要的文字，如元件标号、公司名称等，能印这些文字的一层为丝印层(Silkscreen Overlay)，该层又分为顶层丝印层(Top Overlay)和底层丝印层(Bottom Overlay)。,.,2.1.2 元件封装,1、元件封装：是指实际的电子元器件或集成电路的外型尺寸、管脚的直径及管脚的距离等，它是使元件引脚和印刷电路板上的焊盘一致的保证。元件的封装可以分成针脚式封装和表面粘着式（SMT）封装两大类。2、元件封装的编号 ：原则为：元件类型+焊盘距离（焊盘数）+元件外型尺寸。 例如电阻的封装为AXIAL-0.4，表示此元件封装为轴状，两焊盘间的距离为400mil（100mil=2.54mm）；RB7.6-15表示极性电容类元件封装，引脚间距为7.6mm，元件直径为15mm；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。,.,针脚式封装,.,表面粘着式,.,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,.,3、常用元件的封装 ：一定要记住以下这些常用元件的封装 名称和含义。二极管类（DIODE-0.5DIODE-0.7）、极性电容类（RB5-10.5RB7.6-15）、非极性电容类（RAD-0.1RAD-0.4）、电阻类（AXIAL-0.3AXIAL-1.0）、可变电阻类（VR1VR5）等，这些封装在Miscellaneous Devices PCB.PcbLib元件库中；常用的集成电路有DIP-xxx封装和SIL-xxx封装等。,.,2.1.3 印刷电路板中常用术语,1、铜膜导线 铜膜导线是敷铜板经过加工后在PCB上的铜膜走线，又简称为导线，用于连接各个焊点，是印刷电路板重要的组成部分。与布线过程中出现的预拉线（又称为飞线）有本质的区别，飞线只是形式上表示出网络之间的连接，没有实际的电气连接意义。2 、 焊盘(Pad)焊盘的作用是焊锡连接元件引脚和导线，形状可分为三种，即圆形(Round)、方形（Rectangle）和八角形（Octagonal），主要有两个参数孔径尺寸（Hole Size）和焊盘环的尺寸,.,.,3、导孔(Via) 导孔的作用是连接不同的板层间的导线，导孔有三种，即从顶层到底层的穿透式导孔、从顶层通到内层或从内层通到底层的盲导孔和内层间的隐藏导孔。导孔只有圆形，尺寸有两个，即通孔直径和导孔直径，,.,4、安全距离（Clearance） 在印刷电路板上，为了避免导线、导孔、焊盘之间相互干扰，必须在它们之间留出一定的间隙，即安全距离，其距离的大小可以在布线规则中设置。,.,2.1.4 PCB设计流程,1. 设计的先期工作 电路板设计的先期工作主要是利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成网络表，这个内容前面已经介绍过。2. 设置PCB设计环境 主要内容有：规定电路板的结构及其尺寸，板层参数，格点的大小和形状，布局参数。大多数参数可以用系统的默认值。,.,3. 引入网络表 4. 修改封装与布局 5. 布线规则设置 布线规则是设置布线时的各个规范，如安全间距、导线宽度等，这是自动布线的依据。布线规则设置也是印刷电路板设计的关键之一，需要一定的实践经验。6.布线 自动布线 和手动调整布线,.,2.1.5 PCB设计的基本原则,1 电路板的选用 常用的敷铜层压板是敷铜酚醛纸质层压板、敷铜环氧纸质层压板、敷铜环氧玻璃布层压板、敷铜环氧酚醛玻璃布层压板、敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板和多层印刷电路板用环氧玻璃布等。主要是应该保证足够的刚度和强度。常见的电路板的厚度有0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm等。 2 电路板尺寸 一般情况下，在禁止布线层中指定的布线范围就是电路板尺寸的大小。电路板最佳形状是矩形，长宽比为3:2或4:3。,.,3 布局 （1）. 特殊元件的布局 （2）. 按照电路功能布局 （3）. 元件离电路板边缘的距离 （4）. 元件放置的顺序 4 布线1) 线长： 铜膜线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。 当双面板布线时，两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生电容。 2) 线宽：铜膜线的宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则，它的最小值取决于流过它的电流，但是一般不宜小于0.2mm。只要板面积足够大，铜膜线宽度和间距最好选择0.3mm。一般情况下，11.5mm的线宽，允许流过2A的电流。,.,3) 线间距：相邻铜膜线之间的间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生产，间距应该越宽越好。最小间距至少能够承受所加电压的峰值。在布线密度低的情况下，间距应该尽可能的大。4) 屏蔽与接地：铜膜线的公共地线，应该尽可能放在电路板的边缘部分。 5 焊盘 通常情况下以金属引脚直径加上0.2mm作为焊盘的内孔直径。 而焊盘外径应该为焊盘孔径加1.2mm，最小应该为焊盘孔径加1.0mm。 6 接地7 其它设计考虑 1）. 布线方向 在满足电路性能、整机安装和面板布局的前提下，电路板布线方向最好与电路原理图走线方向一致。,.,2. 元件排列 元件排列要分布合理、均匀，力求整齐、美观和结构严谨。3. 电阻、二极管的放置方式 1) 平放。当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放比较好，对于1/4瓦以下的电阻平放时，两个焊盘之间的距离为0.3或0.4英寸，1/2瓦电阻平放时，两个焊盘之间的距离为0.5英寸，二极管平放时，1N4000系列整流管的焊盘距离为0.4英寸，1N5400系列焊盘间距为0.5英寸。 2) 竖放。当电路元件较多时，而且电路板尺寸不大的情况下，一般采用竖放，竖放时两个焊盘的间距取0.10.2英寸。4. 电位器与集成电路的放置方式 1) 电位器。在稳压电源中的输出电压调节电位器，应该设计成顺时针调节时输出电压升高，逆时针调节时输出电压降低。在恒流电源中，应该设计成顺时针调节时输出电流增大。 电位器的放置位置应该靠近电路边缘，旋转柄朝外，容易调节。 2) 集成电路。集成电路座应该尽可能将定位槽放置方向一致。,.,5. 进出线端布置 1) 相关联的两引线端不要距离太大，一般为0.20.3英寸为宜。 2) 进出线尽可能集中在12个电路板侧面不要太分散。6. 电容器 电容器焊盘的间距应尽可能与电容器引线之间的距离相符合。若是电解电容器应该有正负极标志。,.,4 布线1) 线长： 短，应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生电容。 2) 线宽：满足电气特性要求便于生产为准则，最小值取决于流它的电流，是一般不小于0.2mm。线宽和间距最好选择0.3mm。一般11.5mm，允许流过2A的电流。3) 线间距：应该满足电气安全要求便于生产，越宽越好。4) 屏蔽与接地：尽可能放在电路板的边缘部分。 5 焊盘 金属引脚直径+0.2mm为焊盘的内孔直径,焊盘外径为焊盘孔径+1.2mm，最小应为焊盘孔径+1.0mm。3) 线间距：应该满足电气安全要求，便于生产，越宽越好。最小间距至少能够承受电压峰值。尽可能的大。4) 屏蔽与接地：铜膜线的公共地线，尽可能放在电路板边缘。 5 焊盘 金属引脚直径+0.2mm为焊盘内孔直径。 焊盘外径为焊盘孔径+1.2mm，最小为焊盘孔径+1.0mm2. 元件排列 分布合理、均匀，整齐、美观和结构严谨。3. 电阻、二极管的放置方式 1) 平放。数量不多，电路板尺寸较大，一是平放,1/4瓦焊盘间距0.3或0.4英寸，1/2瓦0.5英寸，二极管平放时，1N4000系列整流管0.4英寸，1N5400系列焊盘间距0.5英寸 2) 竖放。元件较多，电路板尺寸不大，一般竖放，竖放时两个焊盘的间距取0.10.2英寸。4. 电位器与集成电路的放置方式 1) 电位器。顺时针调节时输出电压升高，逆时针调节时输出电压降低。在恒流电源中，设计成顺时针调节时输出电流增大。位置靠近电路边缘，旋转柄朝外。 2) 集成电路。尽可能将定位槽放置方向一致。5. 进出线端布置 1) 相关联的两引线端不要距离太大，一般0.20.3英寸。 2) 进出线尽可能集中在12个电路板侧面不要太分散。6. 电容器 电容器焊盘的间距应尽可能与电容器引线之间的距离相符合。若是电解电容器应该有正负极标志。,基本原则：大电流线宽要粗，小电流线宽要细，电流每增加10安培，导线横截面要增加大约1平方毫米。例如：线宽mm mil 铜厚35um 铜厚50um1.0 40mil 2.3A 2.6A1.5 60mil 3.2A 3.5A2.0 80mil 4.0A 4.3A地线与电源线要相对粗一些，制版时可以做成2-5mm 80mil-200mil焊盘尺寸80mil(2mm)适合直插元件，手工焊，而且操作者工艺操作水平不太高的场合。如果是机器做，直插元器件，管脚直径0.7mm左右时，一般65(1.6mm)-70mil(1.8mm)足够了。如果是贴片元器件，要跟具体元器件相关，还要跟操作方式，操作者的工艺水平有关，差别很大。一般情况下是X-Size是60mil(1.5mm)，Y-Size也是60mil，Hole Size是35mil(0.9mm)。现在厂家可加工30(0.76mm)和15mil(0.38mm)的焊盘。,.,2.1.6 认识PCB编辑器,1、启动PCB编辑器：与启动SCH设计编辑器的方法和步骤相类似。（1）、从【File】菜单中打开一个已存在的设计项目或者建立一个新的设计项目；（2）、启动设计项目后，接着在设计管理器环境下执行【File】【New】【PCB】命令，系统将进入PCB编辑器。2、认识PCB编辑器 3、PCB编辑器界面的缩放（1） 命令状态下的界面缩放：当系统处于其他命令状态下时，鼠标无法移出工作区去执行一般的命令。此时要缩放显示状态，必须用快捷键缩放。1) 放大：按键，可以放大绘图区域。,.,.,1) 放大：按键，可以放大绘图区域。 2) 缩小：按键，可以缩小绘图区域。 3) 居中：按键，可以从原来光标下的图纸位置移位到工作区中心位置显示。 4) 刷新：按键，对图纸区的图形进行刷新，恢复正确的现实状态。（2） 空闲状态下的缩放命令：4、