PCB板设计与制作.doc

独立设课实验报告课 程 名 称： PCB板设计与制作 学 生 姓 名： 学 号： 系、年级专业： 信息工程系2014级电子信息工程专业指 导 教 师： 2015年10月8日16实验成绩： 实验名称 AutoCAD软件操作 1、 实验目的及要求1、学习AutoCAD的使用；2、绘制电路图形3、掌握AutoCAD图的输出和保存操作2、 实验内容1、AutoCAD基本操作实验2、AutoCAD图层、文字和标注操作实验3、基于AutoCAD电路图绘制4、AutoCAD图的输出与保存操作实验三、实验原理CAD(全称Computer Aided Designs)即是”计算机辅助设计”。Auto CAD是1982年问世，由美国Autodesk公司开发的计算机辅助设计制图软件，具有强大的图形绘制，编辑功能。CAD目前已广泛应用于机械、建筑、电子、航天、造船、石油化工、土木工程、冶金、地质、气象、纺织、轻工、商业等领域。电子信息工程专业学生要求学会AutoCAD设计软件的使用，掌握基本图形的绘制和电子电路图的设计，培养学生的创新与自学能力。要求通过软件的安装、电路图形的绘制、图形标注、文字标注、电路原理图的设计等，学会AutoCAD的基本操作及应用。四、仪器设备PC、Autocad软件等五、实验步骤1. AutoCAD基本操作实验（1）画圆、圆弧、直线、多边形、矩形、椭圆；（2）熟悉移动、复制、旋转、平移、偏移复制等操作。2. AutoCAD图层、文字和标注操作实验（1）建立多个图层，并设置图层的属性；（2）输入文字，并修改文字属性；（3）给不同的图形标注尺寸。3. 基于AutoCAD电路图绘制利用Autocad设计中心中的电器元件库，绘制电路图。4. AutoCAD图的输出与保存操作实验（1）绘制某个电路图；（2）将电路图以JPG格式输出；（3）将Autocad图插入到word中，并进行修改。六、实验记录 首先找到AutoCAD2012软件并双击打开，出现CAD工作界面。观察其标题栏、下拉菜单、图标工具区、工具选项板、绘图区、命令行和状态行。然后依次熟悉line，zoom，multiple，circle,layer，等命令，建立细实线、粗实线、点画线，填充线等图层，为作图做好认知准备首先打开AutoCAD2012进入到工作界面，在工作界面的下方选中自动捕捉、自动追踪，分别双击自动捕捉和自动追踪弹出设置窗口可进行设置。然后逐步练习limits,ortho,dsettings等命令，同时练习动态输入和选项中选择，建立细实线，粗实线，细点画线等图层。 在工具栏中设置对象是否随层。新建图层并对其惊醒重新设置，操作观察次二图层是否都可以删除、锁定、冻结，操作观察锁定后是否可以进行编辑操作。使用基本的绘图命令：line、circle、rectang、ellipse、ddptype、point、move、trim、ortho、snap、grid、osnap、dsettings、units、limits、layer、linetype、ltscale、zoom、limits、；layer、style、bhatch、offset、array、erase、bresk、trim、filliet、chamfer、wblock、text。七、分析与结论 我掌握了在AutoCAD中图形编辑的基本操作和重要操作，学会了选中对象并删除或复制，辨析了移动和平移的区别，熟悉了阵列、修建和圆角的操作。能够设置平行多线并编辑，能够熟练的合并对象并运用圆角等方式进行连接处理。U命令的运用简化了部分操作，通过上机整合了REDO和空格键两次的功效。通过夹点的设置和编辑操作，认识到光标在点上不能随意点击，有可能会因错误拉动夹点导致图形变形。 在绘制该弯钩零件时，在图形曲线连接、圆角处理和定位线平移的过程中出现过问题。现总结如下：图形曲线连接时要注意找切点，需要双击对象追踪设置并添加切点，然后再进行连接方可;圆角处理中输入fillet回车后要输入r回车设置圆角半径，否则会默认上次设置的半径进行操作，圆角处理亦可在工具栏中点击选用无需命令；要先绘制矩形然后通过平移确定下次操作图形的位置（圆心）再进行操作较好，否则绘制过程将会杂乱无章，平移（平行偏移offset）可用o简写代替，方便快捷，平移前需将光标指向所需方向比例问题和要注意，再是分层问题和作图顺序一定要出图比例根据套用不同大小的图框，CAD绘图时要全部直接采用细线绘制最重要的是一定要注意作图顺序 CAD平面绘图的顺序都是 轴网墙柱开洞口插入门窗其他图线标注尺寸标注文字。八、附图粘贴实验成绩： 实验名称 电子电路原理图绘制 一、 实验目的及要求1、熟悉操作界面及各菜单命令；2、了解图纸参数的设置方法；3、熟悉原理图设计的基本流程4、学会元器件的查找、放置和排列的方法；5、学会原理图布线的方法。6、学会绘制原理图符号的方法。二、实验内容1、PCB设计软件的基本操作2、建立设计文件；3、设置图纸参数.4、绘制电源模块电路原理图。5、绘制原理图符号三、实验原理电路图，是通过电路元件符号绘制的电子元件连线走向图，它详细的描绘了各个元件的连线和走向，各个引脚的说明，和一些检测数据。电路原理图，它是电路结构的基本构造图，它详细的描绘了电路的大致原理，元件和信号的走向，可以说是简化了的电路连线结构图。四、仪器设备PC、PCB设计软件等五、实验步骤 启动AltiumDesigner09软件，在该开发环境中创建一个PCB工程文件，执行File-New-project-PCBproject命令，将会创建一个新的工程文件，以Test1.PrjPCB名保存。 3、执行File-New-schematic命令，系统将启动原理图编辑器，并使用三极管放大电路.SCHDoc为文件名保存。4、执行Design-Documentoptions命令设置图纸。将图纸号设置为A4即可。5、通过libraries面板添加常用的元件库，如MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnectors.IntLib等。6、放置元件。7、设置元件属性。在元件放置后，用鼠标双击相应元件出现元件属性菜单更改元件标号及名称（型号规格）,元器件自动标号执行Tools-Annotate,通过设置Annotate对话框完成自动标号。8、调整元件位置,注意布局合理。9、连线。根据电路原理，在元件引脚之间连线，注意连线平直。10、放置节点。一般情况下，“T”字连接处的节点是在我们连线时由系统自动放置的（相关设置应有效），而所有“十”字连接处的节点必须手动放置。11、电路的修饰及整理。在电路绘制基本完成以后，还需进行相关整理，使其更加规范整洁。12、保存文件。13、原理图的编译。执行project-compiledocument命令，编译后系统的检测结果出现在messages面板，也可通过VIEW-WorkspacePanels-system-messages打开messages面板14、网络表。执行Design-Netlistforproject-protel命令六、实验记录 在一个确定的闭合电路中，各点电位的大小视所选的电位参考点的不同而异，但任意两点之间的电压实是不变的，这一性质称为电位的相对性和电压的绝对性。根据性质，我们可以用一只电压表来测量出电路中各点的电位及任意两点间的电压。若以电路中的电位值作纵坐标，电路中各点位置作横坐标，将测量到的各点电位在该平面中标出，并把标出点按顺序用直线条相连接，就可得到电路的电位图，每一段直线段即表示该两点电位的变化情况。而且，任意两点的电位变化，即为该两点之间的电压。在电路中，电位参考点可任意选定，对于不同的参考点，所绘制出来的电位图形是不同，但各点电位变化规律相同。七、分析与结论 所有电器的可动部分均按原始状态画出，即对于继电器、接触器的触点，应按其线圈不通电时的状态画出；对于控制器，应按其手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等主令电器，应按其未受外力作用时的状态画出。主电路应垂直于电源线画出；控制电路和辅助电路应垂直于水平电源线；耗能元件（如线圈、电磁阀、指示灯等）应接在下面一条电源线一侧，而各种控制触点应接在另一条电源线上。八、附图粘贴实验成绩： 实验名称 PCB图绘制 二、 实验目的及要求1、熟悉操作界面及各菜单命令；2、了解图纸参数的设置方法；3、熟悉PCB图设计的基本流程二、实验内容1、PCB设计软件的基本操作2、建立设计文件；3、设置图纸参数.4、绘制PCB图。5、图纸输出三、实验原理 PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。 印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。 PCB电路图就是在制版时直接印在覆铜板上的，然后再在印好的班上焊接元件。四、仪器设备PC、PCB设计软件等五、实验步骤PCB板原理图的设计可以分为七步完成。（1）设计图纸大小Protel 99/ Schematic后，构思零件图是必不可少的，设置合适大小的图纸，所谓的合适图纸就是根据电路图的规模而定的，合适的图纸大小是设计好原理图的基础。（2） 设置Protel 99/Schematic设计环境这里说的环境设计包括设置格点大小和类型，光标类型等，当然，参数大多数使用默认值就可以了。（3） 旋转零件用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。（4）有原理图布线利用Protel 99/Schematic提供的各种工具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。（5）调整线路将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观。（6）报表输出通过Protel 99/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计作准备。（7）文件保存及打印输出最后的步骤是文件保存及打印输出。六、实验记录 这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。七、分析与结论(1):画原理图的时候管脚的标注一定要用网络 NET不要用文本TEXT否则导PCB的时候会出问题(2):画完原理图的时候一定要让所有的元件都有封装，否则导PCB的时候会找不到元件有的元件在库里找不到是要自己画的，其实实际中还是自己画好，最后有一个自己的库，那才叫方便呢。画的过程是启动FILE/NEW选择SCH LIB这就进入了零件编辑库画完后在该元件上又键TOOLSRENAME COMPONENT可重命名元件。元件封装的画发跟这个也一样，但是选择的是PCB LIB，元件的边框是在是在TOPOverlay层，为黄色。(3):画完后要给元件按顺序重命名，选择TOOLS工具ANNOTATE注释然后选择顺序(4):在转化成PCB前，要生成报表，主要是网络表 选择DESIGN设计Creat Netlist创建网络表(5):还有就是要检查电器规则:选择TOOLS.ERC(6): 然后就可以生成PCB了生成的过程若有错误一定把原理图修改正确了再生成PCB(7):PCB首先一定要步好局，应让线走的越短越好，过孔越少越好。(8):画线之前先设计规则:TOOLSDesign Rules, Routing中的Clearance Constrain的GAP设计时可选10也可选12，ROUTING VIA STYLE中设置过孔，汉盘的最大外直径最小外直径，最大内直径，最小内直径的大小。Width Constraint 设置的是线的宽度，最大最小。(9):画线的宽度一般普通的就12MIL，外围一圈电源和地线就120或100，片子的电源和地就50或40或30，晶镇线要粗，要放在单片机旁，公用线要粗，长距离线要粗，线不能拐直角要45度，电源和地还有其他的标志一定要在TOPLAY中标明，方便调试连线。若发现图不正确，一定要先改原理图，再用原理图更PCB。(10):VIEW选项里最下边的选项可以选英制还是毫米。八、附图粘贴实验成绩： 实验名称 PCB制作 一、实验目的及要求1.熟悉电路板设计软件的使用。2掌握简易工业电路板制作的工艺过程。3熟悉和使用电路板钻铣机、曝光机、显影机、镀锡机、OSP助焊机的使用方法。4完成工业级单面板样板的制作。二、实验内容 单面板的流程:单面PCB是只有一面有导电图形的印制板。一般采用酚醛纸基覆铜箔板制作，也常采用环氧纸基或环氧玻璃布覆铜板。单面PCB主要用于民用电子产品，如：收音机、电视机、电子仪器仪表等。 单面板的印制图形比较简单，一般采用丝网漏印的方法转移图形，然后蚀刻出印制板，也有采用光化学法生产的，其生产工艺流程如图所示。双面板的生产流程:双面PCB是两面都有导电图形的印制板。显然，双面板的面积比单面板大了一倍，适合用于比单面板更复杂的电路。双面印制板通常采用环氧玻璃布覆铜箔板制造。它主要用于性能要求较高的通信电子设备、高级仪器仪表以及电子计算机等。 双面板的生产工艺一般分为工艺导线法、堵孔法、掩蔽法和图形电镀一蚀刻法等几种，图形电镀一蚀刻法生产双面PcB的工艺流程如图所示。 再有一个就是多层板的,无论是四层八层,还是更多的层数年,都是如下所列的资料相似:多层板生产流程:多层PCB是有三层或三层以上导电图形和绝缘材料层压合成的印制板。它实际上是使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后粘牢(压合)而成。它的层数通常都是偶数，并且包含最外侧的两层。从技术的角度来说可以做到近100层的PCB板，但目前计算机的主机板都是48层的结构。 多层印制板般采用环氧玻璃布覆铜箔层压板。为了提高金属化孔的可靠性，应尽量选用耐高温的、基板尺寸稳定性好的、特别是厚度方向热膨胀系数较小的，且与铜镀层热膨胀系数基本匹配的新型材料。 制作多层印制板，先用铜箔蚀刻法做出内层导线图形，然后根据设计要求，把几张内层导线图形重叠，放在专用的多层压机内，经过热压、粘合工序，就制成了具有内层导电图形的覆铜箔的层压板，以后加工工序与双面孔金属化印制板的制造工序基本相同。三、实验原理 单面板的制作：将电脑画好的PCB图，用喷墨专用纸打印出1:1黑白720dpi图纸（元件面），如果用激光打印机输出图纸也可以。取一块与图纸大小相当的光敏板，撕去保护膜。用玻璃板或塑料透明板把图纸与光敏PCB板压紧，在阳光下曝光5-10分钟。用附带的显影药1:20配水进行显影，当曝光部分（不需要的敷铜皮）完全裸露出来时，用水冲净,即可用三氯化铁进行腐蚀了。操作熟练后，可制出精度达0.1mm的走线！ 双面线路板的制作：步骤参考单面板，双面板主要是两面定位要准确。可以两面分别曝光，但时间要一致，一面在曝光时另一面要用黑纸保护。四、仪器设备PC、PCB制作设备等五、实验步骤1、将覆铜板裁剪到合适大小（比原电路板稍大点），在用绘画用橡皮将覆铜板上擦一边，使覆铜板表面光亮干净即可。2、用软件设计好PCB 版，我用的是DXP6.0 2 ，用激光打印机在热转印纸上打印出需要的电路 这是刚打印好的 3 、将覆铜板裁剪到合适大小（比原电路板稍大点），在用绘画用橡皮将覆铜板上擦一边，使覆铜板表面光亮干净即可。 4、将覆铜板与要转印的图纸对齐，并固定好。 5 ，用转印机将电路转印到覆铜板上。（其实就是台塑封机，不过改过的温度可以到180-200 度，一般的塑封机没这么高温度，如没，很简单用电烫斗也可以，我刚开始就用电烫斗的，效果挺好的。） 时间和次数自己试了就可以掌握了，一般熨斗的话，就来回烫3-4 遍就可以了，温度大概在180 度，要多试几遍，就会做出完美的PCB 板了。这比较关键。 我用转印机还慢点，来来回回要7-8 遍才敢开出来看，不过省力。 6 、下图是转印完的效果，在放到三氯化铁溶液腐刻前要检查转印有无瑕疵，一般都会有点的,要用油性记号笔补一遍，我用转印机后情况还更多,在粗的导线或大面铜线上都要要补过，要不刻出来会有点问题（可能和转印机力度不够有关，以前用电熨斗就没这问题），仔细看图，颜色深点的地方我都补过的。 7 、调制三氯化铁溶液，我为了加速，一般都用刚烧开的开水泡三氯化铁腐刻的。 最快我用了15 分钟，就腐刻好了,温度高点和经常的晃动可以让腐刻快点。 8 、仔细看，当所有该腐蚀掉的地方都腐蚀掉后，立即拿出来用清水冲洗干净。 注意哦。三氯化铁可是很讨厌的,衣服上地板上千万不要沾上去。 9、将PCB板上的碳粉层挂掉，建议不要用砂纸，用砂纸打,表面不漂亮,我是直接用把边缘平整的钢尺刮干净，再用橡皮擦一遍,完美。 10、打孔，这要注意咯。要注意保护，因为我用的是玻璃纤维板粉尘对人体危害很大。所以建议不要在家做这事，到室外做，穿上长袖衣服和长裤，要带防尘口罩。尽量减少皮肤暴露将覆铜板与要转印的图纸对齐，并固定好。 11、用转印机将电路转印到覆铜板上。（其实就是台塑封机，不过改过的温度可以到180-200 度，一般的塑封机没这么高温度，如没，很简单用电烫斗也可以，我刚开始就用电烫斗的，效果挺好的。） 时间和次数自己试了就可以掌握了，一般熨斗的话，就来回烫3-4 遍就可以了，温度大概在180 度，要多试几遍，就会做出完美的PCB 板了。这比较关键。 我用转印机还慢点，来来回回要7-8 遍才敢开出来看，不过省力。12、下图是转印完的效果，在放到三氯化铁溶液腐刻前要检查转印有无瑕疵，一般都会有