rote第6章印制电路板设计基础.ppt

计算机辅助电路设计Protel 课程描述 本章主要介绍印制电路板的基础知识 加工制作方法 印制电路板的布局原则和布线原则以及印制电路板的设计流程 本章的学习是进行印制电路板设计的基础 作为一个好的PCB设计师 应充分了解各种覆铜板 元器件的特性 特点 并熟练掌握印制电路板的布局原则和布线原则 第6章印制电路板设计基础 知识点及技能点 了解印制电路板的概念 种类及作用 熟悉并初步理解印制电路板的基本组件 掌握印制电路板的布局 布线原则 掌握印制电路板设计流程 6 1印制电路板概述6 2印制电路板的基本设计原则6 3印制电路板设计流程重点和难点讨论本章小结作业及练习 主要内容 6 1印制电路板概述 6 1 1印制电路板的概念所谓印制电路板 也称印制线路板 PrintedCircuitBoard 简称PCB 它是指在绝缘基材上 按预先设计 制成的一定尺寸板 在其上面至少有一个导电图形或印制元件以及所设计好的孔 以实现元器件之间的电气互连 原始的电路板单面敷铜板双面敷铜板多层敷铜板 6 1 2印制电路板的发展 A 按基板材料划分 刚性印制电路板酚醛纸质层压板环氧纸质层压板聚酯玻璃毡层压板环氧玻璃布层压板柔性印制电路板聚酯薄膜聚酰亚胺薄膜氟化乙丙烯薄膜 6 1 3印制电路板的种类 刚 柔性印制电路板1型板 有增强层的柔性单面印制电路板2型板 有增强层的柔性双面印制电路板 无过孔3型板 有增强层的柔性双面印制电路板 有过孔4型板 刚柔结合多层板5型板 组合刚柔印制电路板B 根据PCB导电板层划分单面印制电路板双面印制电路板多层印制电路板 6 1 3印制电路板的种类 提供电路中的各种元器件装配 固定必要的机械支撑提供各元件间的布线 实现电路的电气连接 提供所要求的电气特性 如特性阻抗等为自动焊锡提供阻焊图形为元件插装 检查及调试提供识别字符或图形 6 1 4印制电路板的作用 具有重复性电路板的可预测性信号可以沿导线任一点直接进行测试 而不会因导线接触引起短路电路板的焊点可以在一次焊接过程中大部分焊完 6 1 5印制电路板的优点 焊盘 Pad 用于固定元器件管脚或引出连线 测试线等有圆形 方形等多种形状分为针脚式及表面贴片式两大类铜膜导线 Track 过孔 Via 用于连接不同层面上的铜膜导线形状只有圆形 主要参数有孔的外径和钻孔尺寸板层 Layer 分为敷铜层和非敷铜层敷铜层包括顶层 底层 中间层 电源层和地线层 6 1 6PCB的基本组件 元件封装 Footprint 元器件的封装是指实际元器件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置 仅是空间的概念元器件封装分为两大类 针脚式和表面粘着式 SMD 元器件封装的编号 元件类型 焊点距离 焊点数 元件外型尺寸常用元件的封装电阻 元件封装 Footprint 元器件的封装是指实际元器件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置 仅是空间的概念元器件封装分为两大类 针脚式和表面粘着式 SMD 元器件封装的编号 元件类型 焊点距离 焊点数 元件外型尺寸常用元件的封装电阻 A 加工方法减成法工艺加成法工艺B 工艺流程单面印制电路板工艺流程 下料 丝网漏印 腐蚀 去除印料 孔加工 丝印标记 涂阻焊剂 成品多层印制电路板工艺流程 内层材料处理 定位孔加工 表面清洁处理 印制内层铜膜走线及图形 腐蚀 层压前处理 内外层材料层压 孔加工 孔金属化 制外层图形 镀耐腐蚀可焊金属 去处感光胶 腐蚀插头镀金 外形加工 热熔 丝印标记 涂阻焊剂 成品 6 1 7印制板的制作 6 2印制电路板的基本设计原则 6 2 1设计整体考虑可靠性工艺性经济性6 2 2印制电路板尺寸及板层选取原则电路板尺寸应合理在满足电气功能要求的前提下 应尽可能选用层数较少的电路板 A 元件排列一般性原则为便于自动焊接 每边要留出3 5mm的传送边在通常情况下 元器件应布置在印制板的顶层元器件应紧凑分布 缩短元件间的布线长度将可调元件布置在易调节的位置加大存在较高电位差的元器件或导线之间的距离带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方元器件布置应均匀 整齐排列 疏密一致 以求美观 6 2 3印制电路板布局原则 B 元件排列其他原则信号流向布局原则按照信号的流向排放电路各个功能单元的位置元件的布局应便于信号流通 使信号尽可能保持一致的方向抑制热干扰原则发热元件应安排在有利于散热的位置 必要时可以单独设置散热器将发热较高的元件分散开来 使单位面积热量减小在空气流动的方向上 将对热敏感元件排列在上游位置 或远离发热区 抑制电磁干扰原则对干扰源以及对电磁感应较灵敏的元件进行屏蔽或滤波 屏蔽罩应良好接地加大干扰源与对电磁感应较灵敏元件之间的距离尽量避免高低压器件相互混杂 避免强弱信号器件交错在一起缩短高频元件和大电流元件之间的连线 设法减少分布参数的影响对于高频电路 输入和输出元件应尽量远离数字逻辑电路尽可能选用低速元件在印制板中有接触器 继电器 按钮等元件时 操作它们时均会产生较大火花放电 必须采用RC浪涌吸收电路来吸收放电电流CMOS元件的输入阻抗很高 且易受感应 因此对不使用的端口要进行接地或接正电源处理 提高机械强度原则应留出固定支架 安装螺孔 定位螺孔和连接插座所用的位置电路板的最佳形状是矩形 长宽比为3 2或4 3 当板面尺寸大于200mm 150mm时 应考虑板所受的机械强度 A 印制电路板布线的一般原则输入和输出线应尽量避免相邻平行 不能避免时 应加大二者间距或在二者中间添加地线 以免发生反馈耦合同方向信号线应尽量减小平行走线距离印制电路板相邻两个信号层的导线应互相垂直 斜交或弯曲走线 应避免平行 以减少寄生耦合印制导线的宽度尽量一致 有利于阻抗匹配印制导线的拐弯一般选择45 斜角 或采用圆弧拐角印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定印制导线的间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定 6 2 4印制电路板布线原则 A 印制电路板布线的一般原则信号线高 低电平悬殊时 要加大导线的间距 在布线密度比较低时 可加粗导线 信号线的间距也可适当加大印制导线如果需要进行屏蔽 在要求不高时 可采用印制屏蔽线 即包地处理 对于多层板 一般通过电源层和地线层的使用 既解决电源线和地线的布线问题 又可以对信号线进行屏蔽 6 2 4印制电路板布线原则 B 印制电路板布线的其他原则电源 地线的布设原则 尽量加宽电源和地线 地线宽度应大于电源宽度 在印制电路板上应尽可能多地保留铜箔做地线 这样传输特性和屏蔽作用将得到改善 并且起到减少分布电容的作用 数字电路和模拟电路的布线 数字电路工作频率较高 布线应考虑分布参数的影响 模拟电路的敏感性强 易受干扰 特别注意弱信号放大电路部分的布线要尽量缩短线条的长度 减小平行布线长度 模拟电路与数字电路的电源地线应分开排布 在电源入口处单点汇集 这样可以减小模拟电路与数宇电路之间的相互影响与干扰 电源输入端跨接10 100uF的电解电容器每个集成电路芯片都应布置一个10nF的瓷片电容对于抗噪能力弱 关断时电源变化大的元件 如RAM ROM存储元件 应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容退藕电容引线不能太长 尤其是高频旁路电容不能有引线 6 2 5去藕电容的配置 大面积敷铜主要有两种作用用于屏蔽来减小外界干扰作用是利于散热使用大面积敷铜应局部开窗口 防止长时间受热时 铜箔与基板间的粘合剂产生的挥发性气体无法排除 热量不易散发 以致产生铜箔膨胀和脱落现象 6 2 6大面积敷铜 6 3印制电路板设计流程 准备电路原理图规划印制版印制板参数设置载入元器件封装库及网络表元件布局自动布线手工调整布线设计规则检查 DRC 保存及输出电路板 重点和难点 印制电路板的基本组件 电路板的布局原则及布线原则 印制电路板的设计流程 我们生活中常用到的电路板都有什么 上面常见的电子元件都有什么 拆开一个计算机电源 看看其布局 布线情况 并与书中原则对照 讨论 本章小结 印制电路板按导电图层划分有单面板 双面板和多层板 按基材划分有刚性印制电路板 挠性印制电路板和刚 挠性印制电路板 电路板的组成元素有焊盘 过孔 铜膜导线 板层 元件封装等等 印制电路板的加工制作方法主要有减成法工艺和加成法工艺 本章重点讲述了印制电路板的布局原则和布线原则 以及印制电路板的设计流程 本章的学习是进行印制电路板设计的基础 作为一个好的PCB设计师 应充分了解各种覆铜板 元器件的特性 特点 并熟练掌握印制电路板的布局原则和布线原则 作业及练习 1 填空题 1 印制电路板英文全称是 缩写为 2 印制电路板根据导电板层划分有印制电路板 印制电路板以及印制电路板 3 印制电路板根据基板材料划分有印制电路板 印制电路板以及印制电路板 4 高频布线 走线方式应按照角拐弯 这样可以减小高频信号的辐射和相互间的耦合 2 判断题 1 单面板比多层板加工容易 2 为使电路板更加美观 布线应尽可能平行布置 3 元件的布局应便于信号流通 使信号尽可能保持一致的方向 4 在采用数字逻辑电路时