第7章 电路板设计基础ppt课件

1、第第7章章 电路板设计根底电路板设计根底电路板设计的根本常识电路板设计的根本常识1电路板设计的根本原那么电路板设计的根本原那么2课程描画：课程描画： 本章主要引见印制电路板的根底知识、印制电本章主要引见印制电路板的根底知识、印制电路板的规划原那么和布线原那么以及印制电路板的路板的规划原那么和布线原那么以及印制电路板的设计流程。设计流程。 本章的学习是进展印制电路板设计的根底。作本章的学习是进展印制电路板设计的根底。作为一个好的为一个好的PCB设计师，应充分了解各种覆铜板、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规元器件的特性、特点；并熟练掌握印制电路板的规划原那

2、么和布线原那么。划原那么和布线原那么。 第7章 印制电路板设计根底 了解印制电路板的概念、种类及作用了解印制电路板的概念、种类及作用 熟习并初步了解印制电路板的根本组件熟习并初步了解印制电路板的根本组件 掌握印制电路板的规划、布线原那么掌握印制电路板的规划、布线原那么 掌握印制电路板设计流程掌握印制电路板设计流程 知识点及技艺点所谓印制电路板，也称印制线路板所谓印制电路板，也称印制线路板Printed Circuit Board，简称简称PCB。它是指在绝缘基材上，按预先设计，制成的一。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定尺寸板，在其上

3、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设计好的孔，以实现元器件之间的电气互连7.1 .1 单层板、双层板、多层板单层板、双层板、多层板单层板单层板Single-Sided Boards:单边布线。单边布线。双层板双层板Double-Sided Boards ：两面布线。：两面布线。多层板多层板Multi-Layer Boards ：顶、底两个信号层，内部：顶、底两个信号层，内部电源层，接地层，中间信号层。电源层，接地层，中间信号层。7.1 电路板设计的根本常识 元件封装元件封装FootprintFootprint 元器件的封装是指实践元器件焊接到电路板时所指

4、示的外观和焊点位元器件的封装是指实践元器件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置，仅是空间的概念置，仅是空间的概念 元器件封装分为两大类：针脚式和外表粘着式元器件封装分为两大类：针脚式和外表粘着式SMDSMD 元器件封装的编号：元件类型元器件封装的编号：元件类型+ +焊点间隔焊点数焊点间隔焊点数+ +元件外型尺寸元件外型尺寸 如：如：DIP-16DIP-16表示双排插式的元件封装，两排各为表示双排插式的元件封装，两排各为8 8个引脚；个引脚；AXIAL-0.4AXIAL-0.4表示轴状类元件封装如电阻，引脚间距为表示轴状类元件封装如电阻，引脚间距为400mil400mil；RB.2/.4 RB.

5、2/.4 表示极性电容性元件封装，引脚间距为表示极性电容性元件封装，引脚间距为200mil200mil，零件直径为，零件直径为400mil400mil。 常用元件的封装常用元件的封装 电阻：电阻：“AXIAL“AXIAL 为轴状包装方式，从为轴状包装方式，从AXIAL-0.3 AXIAL-0.3 AXIAL1.0 AXIAL1.0 7.1 .2 元件的封装类型 常用元件的封装常用元件的封装 电容：常用的管脚封装为电容：常用的管脚封装为RADRAD扁平包装扁平包装 和和RBRB筒状包装系列，筒状包装系列，RADRAD系列从系列从RAD-0.1RAD-0.1 到到RAD-0.4RAD-0.4，RB

6、RB系列从系列从 RB5-10.5 RB5-10.5到到 RB7.6-15 RB7.6-15。 RADRAD后面的数值表示两个焊点间的间隔。后面的数值表示两个焊点间的间隔。 二极管二极管 三级管三级管 集成电路：集成电路的封装分为针脚式和外表粘贴式集成电路：集成电路的封装分为针脚式和外表粘贴式 7.1 .2 元件的封装类型信号层信号层Signal Layer:放置信号线和电源线。放置信号线和电源线。电源层电源层Power Layer和接地层和接地层Ground Layer ：对信号线进展修正，提供电力。：对信号线进展修正，提供电力。丝印层丝印层Silk screen Layer：注释信息。：注

7、释信息。7.1 .3 电路板的各层焊盘焊盘Pad:放置焊锡，焊接元件。放置焊锡，焊接元件。过孔过孔Via：连同：连同3各层之间的线路。各层之间的线路。 通孔通孔Through via：从顶层贯穿究竟层。：从顶层贯穿究竟层。 盲孔盲孔(Blind via)：从顶层到内层或从内层到：从顶层到内层或从内层到 底层。底层。 埋孔埋孔Buried via：内层到内层。：内层到内层。 金手指金手指edge connector：衔接：衔接PCB。7.1 .4 焊盘、过孔、金手指助焊膜助焊膜:协助焊锡。涂于焊盘上。协助焊锡。涂于焊盘上。阻焊膜：阻止焊锡。涂于焊盘以外。阻焊膜：阻止焊锡。涂于焊盘以外。7.1 .

8、5 助焊膜和阻焊膜7.1 .6 铜膜导线与飞线铜膜导线也称印制导线或铜膜走线，用于衔接各个焊盘和铜膜导线也称印制导线或铜膜走线，用于衔接各个焊盘和过孔，完成电气衔接，是有宽度、有位置方向起点和终点过孔，完成电气衔接，是有宽度、有位置方向起点和终点和有外形直线或弧线的线条。和有外形直线或弧线的线条。 铜膜飞线：电路板制成后，脱漏的布线，宁外衔接称为飞铜膜飞线：电路板制成后，脱漏的布线，宁外衔接称为飞线，也称跳线。线，也称跳线。网络状填充区网络状填充区:网络状铜箔。电气上较高的抑制网络状铜箔。电气上较高的抑制高频干扰，用于大面积填充，如屏蔽区、分割区，高频干扰，用于大面积填充，如屏蔽区、分割区，大

9、电流的电源线。大电流的电源线。填充区：完好铜箔。用于线端部或转机区。填充区：完好铜箔。用于线端部或转机区。7.1 .7 填充区7.2.1 确定确定PCB的尺寸与外形的尺寸与外形要进展电路板的设计，首先需求规划电路板的大要进展电路板的设计，首先需求规划电路板的大小以及确定电路板的层数。小以及确定电路板的层数。电路板尺寸应合理恰能放入机壳为宜。电路板尺寸应合理恰能放入机壳为宜。太大：印制线路加长，阻抗添加，本钱添加，抗太大：印制线路加长，阻抗添加，本钱添加，抗噪才干下降；噪才干下降；太小：邻线干扰大，不易散热；太小：邻线干扰大，不易散热；在满足电气功能要求的前提下，应尽能够选用层在满足电气功能要求

10、的前提下，应尽能够选用层数较少的电路板。数较少的电路板。电路板最正确外形为矩形，长宽比为电路板最正确外形为矩形，长宽比为3：2或或4：3.面积大于面积大于200mm150mm,要思索接受的机械强要思索接受的机械强度。度。7.2 电路板设计的根本原那么A、元件陈列普通性原那么、元件陈列普通性原那么1为便于自动焊接，每边要留出为便于自动焊接，每边要留出3.5mm的传送边。的传送边。2在通常情况下，一切的元器件均应布置在印制板的顶层上。在通常情况下，一切的元器件均应布置在印制板的顶层上。3元器件在整个板面上应紧凑的分布，尽量缩短元件间的布线元器件在整个板面上应紧凑的分布，尽量缩短元件间的布线长度。长

11、度。4首先放置与机箱构造有关的元件，便于固定。首先放置与机箱构造有关的元件，便于固定。5将可调元件布置在易调理的位置。将可调元件布置在易调理的位置。6某些元器件或导线之间能够存在较高的电位差，应加大它们某些元器件或导线之间能够存在较高的电位差，应加大它们之间的间隔，以免放电击穿引起不测短路。之间的间隔，以免放电击穿引起不测短路。7高频元件缩短连线，易受干扰元件相互远离，尽量远离输入高频元件缩短连线，易受干扰元件相互远离，尽量远离输入和输出元件。和输出元件。8带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。9在保证电气性能的前提下，元器件在整个

12、板面上应均匀、整在保证电气性能的前提下，元器件在整个板面上应均匀、整齐陈列，疏密一致，以求美观。齐陈列，疏密一致，以求美观。 7.2.2 PCB元件规划及散热元件规划及散热B、元件陈列其他原那么、元件陈列其他原那么1信号流向规划原那么信号流向规划原那么 坚持信号方向一致。坚持信号方向一致。2抑制热干扰原那么抑制热干扰原那么自在对流空气冷却设备，元件纵向陈列；强迫空气冷却设备，元自在对流空气冷却设备，元件纵向陈列；强迫空气冷却设备，元件横向陈列。件横向陈列。发热小或耐热性差的元件排在冷气流上游；发热量大或耐热性好发热小或耐热性差的元件排在冷气流上游；发热量大或耐热性好的元件排在冷气流下游。的元件

13、排在冷气流下游。大功率元件尽量放在大功率元件尽量放在PCB版的左右两边或上方。版的左右两边或上方。热敏元件放在温度最低的区域，可以添加散热片。热敏元件放在温度最低的区域，可以添加散热片。合理安排元件，便于空气流动，有利于散热。合理安排元件，便于空气流动，有利于散热。3抑制电磁干扰原那么。抑制电磁干扰原那么。元件按高频、中频、低频陈列。元件按高频、中频、低频陈列。4提高机械强度原那么提高机械强度原那么 7.2.2 PCB元件规划及散热元件规划及散热布线和规划是亲密相关的两项任务，规划的好坏直接影响着布线布线和规划是亲密相关的两项任务，规划的好坏直接影响着布线的布通率。布线受规划、板层、电路构造和

14、电性能要求等多种要的布通率。布线受规划、板层、电路构造和电性能要求等多种要素影响，布线结果又直接影响电路板性能。进展布线时只需综合素影响，布线结果又直接影响电路板性能。进展布线时只需综合思索各种要素，才干设计出高质量的印制线路板。思索各种要素，才干设计出高质量的印制线路板。 A、印制电路板布线的普通原那么、印制电路板布线的普通原那么1导线尽能够短，防止长间隔平行走线。导线尽能够短，防止长间隔平行走线。2输入和输出线应尽量防止相邻平行，不能防止时，应加大二输入和输出线应尽量防止相邻平行，不能防止时，应加大二者间距或在二者中间添加地线，以免发生反响耦合。者间距或在二者中间添加地线，以免发生反响耦合

15、。3同方向信号线应尽量减小平行走线间隔。同方向信号线应尽量减小平行走线间隔。4印制电路板相邻两个信号层的导线应相互垂直、斜交或弯曲印制电路板相邻两个信号层的导线应相互垂直、斜交或弯曲走线，应防止平行，以减少寄生耦合。走线，应防止平行，以减少寄生耦合。5印制导线的宽度尽量一致，有利于阻抗匹配。印制导线的宽度尽量一致，有利于阻抗匹配。7.2.3 PCB布线原那么布线原那么6印制导线的拐弯普通选择印制导线的拐弯普通选择45斜角，或采用圆弧拐角。斜角，或采用圆弧拐角。直角和锐角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性直角和锐角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。能。7印制导线的最小宽度主要

16、由导线与绝缘基扳间的粘附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议。分别元件，普通取强度和流过它们的电流值决议。分别元件，普通取0.45mm18mil；集成电路，线宽在；集成电路，线宽在0.21.0mm之间，普通可取之间，普通可取0.25(10mil)；强电流线，运用；强电流线，运用0.45mm线宽。线宽。8印制导线的间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和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议。集成电路和数字电路，最小间距可取击穿电压决议。集成电路和数字电路，最小间距可取10mil0.25mm9信号线高、低电平悬殊时，还要加大导线的间距；在信号线

17、高、低电平悬殊时，还要加大导线的间距；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。大。10印制导线假设需求进展屏蔽，在要求不高时，可采印制导线假设需求进展屏蔽，在要求不高时，可采用印制屏蔽线，即包地处置。用印制屏蔽线，即包地处置。7.2.3 PCB布线原那么布线原那么B、印制电路板布线的其他原那么、印制电路板布线的其他原那么1电源、地线的布设电源、地线的布设低频电路小于低频电路小于1MHz，采用单点接地；中频电路，采用单点接地；中频电路110MHz采用多点接地或单点接地地线长度小于波采用多点接地或单点接地地线长度小于波长的长的1

18、/20；高频电路大于；高频电路大于10MHz，采用多点接地。，采用多点接地。尽量加粗地线并大面积敷铜。尽量加粗地线并大面积敷铜。公共地线尽量布置在公共地线尽量布置在PCB板的边缘。板的边缘。2数字电路和模拟电路的布线数字电路和模拟电路的布线 数字电路和模拟电路尽量分开，二者的地线也要分开。数字电路和模拟电路尽量分开，二者的地线也要分开。数字电路中将地线做成闭合环路可以明显提高抗噪才干。数字电路中将地线做成闭合环路可以明显提高抗噪才干。7.2.3 PCB布线原那么布线原那么为防止电源电磁干扰，为防止电源电磁干扰，PCB电磁兼容设计的常规做法之一电磁兼容设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配

19、置适当的去耦电容。去耦电容是在印制板的各个关键部位配置适当的去耦电容。去耦电容的普通配置原那么是：的普通配置原那么是：1电源输入端跨接电源输入端跨接10100uF的电解电容器。的电解电容器。2 原那么上每个集成电路芯片都应布置一个原那么上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷的瓷片电容。片电容。3对于抗噪才干弱、关断时电源变化大的元件，在芯片对于抗噪才干弱、关断时电源变化大的元件，在芯片的电源线和地线之间接入去耦电容。的电源线和地线之间接入去耦电容。4去耦电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有去耦电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。引线。 7.2.4 去耦电容的配置去耦电

20、容的配置过孔处置的普通原那么是：过孔处置的普通原那么是：1过孔直径确实定与载流量大小及加工工艺有关过孔直径确实定与载流量大小及加工工艺有关 ，普通，普通电路中，过孔的钻孔直径设置为电路中，过孔的钻孔直径设置为40mil1mm，焊盘直径，焊盘直径22mil0.56mm。多层板，运用。多层板，运用10/20mil(钻孔钻孔/焊盘焊盘)的的过孔。过孔。2布线设计时应尽量减少过孔数量布线设计时应尽量减少过孔数量 。处置好过孔与周边。处置好过孔与周边导线、元件焊盘的间隙。导线、元件焊盘的间隙。3载流量越大，过孔直径越大载流量越大，过孔直径越大 。7.2.5 过孔的运用过孔的运用焊盘尺寸：焊盘尺寸：1分别

21、元件和插件大多采用圆形焊盘，直径分别元件和插件大多采用圆形焊盘，直径62mil1.55mm，内孔直径，内孔直径32mil0.8mm；DIP或或PGA封封装的集成元件，圆形焊盘直径装的集成元件，圆形焊盘直径50mil1.25mm，内孔直，内孔直径径32mil0.8mm；2扁平封装的元件采用矩形焊盘，内径为扁平封装的元件采用矩形焊盘，内径为0，长约为，长约为86.614mil2.2mm，宽约为，宽约为23.622mil0.6mm。3普通元件的引脚直径加普通元件的引脚直径加0.3mm可作为内孔直径，且内可作为内孔直径，且内孔直径大于等于孔直径大于等于0.6mm 。补泪滴处置补泪滴处置与焊盘衔接的走线

22、较细时，焊盘与走线间的衔接设计为水滴与焊盘衔接的走线较细时，焊盘与走线间的衔接设计为水滴状。状。7.2.6 焊盘外形大小与补泪滴处置焊盘外形大小与补泪滴处置大面积敷铜主要有两种作用：大面积敷铜主要有两种作用：一种是用于屏蔽来减小外界干扰。一种是用于屏蔽来减小外界干扰。一种作用是利于散热。一种作用是利于散热。普通大面积敷铜设计成网状。普通大面积敷铜设计成网状。 7.2.7 大面积敷铜大面积敷铜按基板资料划分：刚性印制电路板、柔性印制电路板、刚按基板资料划分：刚性印制电路板、柔性印制电路板、刚-柔性印柔性印制电路板。制电路板。1刚性印制电路板：是以刚性基材制成的印制板。刚性印制电路板：是以刚性基材

23、制成的印制板。酚醛纸质层压板。酚醛纸质层压板。环氧纸质层压板。环氧纸质层压板。 聚酯玻璃毡层压板。聚酯玻璃毡层压板。 环氧玻璃布层压板。环氧玻璃布层压板。2柔性印制电路板软印制板：是以软性绝缘资料为基材的柔性印制电路板软印制板：是以软性绝缘资料为基材的印制板，可以折叠、弯曲和卷绕。印制板，可以折叠、弯曲和卷绕。详细资料有：详细资料有： 聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、氟化乙丙烯薄膜。聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、氟化乙丙烯薄膜。3刚刚-柔性印制电路板：利用柔性基材，并在不同区域与刚性柔性印制电路板：利用柔性基材，并在不同区域与刚性基材结合制成的印制板，主要用于印制电路的接口部分。刚基材结合制成的印制板，主要

24、用于印制电路的接口部分。刚-柔性印制电路板以下有柔性印制电路板以下有5种类型：种类型： 1型板：有加强层的柔性单面印制电路板。型板：有加强层的柔性单面印制电路板。 2型板：有加强层的柔性双面印制电路板，无过孔。型板：有加强层的柔性双面印制电路板，无过孔。 3型板：有加强层的柔性双面印制电路板，有过孔。型板：有加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。型板：刚柔结合多层板。 5型板：组合刚柔印制电路板。型板：组合刚柔印制电路板。 7.2.8 板材与板厚板材与板厚板厚由印制板的功能及所装元件分量、印制板插板厚由印制板的功能及所装元件分量、印制板插座规格、印制板外形尺寸及所接受的机械负荷座规格、印制板外形尺寸及所接受的机械负荷决议。决议。多层板的总厚度及各层厚度由电气需求和构造性多层板的总厚度及各层厚度由