电子产品印刷电路板设计与制作（第二版）-4双面板PCB图绘制

电子产品印刷电路板设计与制作（第二版）大连理工大学出版社学习单元双面板PCB图绘制2020目录4.1学习内容与学习目标4.2基本知识4.3任务1——绘制单片机最小系统

双面板PCB图4.4任务2——绘制电子台历双面板PCB图4.1学习内容与学习目标学习内容与学习目标学习项目主要学习与训练内容能力目标知识目标学习方法双面板PCB图绘制1.双面板的结构；2.双面板PCB设计中的常用工作层面；3.双面板PCB设计的步骤；4.双面板PCB设计的环境设置；5.单片机最小系统双面板PCB图的绘制；6.电子台历双面板PCB图的绘制；7.双面板PCB设计的企业规范；8.双面板PCB设计的布局与布线技巧。1.能熟练进行双面板PCB图设计的环境设置；2.能采用自动布线、手动调整的方法，熟练进行双面板PCB图设计；3.能熟练进行自定义PCB元器件封装的设计与编辑；4.能按企业规范要求进行双面板PCB图的设计、修改调整。1.了解双面板PCB的基本知识；2.了解AltiumDesigner设计双面板PCB的基本流程；3.理解双面板PCB布局布线的基本方法；4.理解双面板PCB设计的企业规范；5.了解双面板PCB设计的布局与布线技巧。教学做一体化实操实训为主4.2基本知识双面板的结构双面板与单面板不同之处在于它的双面都有敷铜覆铜，也即有顶层（TopLayer）和底层（BottomLayer）两个敷铜覆铜层。两个层面都可以安装或焊接元器件，但实际中为便于简化电路板组装工艺，一般只在一个面安装元器件。习惯上顶层一般为元器件安装面（ComponentSide），底层一般为焊锡层面（SolderSide）。顶层与底层之间的中间层是绝缘层，用于隔离布线层，双面板绝缘层多使用玻璃纤维为主。如果同时要使用两面的铜箔布线就必须在两面之间有适当的电路连接，实现这种电路间的连接是依靠过孔（Via，也常称为导通孔），过孔是在PCB上内壁镀上金属的小洞。双面板的电路一般比单面板的电路复杂，但布线比较容易，是制作电路板比较理想与常用的选择双面板的结构电子台历双面板PCB顶面图双面板的结构电子台历双面板PCB底面图双面板的结构电子台历双面板电路板顶面图双面板的结构电子台历双面板电路板底面图双面板PCB设计中常用工作层面（1）SignalLayers（信号层）信号层就是铜箔布线层，双面板的布线层有TopLayer（顶面布线层）与BottomLayer（底面布线层）两个层。双面板的TopLayer（顶面信号层）双面板的BottomLayer（底面布线层）双面板PCB设计中常用工作层面（2）SilkscreenOverlays（丝印层）双面板的丝印层同样也有TopOverlay（顶面丝印层）与BottomOverlay（底面丝印层）两个层。双面板的TopOverlay（顶面丝印层）双面板PCB设计中常用工作层面（3）MechanicalLayers（机械层）机械层主要用来描述印制板的机械结构、标注及加工等生产和组装信息，包括确定印制板的物理边界、尺寸标注和对齐标志等。通常在Mechanical1Layer（机械1层）上定义印制板的物理边界，在Mechanical2Layer（机械2层）上进行印制板的物理边界尺寸标注。双面板的Mechanical1Layer（机械1层）双面板的Mechanical2Layer（机械2层）双面板PCB设计中常用工作层面（4）KeepoutLayer（禁止布线层）主要用来规划印制板的电气边界，印制板上所有导电图件均不能超出该边界，否则系统在进行PCB编译时会报错。双面板的KeepoutLayer（禁止布线层）双面板PCB设计中常用工作层面（5）Multilayer（多层）通常与过孔或通孔焊盘设计组合出现，用于描述孔的层特性。主要用来放置元器件的焊盘和连接不同工作层面上的导电图件的过孔等。双面板的Multilayer（多层）双面板PCB设计中常用工作层面（6）SolderMask（阻焊层）双面板中有TopSolderMask（顶面阻焊层）和BootomSoldermask（底面阻焊层）两层，是软件对应于PCB文件中的焊盘和过孔数据自动生成的板层，主要用于铺设阻焊漆。阻焊漆是一种特殊的化学物质，通常为绿色。防焊层将铜膜导线覆盖住，防止铜膜在空气中过快氧化，但是在焊点处留出位置，并不覆盖焊点。同时该层不粘焊锡，防止在焊接时相邻焊接点的多余焊锡短路。本板层采用负片输出，所以板层上显示的焊盘和过孔部分代表印制板上不铺阻焊漆的区域，也就是可以进行焊接的部分。SolderMask（阻焊层）表示是否阻焊，就是PCB板上是否露铜。例如SolderMask层面放一段Track，表示PCB板上放置Track之处没有绿油覆盖（露铜）。双面板PCB设计中常用工作层面（7）PasteMask（锡膏层）双面板中有TopPasteMask（顶面锡膏层）和BottomPastemask（底面锡膏层）两层，它是过焊炉时用来对应SMD元件焊点的，也是负片形式输出。板层上显示的焊盘和过孔部分代表印制板上不铺锡膏的区域，也就是不可以进行焊接的部分。实际上，PasteMask（锡膏层）是开钢网用的，表示是否开钢网孔。例如PasteMask层面上放一段Track，表示PCB板上放置Track之处是钢网开孔，可以刷上锡膏。双面板PCB设计步骤双面板PCB设计流程与单面板PCB设计流程一致，也是五个主要步骤设计准备设计绘制电原理图生成网络报表导入至PCB设计文件设计PCB最后生成加工文件。但双面板PCB设计需要对布线板层、过孔、SMT焊盘等设计环境进行设置。双面板PCB设计环境1.双面板PCB布线板层的设置板层管理器对话框中双面板PCB布线板层的设置双面板PCB设计环境2.双面板PCB工作图层显示及颜色的设置工作图层显示及颜色设置对话框双面板PCB设计环境3.双面板PCB设计规则设置（1）布线层设置RulesandConstraintsEditor对话框中的布线层设置双面板PCB设计环境3.双面板PCB设计规则设置（2）过孔设置RulesandConstraintsEditor对话框中的过孔设置双面板PCB设计环境3.双面板PCB设计规则设置（3）SMT焊盘规则设置①SMDToCorner（SMD焊盘与导线拐角处最小间距规则）RulesandConstraintsEditor对话框中的“SMDToCorner”设置双面板PCB设计环境3.双面板PCB设计规则设置（3）SMT焊盘规则设置②SMDNeck-Down（SMD焊盘颈缩率规则）

RulesandConstraintsEditor对话框中的“SMDNeck-Down”设置双面板自动布线PCB自动布线的流程如下：（1）绘制电路原理图，生成网络表；（2）在PCB设计环境中，规划印制板；（3）装载原理图的网络表及元件封装；（4）自动布局及手动布局调整；（5）自动布线参数设置；（6）自动布线；（7）手动布线调整及标注文字调整；（8）输出PCB图，采用打印机或绘图仪输出印制板版图。4.3任务1——绘制单片机最小系统双面板PCB图任务描述本任务是根据图4-47所示的单片机最小系统电路图，按照下列设计要求，设计对应的单片机最小系统双面板PCB图。（1）单片机最小系统电路图中元器件清单参见表4-2；（2）电路板最大尺寸大小为：60mm（宽）×65mm（高）；（3）板边2.5mm之内不能布线及放置元器件；（4）距离板边5mm，在电路板的四角设置四个直径3mm的安装孔（参见图4-48单片机最小系统电路板尺寸图）；（5）布线规则设置：双面板双面布线，地线宽度1.5mm，电源线宽度为1.5mm，导线宽度为0.5mm，导线间安全距离0.5mm；（6）布线优先规则设置：先布电源线，其次地线，最后导线；（7）焊盘设置：焊盘通孔孔径0.7mm，焊盘大小原则上不小于2mm；（8）对元件进行布局要考虑基本工艺要求及人性化因素；（9）用自动布线完成PCB图的初步设计；（10）用手动布线方式完成PCB图的调整与修改；（11）对PCB进行补泪滴；（12）对PCB进行双面网格状敷铜铺铜，敷铜铺铜接地。图4-47单片机最小系统电路图图4-48单片机最小系统电路板尺寸图表4-2单片机最小系统电路图中元器件清单种类CommentDesignatorPhysicalComponentFootPint元器件库电阻器10KR1Res2AXIAL-0.4MiscellaneousDevices.Intlib排阻（SIP厚膜网络电阻）330RP1NR-SIP-A09（自行绘制）SIP9（自行绘制）自行建库晶振12MHzY1XTALXT12M（自行绘制）MiscellaneousDevices.Intlib封装自行建库无极性电容器30pFC1、C2CapRAD-0.2MiscellaneousDevices.Intlib0.1μFC4CapRAD-0.2MiscellaneousDevices.Intlib有极性电容器10μFC3CapPol2CD5-2（自行绘制）MiscellaneousDevices.Intlib封装自行建库发光二极管BT101D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8LED0LED-5（自行绘制）MiscellaneousDevices.Intlib封装自行建库接插件XH2.54-4PJ2Header4HDR1X4MiscellaneousConnectors.Intlib单片机AT89C52U1P89C51X2BNSOT129-1PhilipsMicrocontroller8-Bit.IntLib单片机最小系统需自建的元器件参考图形符号单片机最小系统需自建的元器件封装资料单片机最小系统需自建的元器件封装资料单片机最小系统需自建的元器件封装资料单片机最小系统需自建的元器件封装资料4.4任务2——绘制绘制电子台历双面板PCB图任务描述根据单元2中2.6小节里的图2-87、图2-88所示电子台历主板电路原理图，按照下列设计要求，设计对应的电子台历双面板主板PCB图。（1）电子台历主板电路图中元器件清单参见单元2中2.6小节里的表2-16；（2）电路板结构尺寸如图4-98所示，顶层数码管布局图可参考图4-3以及图4-121；（3）板边2.5mm之内不能有焊盘；（4）在电路板的四角设置四个安装孔（参见图4-98电子台历主板尺寸图）；（5）布线规则设置：双面板双层布线，地线与电源线宽度为不小于0.8mm，其余导线宽度为不小于0.5mm，导线间安全距离不小于0.3mm；（6）布线优先规则设置：先布电源线，其次地线，最后导线；（7）过孔设置：过孔直径1.3mm，通孔直径0.7mm；（8）焊盘设置：插头插座的焊盘通孔孔径1mm，其余通孔直径0.7mm，焊盘大小原则上不小于2mm；（9）对元件进行布局要考虑基本工艺要求及人性化因素；（10）用自动布线方式完成PCB图的初步设计；（11）用手动布线方式完成PCB图的调整与修改；（12）双面铺铜（接地）。图2-87电子台历主板电路原理图主控部分图2-88电子台历主板电路原理图显示部分电子台历主板尺寸图电子台历需自建的元器件封装资料电子台历需自建的元器件封装资料电子台历需自建的元器件封装资料电子台历需自建的元器件封装资料电子台历需自建的元器件封装资料电子台历需自建的元器件封装资料电子台历需自建的元器件封装资料电子台历需自建的元器件封装资