PCB圖設計單層和雙層板

1、1 2 PCB是Printed Circuit Board的簡稱，即印刷電路板，或者叫作印制電路 板。PCB的主要功能是固定各種零件，并提供其上各個零件的相互電氣連 接，實現(xiàn)電路功能。 PCB是由絕緣介質(zhì)隔開的各敷銅層組成，在敷銅層上利用化學或物理 的方法蝕刻制作出銅布線圖案，板上制作出內(nèi)壁鍍有/不鍍金屬的通孔用于 焊接零件引腳、連通位于不同敷銅層的銅線、機械固定等。 PCB兩面的覆蓋在敷銅層上的綠色或是棕色，是阻焊漆的顏色。這層 是絕緣的防護層，阻焊漆可以阻止焊錫附著在敷銅上，也可以保護銅線免 受其它侵蝕。 在阻焊層上另外會印刷上一層絲(網(wǎng))印(刷)面（silk screen）。通常在 這上

2、面會印上文字與符號（大多是白色漆），以標示出各零件在板子上的 位置，便于裝配、焊接和調(diào)試等。絲印面也被稱作overlay，如top overlay、 bottom overlay。絲印層覆蓋在其它所有物理層之上，一塊板最多有兩個絲 印層。 3 1. 單面板、單層板（Single-Sided Board）：只有一層敷銅 2. 雙面板、雙層板（Double-Sided Board）：有兩層敷銅 3. 多層板（Multi-Layer Board） 板內(nèi)部夾有由絕緣介質(zhì)隔開的若干個銅箔層，例如作為信號 層（Signal）、電源層（Power）、地線層（Ground）。用于 增強信號質(zhì)量、減小電路板占用

3、面積等。 直插直插 (through hole)元元 件、穿孔元件：使用時件、穿孔元件：使用時 ，元件引腳穿過電路板，元件引腳穿過電路板 上的通孔，元件主體位上的通孔，元件主體位 于板一側(cè)，引腳焊接點于板一側(cè)，引腳焊接點( 焊盤焊盤)位于板另一側(cè)。位于板另一側(cè)。 表貼表貼 (SMT Surface Mounted Technology)元元 件、貼片元件件、貼片元件(SMD)：使：使 用時，元件主體和引腳焊用時，元件主體和引腳焊 接點接點(焊盤焊盤)位于板同一側(cè)位于板同一側(cè) 。 絲印層均位于元件主體絲印層均位于元件主體 一側(cè)，便于指導裝配。一側(cè)，便于指導裝配。 4 1. 插入式、穿孔式（Thr

4、ough Hole Technology） 針對直插式封裝的元件，這種方式需要占用大量的空間，并且要為每 只引腳鉆一個孔。引腳其實占掉兩面的空間，而且焊點也比較大。安裝的 時候，元件引腳從孔中穿過，在元件的另一側(cè)將引腳焊接到板上。 2. 表面黏貼式（Surface Mounted Technology） 針對表面黏貼式封裝的元件，元件引腳焊在元件的同一面。鉆孔數(shù)量 較少，體積小，占用空間少。 5 在Protel中專指頂層信號層和底層信號層 1. 信號層信號層（Signal Layers）：敷銅層，主要用于繪制信號線，放置在上 面的任何對象（線、矩形敷銅區(qū)、多邊形平面、焊盤、過孔、文字、 圓、圓

5、弧等）將會被處理為PCB布線圖中的有銅區(qū)。信號層包括： 頂層頂層（Top Layer）元件面或焊接面信號層 中間層中間層（Mid Layer）內(nèi)部信號層（可有中間層1中間層30） 底層底層（Bottom Layer）元件面或焊接面信號層 2. 內(nèi)平面內(nèi)平面（Internal Planes）層層：敷銅層，存在于在多層板內(nèi)部。主要用 作大面積的電源或地。可以給內(nèi)平面賦予網(wǎng)絡名（如GND），這樣所 有經(jīng)過內(nèi)平面的有相同網(wǎng)絡名的焊盤、過孔均被認為是連接到內(nèi)平面 上。一個內(nèi)平面層也可以被分成若干個具有不同網(wǎng)絡名的區(qū)域。 為了提高效率，這些層是負顯示的，放置在上面的任何對象將會 被處理為PCB布線圖中的無

6、銅區(qū)。 3. 絲印層絲印層（Silkscreen Layers、Overlay Layers）：非銅層，一般印上白色 漆。主要用于繪制元件輪廓、元件標識、元件型號或其它注釋用文字 和圖形。板的兩面可各有一個絲印層，為 頂層絲印層（Top Overlay） 和 底層絲印層（Bottom Overlay）。 6 4. 機械層機械層（Mechanical Layers）：非銅層，主要用于提供電路板的制 造、裝配信息，如板的物理尺寸。最多可有16個機械層。 5. 掩膜層掩膜層（Mask Layers）：非銅層，覆蓋在板兩面的敷銅層上，用 于阻焊、阻錫。掩膜包括： 焊接掩膜焊接掩膜（Solder Mas

7、ks）用于波峰焊工藝，包括Top Solder Mask層和Bottom Solder Mask層，掩膜覆蓋的區(qū)域?qū)⒉粫诓ǚ搴?時著錫。掩膜是軟件自動生成的，通常覆蓋了除元件焊盤和過孔 （也可設置成覆蓋過孔）外的幾乎全部區(qū)域。 為了提高效率，焊接掩膜層是負顯示的。 錫膏掩膜錫膏掩膜（Paste Masks）用于SMT工藝，提供板上應刷錫膏 的區(qū)域信息。包括Top Paste Mask層和Bottom Paste Mask層，掩膜 覆蓋的區(qū)域?qū)⒉粫凰⑸襄a膏。掩膜是軟件自動生成的，通常覆 蓋了除貼片元件焊盤外的幾乎全部區(qū)域。 為了提高效率，錫膏掩膜層是負顯示的。 6. Keep Out Lay

8、er：非銅層，用于指定元件放置和布線的允許區(qū)域 ，對所有的敷銅層有效。Keep out層的基本規(guī)則是：元件不能被放 置在Keep out層的對象上面；布線不能跨過Keep out層的對象。 7. Multi Layer：放置在該層的對象將會出現(xiàn)在所有的敷銅層上，插 入式元件引腳的焊盤通常放置在該層。 7 1. 先由原理圖生成網(wǎng)絡表文件，網(wǎng)絡表中除了描述了電路各元件 間如何連接，還包含了各元件的標識、型號、封裝形式等在繪制 原理圖時所指定的元件屬性信息。 然后新建一個PCB文件，在PCB編輯器中裝載此網(wǎng)絡表到該 PCB中，在導入網(wǎng)絡表時，Protel會根據(jù)網(wǎng)絡表中各元件所指定的 封裝名，在用戶設

9、定的當前封裝庫列表中查找這些封裝名，若找 到則將其放置在PCB中。若裝載網(wǎng)絡表時指定的元件封裝名不存 在，則Protel會相應地提示錯誤。 用戶在PCB編輯器中完成各元件的布局和PCB布線等工作。 2. 若無原理圖，可先新建一個PCB文件，然后用戶直接在PCB編 輯器中選取封裝庫中的封裝，放置到PCB中，再完成各元件的布 局和PCB布線等工作。 我們這里使用第一種方式 8 在原理圖繪圖頁的環(huán)境下， 執(zhí)行菜單命令Design/Create Netlist將彈出Netlist Creation對話 框，如圖所示，生成此原理圖的 網(wǎng)絡表文件。 在對話框中確定網(wǎng)絡表的輸 出格式、網(wǎng)絡標識符作用域及網(wǎng)

10、絡表包含的繪圖頁等。對于單頁 原理圖，我們使用系統(tǒng)的缺省設 置即可。 點OK生成原理圖相應的網(wǎng)絡 表，網(wǎng)絡表文件是文本文件，其 描述的內(nèi)容很容易理解。 9 有兩種方式創(chuàng)建PCB文件：PCB向?qū)Х绞?和直接創(chuàng)建方式。 我們這里使用PCB向?qū)Х绞?，以一個矩形單面板為例進行示范。 執(zhí)行菜單命令將彈出新建文檔對話框。如圖所示，切換到 Wizards標簽，選擇PCB向?qū)?，確認后進入歡迎對話框。 10 有幾種板型可選，同時可以選擇度量方式為英制還是公制。 我們這里選擇定制板型，公制方式。 11 設置板的寬、高、形狀等參數(shù)。 缺省的布線線寬 用于繪制板的物 理邊界線的線寬 Keep Out區(qū)距板物 理邊界的

11、距離（布 線和元件放置區(qū)域 一般比板物理區(qū)域 略?。?切去板的角部區(qū)域 板的內(nèi)部切除一塊 標出板的物理尺寸信息 12 板的預覽圖，可以修改寬度和高度。紫色區(qū)域為Keep Out區(qū)， 黃色線條標示出板的物理邊界(板的物理區(qū)域略大于Keep Out區(qū))。 13 填寫一些其它信息。 14 設置板的信號層數(shù)和內(nèi)平面層數(shù)。對于單面板，我們可以按 以下方式選定。 孔壁金屬化 孔壁不鍍金屬 15 設置板的通孔僅為直通方式，還是可以有盲孔和埋孔（只對 多層板有效）。 16 設置板上安裝的是以表貼元件為主還是以插入式元件為主， 對于后者，設置相鄰焊盤之間允許通過的導線數(shù)目。 17 根據(jù)制板廠家工藝能力設置相應的

12、最小線寬、最小孔徑、最 小焊盤直徑和導線間最小間距。 18 設置好是否將該板型存為模板后，一個矩形單面板創(chuàng)建完成。 19 20 選擇菜單項Design/Options打開文檔配置對話框。 我們這里以單面板為例（假定采取元件放在頂層，僅在底層布線的方式） 進行設置，將當前顯示的層設置為左下圖。 Options標簽下可設置背景柵格大小、元件移動的間隔、度量方式等內(nèi) 容。 21 在繪制原理圖時我們應當已經(jīng)知道你所使用的各個 封裝名位于那些封裝庫中。在PCB編輯環(huán)境下，將用到 的這些封裝庫添加到當前的封裝庫列表中。 所有原理圖中用到的封裝名均應在當前封裝庫列表 的某個庫中能找到。而且同一個封裝名不應出

13、現(xiàn)在當前 封裝庫列表的多個庫中，因為不同封裝庫中的同名封裝 可能具體形式不同，這樣容易導致錯誤。 和原理圖時類似，可通過此按鈕添加/移除PCB元 件封裝庫。 此處是示意，實 際情況因你的具 體設計而定。 22 執(zhí)行菜單命令Design/Load Net將彈出裝載網(wǎng)絡表對話框， 如圖所示，按Browse按鈕選擇之前 所生成的網(wǎng)絡表文件。若無問題則 按Execute命令執(zhí)行網(wǎng)絡表的裝載。 若有問題，Protel軟件會提示。 初學者常遇到的問題有： Footprint not found in Library 表示你在原理圖中指定的某元件封 裝名在當前封裝庫列表中找不到。 Component not

14、 found 常由上面的錯誤而引起。 在導入網(wǎng)絡表時，在導入網(wǎng)絡表時，Protel會根據(jù)網(wǎng)絡表中各元件所指明的封裝名，在當前會根據(jù)網(wǎng)絡表中各元件所指明的封裝名，在當前 封裝庫列表中查找這些封裝名，若找到則將其放置在封裝庫列表中查找這些封裝名，若找到則將其放置在PCB中。若裝載網(wǎng)絡表中。若裝載網(wǎng)絡表 時指明的元件封裝名不存在，則時指明的元件封裝名不存在，則Protel無法將其放置在無法將其放置在PCB中，并提示錯誤。中，并提示錯誤。 Protel還會檢查原理圖中各元件的引腳編號還會檢查原理圖中各元件的引腳編號(在原理圖元件庫中所設定在原理圖元件庫中所設定)， 在其指定的封裝名中，是否有相同編號的

15、焊盤在其指定的封裝名中，是否有相同編號的焊盤(在在PCB封裝庫中所設定封裝庫中所設定)。 23 執(zhí)行完網(wǎng)絡表的裝載后，Protel會將所有元件擺放在板的右側(cè)邊 界處(元件缺省被放在頂層)，用藍色的虛擬線提示出具有兩個相同 網(wǎng)絡名的位置。接著我們需對這些元件擺放到PCB的適當位置，這 個步驟稱為PCB的布局（Placement）。 自動布局自動布局 選擇菜單命令Tools/Auto Placement/Auto Placer.，選擇 布局算法，自動完成元器件的布局。自動布局要達到較好的 效果，需要事先設置合適的布局設計規(guī)則（菜單項 Design/Rules的Placement標簽下）。 手動布局

16、（手動布局（本次實訓主要采用這種方式本次實訓主要采用這種方式） 以拖曳的方式分別將元件一個個地拖進電路板布線允許 范圍內(nèi)，按照電路功能需求將元件在電路板內(nèi)一一擺放合適 。元件處于浮動狀態(tài)時，按空格鍵可以旋轉(zhuǎn)元件（雖然按X 鍵和Y鍵也可以對元件鏡像，但PCB元件的位置是要安裝實 物器件的，故很少使用）。 24 自動布線自動布線 選擇菜單Auto Route，在里面選擇針對某個網(wǎng)絡名、 連接、元件、區(qū)域或全部內(nèi)容，自動完成PCB的布線工 作。自動布線要達到較好的效果，需要事先設置合適的 布線設計規(guī)則。 接著我們對各元件按照電路實際情況進行連線，這個步 驟稱為PCB的布線（Routing）。 手動布

17、線手動布線（本次實訓主要采用此方式）（本次實訓主要采用此方式） 選擇工具欄中的布線工具完成布 線工作。我們這里以單面板為例（假 定采取元件放在頂層，僅在底層布線 的方式）。 25 單擊交互式布線連接按鈕后進行手動連線，如示例所示 由于需要在底層布線， 所以先切換當前的工作 層為BottomLayer。（應 時刻注意你當前的工作 層是哪一層） 注意注意：在不同層放置“線”，會代表不同的實際意義。如在信號層放置的線 是銅導線，在絲印層放置的線是用漆繪制的線條，在內(nèi)平面層放置的線對應 的是無銅的部分，在Keep Out層放置的線是用作提供允許布線區(qū)域邊界的 標記，在機械層放置的線用于指示板邊界等信息

18、。 26 在手動布線的過程中，遇到布線需要拐彎的在手動布線的過程中，遇到布線需要拐彎的 情況時，可以用情況時，可以用Shift+Space鍵在以下拐角模式中鍵在以下拐角模式中 進行切換：進行切換： 直線-45度線 直線-小圓弧-45度線 90度直角導線 直線-小圓弧-直線 任意角度直線 45度弧線-直線 27 處于拉線狀態(tài)時按Tab鍵可對 導線屬性進行編輯。 雙擊已經(jīng)布好的導線可 對其屬性進行編輯。 28 焊盤主要用于焊接元件引 腳或焊線等，選擇工具欄中的放 置焊盤按鈕 ，或者選擇菜單項 Place/Pad，放置焊盤。 焊盤可放在 PCB圖的任意 一層，效果相 同。因為焊盤 的缺省Layer屬 性為MultiLayer 29 過孔可連接TopLayer層和 BottomLayer層。選擇工具欄中 的放置過孔按鈕 ，或者選擇 菜單中的Place/Via命令，放置過 孔。 30 添加淚滴是把走線與焊盤或過孔逐漸加大形成淚 滴狀，使其連接更可靠，增強焊盤機械強度。 選擇菜單命令Tools/Teardrops，在彈出的淚滴 屬性對話框中