設(shè)置電路板工作層實(shí)用教案

1、2. PCB種類(zhngli)及結(jié)構(gòu) （1）根據(jù)(gnj)導(dǎo)電層數(shù)目的不同分： A：?jiǎn)蚊骐娐钒澹ê?jiǎn)稱單面板） B：雙面電路板（簡(jiǎn)稱雙面板） C：多層電路板第1頁/共23頁第一頁，共23頁。 （1）單面板 結(jié)構(gòu)：覆銅板只有一面敷銅箔，另一面空白，只能在敷銅箔面上制作導(dǎo)電圖形。 單面板上的導(dǎo)電圖形主要包括固定、連接元件引腳的焊盤和實(shí)現(xiàn)元件引腳互連的印制導(dǎo)線，該面稱為(chn wi)“焊錫面”在PCB編輯器中稱為(chn wi)“Bottom”（底）層。沒有銅膜的一面用于安放元件，稱為(chn wi)“元件面”在 PCB編輯器中被稱為(chn wi)“Top”（頂）層。 優(yōu)點(diǎn)：成本低，不用打過孔；

2、設(shè)計(jì)困難。第2頁/共23頁第二頁，共23頁。（2）雙面板基板的上下兩面均覆蓋銅箔。因此，兩面都含有導(dǎo)電圖形，導(dǎo)電圖形中除了焊盤、印制導(dǎo)線外，還有用于使上、下兩面印制導(dǎo)線相連的金屬化過孔。在雙面板中，元件也只安裝在其中的一個(gè)面上，該面同樣稱為“元件面”，另一面稱為“焊錫面”。在雙面板中，需要制作(zhzu)連接上、下面印制導(dǎo)線的金屬化過孔，生產(chǎn)工藝流程比單面板多，成本高。 第3頁/共23頁第三頁，共23頁。（3）多層板 結(jié)構(gòu)：導(dǎo)電層的數(shù)目一般為4、6、8、10等，例如在四層板中，上、下面（層）是信號(hào)層（信號(hào)線布線層），在上、下兩層之間還有電源層和地線層。優(yōu)點(diǎn)(yudin)：1、可解決電磁干擾問題

3、，提高電路系統(tǒng)的可靠性2、走線方便，布通率高，連線短，印制板面積也較小目前計(jì)算機(jī)設(shè)備，如主機(jī)板、內(nèi)存條、顯示卡等均采用4或6層印制電路板。第4頁/共23頁第四頁，共23頁。二、二、 工作工作(gngzu)層的類型層的類型*DesignOptions命令(mng lng)：Layer選項(xiàng)信號(hào)(xnho)層內(nèi)層電源/接地層機(jī)械層助焊膜及阻焊膜絲印層其他層*工作層設(shè)置：打開的工作層應(yīng)全選中。第5頁/共23頁第五頁，共23頁。1. 信號(hào)信號(hào)(xnho)層：層：（1）Top Layer：頂層(dn cn)，用于放置元件面*Bottom Layer：底層，用作焊錫面*Mid Layer：中間工作層，用于布

4、置信號(hào)線也稱元件面，是元器件的安裝面。在單面板中不能在元件面內(nèi)布線，只有在雙面或多層板中才允許在元件面內(nèi)進(jìn)行少量布線。在單面板中，由于元件面沒有印制(yn zh)導(dǎo)線，表面安裝元件只能安裝在焊錫面上，而在多層板中，包括表面安裝元件在內(nèi)的所有元件，應(yīng)盡可能安裝在元件面上。用于放置與信號(hào)有關(guān)的電氣元素也稱焊錫面，主要用于布線，焊錫面是單面板中唯一可用的布線層，同時(shí)也是雙面、多層板的主要布線層。主要用于放置信號(hào)線。只有5層以上電路板才需要在中間信號(hào)層布線。第6頁/共23頁第六頁，共23頁。2. 內(nèi)層內(nèi)層(ni cn)電源電源/接地層接地層用于布置(bzh)電源線及接地線。主要用于放置電源/地線網(wǎng)絡(luò)，

5、在3層以上電路板中，信號(hào)層內(nèi)需要與電源或地線層相連，從而極大(j d)地減少了電源/地線的連線長度。另一方面，在多層電路板中，充分利用內(nèi)地線層對(duì)電路板中容易產(chǎn)生輻射或受干擾部分進(jìn)行屏蔽。在單面板和雙面板中，電源線/地線與信號(hào)線在同一層內(nèi)走線，因此也就不存在內(nèi)電源/地線層。第7頁/共23頁第七頁，共23頁。3. 機(jī)械機(jī)械(jxi)層層用于布置(bzh)電源線及接地線。機(jī)械層沒有電氣特性，主要用于放置電路板一些關(guān)鍵部位的標(biāo)注尺寸信息，印制板邊框以及電路板生產(chǎn)過程中所需的對(duì)準(zhǔn)孔（但印制電路板上固定(gdng)大功率元件所需的螺絲孔以及電路板安裝、固定(gdng)所需的螺絲孔一般以孤立焊盤形式出現(xiàn)，這

6、樣焊盤的銅環(huán)可作墊片使用，另外，對(duì)于不需要接地的，如三端穩(wěn)壓器散片的固定(gdng)螺絲孔焊盤可直接放在接地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處）。打印時(shí)往往與其他層套疊打印，以便對(duì)準(zhǔn)。第8頁/共23頁第八頁，共23頁。*設(shè)置設(shè)置(shzh)機(jī)械層機(jī)械層* DesignMechanical Layers第9頁/共23頁第九頁，共23頁。4. 助焊膜及阻焊膜助焊膜及阻焊膜（Solder Mask（阻焊膜）（阻焊膜）&Past Mask（防錫膏層）（防錫膏層）*Top/Bottom Solder Mask ：頂/底層(d cn)助焊膜設(shè)置阻焊層的目的(md)是為了防止進(jìn)行波峰焊接時(shí)，連線、填充區(qū)、敷銅區(qū)等不需焊接的

7、地方也粘上焊錫。在電路板上，除了需要焊接的地方（主要是元件引腳焊盤、連線焊盤）外，均涂上一層阻焊漆（綠色或黃色）。*Top/Bottom Past Mask ：頂/底層(d cn)阻焊膜設(shè)置助焊層的目的是為了便于貼片式元器件的安裝。提高可焊性第10頁/共23頁第十頁，共23頁。5. 絲印層（絲印層（Silk Screen）*頂層(dn cn)絲印層*底層絲印層通過絲網(wǎng)印刷(ynshu)方式將元件外形、序號(hào)以及其他說明文字印制在元件面或焊錫面上，以方便電路板生產(chǎn)過程的插件（包括表面封裝元件的貼片）以及日后產(chǎn)品的維修操作。絲印層一般放在頂層（Top），對(duì)于故障率較高、需要經(jīng)常維修的電子產(chǎn)品，如：電

8、視機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器、打印機(jī)等的主機(jī)板在元件面和焊錫面均可設(shè)置絲印層。第11頁/共23頁第十一頁，共23頁。6. 其他其他(qt)工作層（工作層（Others）*Keep Out ：是否禁止布線層 用于設(shè)定電氣邊界*Multi Layer ：是否顯示(xinsh)復(fù)合層 此項(xiàng)不選，過孔不顯示(xinsh)*Drill Gride ：選擇繪制鉆孔導(dǎo)引層* Drill drawing：選擇繪制鉆孔圖層第12頁/共23頁第十二頁，共23頁。7. 系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)設(shè)置設(shè)置*Connect ：是否(sh fu)顯示飛線 絕大多數(shù)情況下要顯示。*DRC Error ：是否(sh fu)顯示自動(dòng)布線檢查錯(cuò)

9、誤信息*Pad Hole ：是否(sh fu)顯示焊盤通孔*Via Hole ：是否(sh fu)顯示過孔通孔*Visible Grid1：是否(sh fu)顯示第一組柵格*Visible Grid2：是否(sh fu)顯示第二組柵格第13頁/共23頁第十三頁，共23頁。三、三、 工作工作(gngzu)層的設(shè)置層的設(shè)置1.工作(gngzu)層設(shè)置步驟：*DesignOptions*將所有工作(gngzu)層打開（關(guān)閉）信號(hào)層內(nèi)層電源/接地層機(jī)械層絲印層其他層第14頁/共23頁第十四頁，共23頁。2. 設(shè)置(shzh)參數(shù)格點(diǎn)設(shè)置(shzh)在X（Y）方向(fngxing)上每次移動(dòng)光標(biāo)的最小間

10、距在X（Y）方向上每次移動(dòng)元件的最小間距電氣柵格設(shè)置系統(tǒng)自動(dòng)捕捉焊盤的捕捉 半徑顯示格點(diǎn)的類型系統(tǒng)的度量單位英制公制點(diǎn)狀線狀*Ctrl+G可打開本對(duì)話框第15頁/共23頁第十五頁，共23頁。 1. 焊盤（Pad）：用于放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引腳。 焊盤編輯原則：形狀上長短不一致時(shí)，連線寬度與焊盤特定邊長的大小差異不能過大；需要在元件之間走線時(shí)，選用長短不對(duì)稱的焊盤；各元件焊盤孔的大小要按元件引腳粗細(xì)分別編輯確定，孔的尺寸比引腳直徑大0.20.4mm。 2.過孔（Via）：也稱金屬化孔，為連通各層的線路在各層需要連通的導(dǎo)線的交匯處所鉆的公共孔。 *過孔處理原則：盡量少用，用時(shí)需處理好它與周邊(

11、zhu bin)各實(shí)體的間隙；需要的載流量與過孔的尺寸呈正比。第16頁/共23頁第十六頁，共23頁。二、元件封裝元件焊接到電路板時(shí)所指的外觀和焊盤位置。 不同的元件可以共用同一個(gè)元件封裝，同種元件也可以有不同的封裝。如RES：AXIAL0.3/AXIAL0.4/AXIAL0.6（我們可以把封裝名稱拆成兩部分AXIAL及0.3、 AXIAL及0.4. AXIAL翻譯成中文就是軸狀的，至于0.3、0.4（約等于10mm ）則是焊盤間距：0.3代表0.3英寸，也就是300mil。）在取用焊接元件時(shí)，不僅要知道元件名稱還要知道元件的封裝。元件的封裝可以在設(shè)計(jì)電路圖時(shí)指定，也可以在引進(jìn)(ynjn)網(wǎng)絡(luò)表

12、時(shí)指定。1.元件封裝的分類分為：插針式元件封裝（THT）和表面安裝式封裝（SMT） 插針式電阻器是指在電路板上，元器件的位置必須鉆孔（從頂層通到底層），讓元器件引腳穿透PCB板，然后才能在焊盤上對(duì)該元器件的引腳進(jìn)行焊接。帖片電阻器就是用電阻器的焊盤不需要鉆孔，而直接在焊盤表面進(jìn)行焊接的電阻器。目前許多電子產(chǎn)品都采用了表面安裝電阻器，以縮小PCB的體積，提高電路的穩(wěn)定性。注意：在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)要分清楚電路原理圖和印制電路板中的元件，電路原理圖中 的元件指的是單元電路功能模塊，是電路圖符號(hào)；PCB設(shè)計(jì)中的元件則是指電路功能模塊的物理尺寸，是元件的封裝。第17頁/共23頁第十七頁，共23頁。印制電路

13、印制電路(yn zh din l)板布局原則板布局原則元件布局的原則 1 、按照信號(hào)流走向布局的原則 多數(shù)情況下，信號(hào)流向安排：從左到右（左輸入，有輸出）或從上到右（上輸入，下輸出）與輸入、輸出端直接相連的元件應(yīng)該放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，維繞它進(jìn)行布局（、）。要考慮每個(gè)元件的形狀、尺寸、極性和引腳數(shù)目，以縮短連線為目的，調(diào)整它們的方向和位置。 、優(yōu)先確定特殊元件的位置 所謂特殊元件是指那些從電、磁、熱、機(jī)械強(qiáng)度等幾方面對(duì)整機(jī)性能產(chǎn)生影響(yngxing)或根據(jù)操作要求而固定位置的元件（、傳感器等）。 、防止電磁干擾 電磁干擾的原因是多方面的，除了

14、外界因素造成干擾外，布線不合理，元件安裝位置不恰當(dāng)?shù)龋矔?huì)引起干擾，故的布局設(shè)計(jì)非常重要。對(duì)相互可能產(chǎn)生影響(yngxing)或干擾的元件應(yīng)盡量分開或采取屏蔽措施，要設(shè)法縮短高頻部分元件之間的連線，減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾，強(qiáng)電弱電分開、輸入輸出分開，直流電源引線較長時(shí)，要加濾波元件，防止交流信號(hào)的干擾。喇叭、電磁鐵、永磁式儀表會(huì)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，高頻變壓器、繼電器會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)對(duì)磁敏元件和銅走線會(huì)產(chǎn)生影響(yngxing)。兩個(gè)電感性元件，應(yīng)使它們的磁場(chǎng)相互垂直，對(duì)干擾源進(jìn)行磁屏蔽的罩要接地，使用高頻電纜直接傳輸信號(hào)時(shí)，電纜的屏蔽層應(yīng)一端接地。要防止某些元件和走線可能有較高

15、的電位差，應(yīng)加大距離，以免放電、擊穿引起意外短路。第18頁/共23頁第十八頁，共23頁。、抑制熱干擾對(duì)大功率、大等發(fā)熱元件要通風(fēng)好，直接固定在機(jī)殼上或散熱器上，與其它元件保持一定距離。對(duì)溫度敏感元件（、熱敏元件、大）要遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。、增加機(jī)械強(qiáng)度要注意整個(gè)的重心平衡和穩(wěn)定：對(duì)于又大又重、發(fā)熱多的元件，應(yīng)固定在機(jī)箱底板上，使整機(jī)的重心向下，容易穩(wěn)定，如果必須安裝到上，應(yīng)采取(ciq)固定措施。對(duì)與尺寸大于的，應(yīng)該采用機(jī)械邊框加固，在板上留出固定支架、定位釘和連接插座所用的位置。為保證調(diào)試維修安全，高壓元件應(yīng)遠(yuǎn)離人手觸及的地方。、一般元件的安裝與排列 ）元件在整個(gè)版面上分布均勻、疏密一致。）元件不

16、要占滿板面，四周應(yīng)留有一定的空間（）。）元件的布局不能上下交叉，相臨兩元件之間應(yīng)保持一定距離，相臨元件的電位差高，應(yīng)保持安全距離，一般環(huán)境中的間隙安全電壓：。）元件的安裝和固定有立式和臥式兩種，要確保電路的抗振性好、安裝維修方便、元件排列均勻、有利于銅箔走線的布設(shè)。）元件應(yīng)該均勻、整齊、緊湊地排列在上，盡量減少和縮短各個(gè)單元電路之間和每個(gè)元件之間的引線和連接。）除高頻外，一般情況下，元件應(yīng)規(guī)則排列，橫平豎直，緊貼板面。）高頻常不規(guī)則排列，這時(shí)銅箔走線布設(shè)方便，并且可以縮短減少元件的連線，這對(duì)于降低線路板的分布參數(shù)、抑制干擾很有好處。 第19頁/共23頁第十九頁，共23頁。印制電路板布線(b x

17、in)原則銅箔走線規(guī)則、在印制電路板中，印制導(dǎo)線的主要作用是連接(linji)焊盤和承載電流，它的寬度主要由銅箔與絕緣基板之間的粘附強(qiáng)度和流過導(dǎo)線 的電流決定，導(dǎo)線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜。一般銅箔走線的寬度在之間，現(xiàn)在已能制造線寬和間距在以下的實(shí)踐證明：若銅箔走線的厚度為、寬度為，當(dāng)通過的電流時(shí)，溫度升高小于度，銅箔走線的載流量按（電流/導(dǎo)線截面積）計(jì)算，即當(dāng)銅箔厚度為時(shí)，寬的銅箔走線允許通過電流，因此認(rèn)為：銅箔走線寬度的毫米數(shù)等于載荷電流的安培數(shù)故銅箔走線的寬度在完全符合要求，對(duì)于，銅箔走線的寬度可小于，銅箔走線不能太細(xì)，應(yīng)盡可能寬，特別是電源、地線和大電流線，應(yīng)加大寬度

18、，線寬大于2-3mm。上的接電源、接地應(yīng)直接連到電源、地線上。、銅箔走線的間距印制導(dǎo)線之間的距離將直接影響電路的電氣性能，導(dǎo)線之間間距的確定必須滿足電氣安全要求。銅箔走線的距離在時(shí)，其絕緣電阻大于，允許的工作電壓大于，距離在時(shí)為，銅箔走線的距離在、避免銅箔走線的交叉單面板、雙面板，必要時(shí)用絕緣導(dǎo)線跨接，不過跨接線應(yīng)盡量少。第20頁/共23頁第二十頁，共23頁。 、銅箔走線的走向與形狀 印制(yn zh)電路板布線，走通是最起碼要求，走好是更高一層的要求。 （1）印制(yn zh)導(dǎo)線的走向不能急劇彎曲和尖角，導(dǎo)線的拐彎及分叉應(yīng)平滑過度，彎折夾角不應(yīng)小于90度，其拐角和分支線不應(yīng)過細(xì)，以防腐蝕時(shí)銅箔剝離翹起，導(dǎo)線在彎曲時(shí)應(yīng)使其中一邊和印制(yn zh)板平行或垂直，不能兩邊均不與印制(yn zh)板平行或垂直。 （2）以短為佳，能走捷徑就不要繞遠(yuǎn)。當(dāng)導(dǎo)線通過兩焊盤之間時(shí)，導(dǎo)線不能與其接觸，并保持最大相等的距離。 （3