《PCB設(shè)計(jì)與制作》-第1章-PCB設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)

《PCB設(shè)計(jì)與制作》1.1認(rèn)識(shí)PCB1.2PCB設(shè)計(jì)軟件1.3AltiumDesigner軟件的安裝與漢化1.4認(rèn)識(shí)AD16的設(shè)計(jì)環(huán)境以單片機(jī)開發(fā)板為例PCB是什么？印制電路板（printedcircuitboard）英文簡稱PCB，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，并為電子元器件提供相互電氣連接。因此，PCB具有導(dǎo)電、絕緣和支撐三個(gè)方面的功能。PCB是什么？通常說的PCB是指裸板，即沒有焊接元器件的電路板。《PCB設(shè)計(jì)與制作》課程的任務(wù)就是將電子電路產(chǎn)品的PCB版圖設(shè)計(jì)出來，然后制作成印制電路板，最后焊接并調(diào)試得到實(shí)際的電子產(chǎn)品。PCB是什么？PCB設(shè)計(jì)制作流程

——以一款愛心炫光流水燈為例繪制電路原理圖設(shè)計(jì)PCB版圖使用AltiumDesigner軟件設(shè)計(jì)完成PCB設(shè)計(jì)制作流程

——以一款愛心炫光流水燈為例繪制電路原理圖設(shè)計(jì)PCB版圖制作PCB電路板焊接元器件電路板調(diào)試課程學(xué)習(xí)內(nèi)容及方法項(xiàng)目1：簡易閃爍燈的PCB設(shè)計(jì)項(xiàng)目2：呼吸燈電路的PCB設(shè)計(jì)制作與調(diào)試項(xiàng)目3：流水燈控制電路的PCB設(shè)計(jì)制作與調(diào)試項(xiàng)目4：單片機(jī)萬年歷雙面異形PCB設(shè)計(jì)項(xiàng)目5：無線鼠標(biāo)電路異形四層PCB設(shè)計(jì)項(xiàng)目1手把手教學(xué)→項(xiàng)目2、3引導(dǎo)學(xué)習(xí)→項(xiàng)目4、5自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)——學(xué)習(xí)通APP/course/90790050.html1.1認(rèn)識(shí)PCB1.1.1印制電路板分類1.1.2PCB設(shè)計(jì)要素1.1.3常見元器件及其封裝1.1.1印制電路板的分類根據(jù)PCB的電路層數(shù)，可分為：單面板雙面板多層板根據(jù)PCB板材的軟硬進(jìn)行分類，可分為：剛性PCB柔性PCB軟硬結(jié)合板1.1.1印制電路板的分類單面板（Single-SidedBoards）單面板是指只有一面敷銅的電路板，有元件面（頂層TopLayer）和焊接面(底層BottomLayer)兩個(gè)概念。所謂元件面，就是電子元器件所在的那個(gè)面。焊接面就是元件的引腳通過焊錫與PCB上的焊盤連接的那個(gè)面。對(duì)于過孔插裝元件(THD)，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。單面板特點(diǎn)：制作簡單，造價(jià)低；但是，走線不能交叉而必須繞獨(dú)自的路徑，只適用于簡單電路。1.1.1印制電路板的分類雙面板（Double-SidedBoards）

兩面都有導(dǎo)電圖形，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做金屬化過孔(via）。特點(diǎn)：應(yīng)用最廣泛，雙面板的面積比單面板大了一倍，并且解決了單面板中因?yàn)椴季€交錯(cuò)的難點(diǎn)，適用比單面板復(fù)雜的電路。1.1.1印制電路板的分類多層板（Multi-LayerBoards）指具有三層以上的導(dǎo)電圖形層與其間的絕緣材料以相隔層壓而成，且其間導(dǎo)電圖形按要求互連的印制板。特點(diǎn)：裝配密度高，體積??；對(duì)于高頻電路，加入地線層，屏蔽效果好。通常層數(shù)都是偶數(shù)，層數(shù)越多成本越高，但是加工周期也更長，質(zhì)量檢測比較麻煩。1.1.1印制電路板的分類剛性PCB與柔性PCB的直觀上區(qū)別是柔性PCB是可以彎曲的。柔性板的耐彎折性，精密性，可更好的應(yīng)到高精密儀器上（如相機(jī)、手機(jī)、攝像機(jī)等）。柔性PCB軟硬結(jié)合PCB1.1.2PCB設(shè)計(jì)要素銅箔銅箔是覆蓋在整個(gè)板子上的，而在制造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成PCB的線路與圖面。表現(xiàn)形式：銅膜導(dǎo)線、覆銅、焊盤、過孔等1.1.2PCB設(shè)計(jì)要素銅膜導(dǎo)線（trace）在PCB的表面可以看到的細(xì)小線路，稱為銅膜導(dǎo)線，是用來提供PCB上零件的電路連接。PCB的導(dǎo)線有粗有細(xì)，粗的通常是電源線和地線，而細(xì)的則是數(shù)據(jù)線，導(dǎo)線的粗細(xì)不同主要是根據(jù)流過的電流值決定的。銅箔寬度（mm）銅箔厚度/電流值70μm50μm35μm2.506.00A5.10A4.50A2.005.10A4.30A4.00A1.504.20A3.50A3.20A1.203.60A3.00A2.70A1.003.20A2.60A2.30A0.802.80A2.40A2.00A0.602.30A1.90A1.60A0.502.00A1.70A1.35A0.401.70A1.35A1.10A0.31.30A1.10A0.80A0.200.90A0.70A0.55A0.150.70A0.50A0.20A1.1.2PCB設(shè)計(jì)要素焊盤（Pad）焊盤是用于焊接元器件引腳的金屬孔，可以固定元件引腳、引出線或測試線等的。AltiumDesigner封裝庫中給出了形狀大小不同的焊盤，如圓形、方形、八角形、圓角方形焊盤等。根據(jù)元件封裝類型還分為針腳式和貼片式兩類封裝。針腳式元件封裝焊盤上必須要有通孔，表面粘貼式元件封裝焊盤上無通孔。焊盤（a）圓形

（b）矩形

（c）八角形

（d）圓角矩形

直插式焊盤

直插式焊盤

貼片焊盤

貼片焊盤圖1-11幾種類型焊盤1.1.2PCB設(shè)計(jì)要素過孔（Via）PCB層與層之間的電氣連接是通過金屬化的過孔來完成的。過孔是在鉆孔后的基材孔壁上淀積金屬層以實(shí)現(xiàn)不同導(dǎo)電層之間的電氣連接。從工藝上，過孔可以分為三類：盲孔：從印制板內(nèi)僅延展到一個(gè)表層的導(dǎo)通孔，用于表層電路和下面內(nèi)層的電路連接，孔的深度通常不超過一定的比率。埋孔：未延伸到印制板表面的一種導(dǎo)通孔。通孔：從印制板的一個(gè)表層延展到另一個(gè)表層的導(dǎo)通孔，用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元器件的安裝定位孔。1.1.2PCB設(shè)計(jì)要素覆銅（PlaceFill）覆銅，就是將PCB上閑置的空間作為基準(zhǔn)面，然后用銅箔填充，敷銅的作用：一是散熱，二是屏蔽用來減小高頻干擾，三是降低壓降，提高電源效率印制。敷銅的方法有大面積覆銅和網(wǎng)格覆銅兩種。

（a）大面積覆銅（b）網(wǎng)格覆銅圖1-13PCB上的覆銅類型1.1.2PCB設(shè)計(jì)要素阻焊膜（soldermask）在PCB上除了需要錫焊的焊盤等部分外，其余部分的表面有一層彩色的阻焊膜，其作用是提高焊接質(zhì)量和節(jié)約焊料，也是PCB的永久性保護(hù)層，能起到防潮，防腐蝕，防霉和機(jī)械擦傷等作用。阻焊膜的顏色只是起到裝飾作用，對(duì)性能是沒有什么影響的。

1.1.2PCB設(shè)計(jì)要素絲印字符（silkscreen）在阻焊層上還會(huì)印刷上一層絲網(wǎng)印刷面，主要的功能是在電路板上標(biāo)注各零件的名稱、位置框（大多是白色的），以方便組裝后維修及辨識(shí)用。1.1.3常見元器件及其封裝元件封裝分類：針腳式元件（THD）封裝：元件的焊盤通孔貫通整個(gè)電路板1.1.3常見元器件及其封裝元件封裝分類：針腳式元件（THD）封裝：元件的焊盤通孔貫通整個(gè)電路板貼片式元件（SMD）封裝：焊接時(shí)元件與其焊盤在同一層。1.1.3常見元器件及其封裝印制電路板上的元件封裝是指實(shí)際元件焊接到電路板時(shí)所指示的外觀和焊點(diǎn)的位置，主要由封裝外形和焊盤組成。封裝外形用圖形及字符形式來指示具體元件裝配的位置，是不具備電氣性質(zhì)的。焊盤外形1.1.3常見元器件及其封裝焊盤（Pad）：用來放置焊錫、連接導(dǎo)線和焊接元件的管腳針腳式的焊盤放在“多層Multilayer”貼片式焊盤放在“頂層Toplayer”

或“底層Bottomlayer”圖形標(biāo)注放在“

”頂層絲印層TopOverLayer1.1.3常見元器件及其封裝元件封裝的命名規(guī)則一般為：元件類型+焊盤距離（或焊盤數(shù)）+元件外形尺寸。軸狀的封裝，如電阻、電容封裝名為“AXIAL0.4”，表示兩個(gè)管腳焊盤的間距為0.4英寸(400mil)。AXIAL0.4AXIAL0.31.1.3常見元器件及其封裝元件類型+焊盤距離（或焊盤數(shù)）+元件外形尺寸。電阻電容的貼片封裝：英制單位的名稱為“0402”，表示元件的外形長×寬為0.04×0.02inch，如圖所示。公制單位的名稱為“RESC1005L”表示元件的外形長×寬為1.0×0.5mm，如圖所示1.1.3常見元器件及其封裝元件類型+焊盤距離（或焊盤數(shù)）+元件外形尺寸。LED、徑向極性電容類元件封裝:英制單位名稱為“RB.2/.4”，表示兩個(gè)管腳焊盤的間距為0.2英寸（200mil=5mm），元件直徑為0.4英寸(400mil=10mm)。RB.1/.2RB.2/.41.1.3常見元器件及其封裝元件類型+焊盤距離（或焊盤數(shù)）+元件外形尺寸。CAPPR2-5x6.8同樣表示徑向極性電容類元件封裝，但為公制單位，表示焊盤間距2mm，包含“+”號(hào)輪廓為5X6.8mm的圓形尺寸CAPPR5-4x5，表示焊盤間距5mm，4×5表示元件輪廓直徑為4mm，包括焊盤長度為5mm。CAPPR2-5x6.8CAPPR5-4x51.1.3常見元器件及其封裝元件類型+焊盤距離（或焊盤數(shù)）+元件外形尺寸。DIP-16表示雙列直插式元件的封裝，兩列共16個(gè)引腳SOP-14為與DIP對(duì)應(yīng)的小型貼片封裝，共14個(gè)引腳1.2PCB設(shè)計(jì)軟件1.2.1ORCADCapture軟件1.2.2PowerPCB軟件1.2.3AltiumDesigner軟件1.2.1ORCADCapture軟件ORCAD是一個(gè)混合名詞，來源于：俄勒岡(Oregon)+計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。早在工作于DOS環(huán)境的ORCAD4.0，它就集成了電路原理圖繪制、印制電路板設(shè)計(jì)、數(shù)字電路仿真、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等功能，而且它的界面友好且直觀，它的元器件庫也是所有EDA軟件中最豐富的，在世界上它一直是EDA軟件中的首選。1.2.2PowerPCB軟件PowerPCB系列軟件是由美國MentorGraphics公司主推的電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，也是目前在電子工程領(lǐng)域內(nèi)使用最廣泛、性能最優(yōu)秀的EDA軟件之一。是一個(gè)優(yōu)秀的印制電路板設(shè)計(jì)軟件。1.2.3AltiumDesigner軟件AltiumDesigner是一款綜合電子產(chǎn)品一體化開發(fā)所需的所有必須技術(shù)和功能的軟件，簡稱AD。AD包含所有設(shè)計(jì)任務(wù)所需工具：原理圖、電路仿真、信號(hào)完整分析、PCB設(shè)計(jì)等。1.3AltiumDesigner軟件的安裝與漢化1.3.1AD16軟件的安裝1.3.2AD16軟件的漢化AD16的下載自行在Altium公司的官網(wǎng)上下載，下載地址為：/下載AltiumDesigner16或其他AD版本的軟件或者在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的1.2節(jié)的“2任務(wù)概要”中下載1.3.1AD16軟件的安裝運(yùn)行主程序:只改盤符不改路徑！兩個(gè)一起改。方便后面軟件的破解。安裝過程中有提示修改電腦配置的，全部“選允許本程序所有操作”！1.3.1AD16軟件的安裝啟動(dòng)主程序

1.3.2AD16軟件的漢化菜單欄“DXP”→“Preferences……”→“General”選項(xiàng)→勾選√“UseLocalizedResources”→關(guān)閉、重啟軟件1.4認(rèn)識(shí)AD16軟件的設(shè)計(jì)環(huán)境1.4.1AD16的界面環(huán)境1.4.2工程文件的操作1.4.1AD16的界面環(huán)境菜單欄系統(tǒng)工具欄導(dǎo)航欄工作區(qū)面板工作區(qū)窗口面板標(biāo)簽已打開面板的選項(xiàng)卡面板選項(xiàng)卡工作窗口標(biāo)簽重設(shè)工作區(qū)面板的默認(rèn)狀態(tài)方法：點(diǎn)擊查看→桌面布局→Default。隱藏或固定工作面板的按鈕狀態(tài)欄：可選擇工作區(qū)面板元件庫工作區(qū)的面板可以通過拖拽，使其懸浮或者固定在主界面的某一側(cè)邊。1.4.1AD16的界面環(huán)境1.4.2工程文件的操作PCB工程文件原理圖文件PCB文件制造輸出文件設(shè)置文件庫文件PCB封裝庫原理圖庫FPGA工程文件自由文件工程文件：PCB工程文件*.PrjPCBFPGA工程文件*.PrjFpg集成庫工程 *.LibPkgAD16常見工程及文件類型（用擴(kuò)展名加以區(qū)分）：原理圖文件*.SchDoc電路版圖文件*.PcbDoc元件符號(hào)庫*.SchLib元件封裝庫*.PcbLib1.4.2工程文件的操作PCB作業(yè)（學(xué)生文件夾）工程1（文件夾）…工程n（文件夾）原理圖文件1PCB文件1…原理圖文件nPCB文件n…【注意】每個(gè)工程都要建立一個(gè)文件夾，以存放工程中的所有文檔1.PCB工程的創(chuàng)建與關(guān)閉新建文件夾“E