計算機輔助電路設計Protel課程描述：

本章主要介紹印制電路板的基礎知識、加工制作方法、印制電路板的布局原則和布線原則以及印制電路板的設計流程。

本章的學習是進行印制電路板設計的基礎。作為一個好的PCB設計師，應充分了解各種覆銅板、元器件的特性、特點；并熟練掌握印制電路板的布局原則和布線原則。

第6章印制電路板設計基礎

知識點及技能點

▲

了解印制電路板的概念、種類及作用

▲

熟悉并初步理解印制電路板的基本組件

▲

掌握印制電路板的布局、布線原則

▲

掌握印制電路板設計流程

6.1印制電路板概述

6.1.1

印制電路板的概念

所謂印制電路板，也稱印制線路板（PrintedCircuitBoard，簡稱PCB）。它是指在絕緣基材上，按預先設計，制成的一定尺寸板，在其上面至少有一個導電圖形或印制元件以及所設計好的孔，以實現(xiàn)元器件之間的電氣互連。

原始的電路板

單面敷銅板

雙面敷銅板

多層敷銅板

6.1.2印制電路板的發(fā)展

A、按基板材料劃分：

剛性印制電路板

酚醛紙質(zhì)層壓板

環(huán)氧紙質(zhì)層壓板

聚酯玻璃氈層壓板

環(huán)氧玻璃布層壓板

柔性印制電路板

聚酯薄膜

聚酰亞胺薄膜

氟化乙丙烯薄膜

6.1.3印制電路板的種類

提供電路中的各種元器件裝配、固定必要的機械支撐

提供各元件間的布線，實現(xiàn)電路的電氣連接。

提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等

為自動焊錫提供阻焊圖形

為元件插裝、檢查及調(diào)試提供識別字符或圖形6.1.4印制電路板的作用

具有重復性

電路板的可預測性

信號可以沿導線任一點直接進行測試，而不會因?qū)Ь€接觸引起短路

電路板的焊點可以在一次焊接過程中大部分焊完。6.1.5印制電路板的優(yōu)點

焊盤（Pad）

用于固定元器件管腳或引出連線、測試線等

有圓形、方形等多種形狀

分為針腳式及表面貼片式兩大類

銅膜導線（Track）

過孔（Via）

用于連接不同層面上的銅膜導線

形狀只有圓形，主要參數(shù)有孔的外徑和鉆孔尺寸

板層（Layer）

分為敷銅層和非敷銅層

敷銅層包括頂層、底層、中間層、電源層和地線層

6.1.6PCB的基本組件

元件封裝（Footprint）

元器件的封裝是指實際元器件焊接到電路板時所指示的外觀和焊點位置，僅是空間的概念

元器件封裝分為兩大類：針腳式和表面粘著式（SMD）

元器件封裝的編號：元件類型+焊點距離（焊點數(shù)）+元件外型尺寸

常用元件的封裝

電阻

A、加工方法

減成法工藝

加成法工藝

B、工藝流程

單面印制電路板工藝流程：下料→絲網(wǎng)漏印→腐蝕→去除印料→孔加工→絲印標記→涂阻焊劑→成品

多層印制電路板工藝流程：內(nèi)層材料處理→定位孔加工→表面清潔處理→印制內(nèi)層銅膜走線及圖形→腐蝕→層壓前處理→內(nèi)外層材料層壓→孔加工→孔金屬化→制外層圖形→鍍耐腐蝕可焊金屬→去處感光膠→腐蝕插頭鍍金→外形加工→熱熔→絲印標記→涂阻焊劑→成品6.1.7印制板的制作6.2印制電路板的基本設計原則

6.2.1設計整體考慮

可靠性

工藝性

經(jīng)濟性

6.2.2印制電路板尺寸及板層選取原則

電路板尺寸應合理

在滿足電氣功能要求的前提下，應盡可能選用層數(shù)較少的電路板

B、元件排列其他原則

信號流向布局原則

按照信號的流向排放電路各個功能單元的位置

元件的布局應便于信號流通，使信號盡可能保持一致的方向

抑制熱干擾原則

發(fā)熱元件應安排在有利于散熱的位置，必要時可以單獨設置散熱器

將發(fā)熱較高的元件分散開來，使單位面積熱量減小

在空氣流動的方向上，將對熱敏感元件排列在上游位置，或遠離發(fā)熱區(qū)

抑制電磁干擾原則

對干擾源以及對電磁感應較靈敏的元件進行屏蔽或濾波，屏蔽罩應良好接地

加大干擾源與對電磁感應較靈敏元件之間的距離

盡量避免高低壓器件相互混雜，避免強弱信號器件交錯在一起

縮短高頻元件和大電流元件之間的連線，設法減少分布參數(shù)的影響

對于高頻電路，輸入和輸出元件應盡量遠離

數(shù)字邏輯電路盡可能選用低速元件

在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時，操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC浪涌吸收電路來吸收放電電流

CMOS元件的輸入阻抗很高，且易受感應，因此對不使用的端口要進行接地或接正電源處理

提高機械強度原則

應留出固定支架、安裝螺孔、定位螺孔和連接插座所用的位置

電路板的最佳形狀是矩形（長寬比為

3:2或4:3），當板面尺寸大于200mmＸ150mm時，應考慮板所受的機械強度

A、印制電路板布線的一般原則

信號線高、低電平懸殊時，要加大導線的間距；在布線密度比較低時，可加粗導線，信號線的間距也可適當加大

印制導線如果需要進行屏蔽，在要求不高時，可采用印制屏蔽線，即包地處理。對于多層板，一般通過電源層和地線層的使用，既解決電源線和地線的布線問題，又可以對信號線進行屏蔽

6.2.4印制電路板布線原則B、印制電路板布線的其他原則

電源、地線的布設原則

－盡量加寬電源和地線，地線寬度應大于電源寬度－在印制電路板上應盡可能多地保留銅箔做地線，這樣傳輸特性和屏蔽作用將得到改善，并且起到減少分布電容的作用。數(shù)字電路和模擬電路的布線

－數(shù)字電路工作頻率較高，布線應考慮分布參數(shù)的影響。－模擬電路的敏感性強，易受干擾，特別注意弱信號放大電路部分的布線要盡量縮短線條的長度，減小平行布線長度。－模擬電路與數(shù)字電路的電源地線應分開排布，在電源入口處單點匯集，這樣可以減小模擬電路與數(shù)宇電路之間的相互影響與干擾。

大面積敷銅主要有兩種作用

用于屏蔽來減小外界干擾

作用是利于散熱

使用大面積敷銅應局部開窗口，防止長時間受熱時，銅箔與基板間的粘合劑產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體無法排除，熱量不易散發(fā)，以致產(chǎn)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象6.2.6大面積敷銅6.3印制電路板設計流程

準備電路原理圖

規(guī)劃印制版

印制板參數(shù)設置

載入元器件封裝庫及網(wǎng)絡表

元件布局

自動布線

手工調(diào)整布線

設計規(guī)則檢查（DRC）

保存及輸出電路板

重點和難點

◆印制電路板的基本組件

◆電路板的布局原則及布線原則

◆印制電路板的設計流程

本章小結(jié)

印制電路板按導電圖層劃分有單面板、雙面板和多層板；按基材劃分有剛性印制電路板、撓性印制電路板和剛--撓性印制電路板。電路板的組成元素有焊盤、過孔、銅膜導線、板層、元件封裝等等。

印制電路板的加工制作方法主要有減成法工藝和加成法工藝。

本章重點講述了印制電路板的布局原則和布線原則，以及印制電路板的設計流程。

本章的學習是進行印制電路板設計的基礎。作為一個好的PCB設計師，應充分了解各種覆銅板、元器件的特性、特點；并熟練掌握印制電路板的布局原則和布線原則。

作業(yè)及練習1．填空題

（1）印制電路板英文全稱是

，縮寫為

。（2）印制電路板根據(jù)導電板層劃分有

印制電路板，

印制電路板以及

印制電路板。（3）印制電路板根據(jù)基板材料劃分有

印制電路板，

印制電路板以及

印制電路板。（4）高頻布線，走線方式應按照

角拐彎，這樣可以減小高頻信號的輻射和相互間的耦合。

2．判斷題

（1）單面板比多層板加工容易。

（

）（2）為使電路板更加美觀，布線應盡可能平行布置。（

）（3）元件的布局應便于信號流通，使信號盡可能保持一致的方向。（）（4）在采用數(shù)字邏輯電路時，元件速度越高越好。

（

）（5）元件封裝是和元件一一對應的，不能混用。

（

）

3、選擇題（1）元件封裝按安裝形式分為（

）大類。A、三B、兩C、四D、五（2）元件封裝英文名稱為（

）