印制板设计与布线ppt课件

1、LOGO印制板设计与布线印制板设计与布线现代印制电路原理和工艺LOGOClick to edit Master text styles3.1 设计的普通原那么设计的普通原那么3.2 设计应思索的要素设计应思索的要素3.3 CAD设计技术设计技术LOGOClick to edit Master text styles3.1 设计的普通原那设计的普通原那么么v根据电路以及整机的装连要求，用单面即根据电路以及整机的装连要求，用单面即可完成全部互连时应运用单面印制电路板。可完成全部互连时应运用单面印制电路板。v在用单面印制电路板不能完成电路的全部在用单面印制电路板不能完成电路的全部互连情况下，必需思索

2、设计双面印制电路互连情况下，必需思索设计双面印制电路板板3.1.1 3.1.1 印制电路板的类型印制电路板的类型LOGOClick to edit Master text stylesv在以下情况下，要思索设计多层印制电路板：在以下情况下，要思索设计多层印制电路板：v(1)用双面印制电路板不能完成电路的全部互用双面印制电路板不能完成电路的全部互连，需求添加较多的跨接导线。连，需求添加较多的跨接导线。v(2)要求分量轻、体积小。要求分量轻、体积小。v(3)有高速电路。有高速电路。v(4)要求高可靠性。要求高可靠性。v(5) 简化印制电路板规划和照相底图设计。简化印制电路板规划和照相底图设计。LO

3、GOClick to edit Master text stylesv为了满足电子设备某些特殊装连的需求和为了满足电子设备某些特殊装连的需求和减轻分量、提高装连密度，有时要求采用减轻分量、提高装连密度，有时要求采用挠性印制电路挠性印制电路v印制电路板的导线要接受大电流或整块印印制电路板的导线要接受大电流或整块印制板的功耗很大，使其超越允许的任务温制板的功耗很大，使其超越允许的任务温度时，那么需设计具有金属芯或不凹面散度时，那么需设计具有金属芯或不凹面散热器的印制电路板。热器的印制电路板。LOGOClick to edit Master text styles3.12 3.12 坐标网络系统坐标

4、网络系统v在设计印制电路板时，要运用一种共同遵在设计印制电路板时，要运用一种共同遵守的坐标网络系统。按照守的坐标网络系统。按照GB0GB07878 的规定进展。的规定进展。LOGOClick to edit Master text styles3.1.3 3.1.3 设计放大比例设计放大比例v根据印制电路板尺寸精度的要求，照相底根据印制电路板尺寸精度的要求，照相底图按图按1 1：1 1或或2 2：1 1甚至甚至4 4：1 1的比例制造。印的比例制造。印制电路板的布设草图也按一样的比例绘制。制电路板的布设草图也按一样的比例绘制。v布设草图或照相底图最常用的放大比例是布设草图或照相底图最常用的放大

5、比例是 2 2：1 1，按这个比例布设的精度比较高，操，按这个比例布设的精度比较高，操作比较方便。作比较方便。LOGOClick to edit Master text styles3.1.43.1.4印制电路的消费条件印制电路的消费条件v设计印制电路板应思索并熟习消费条件。设计印制电路板应思索并熟习消费条件。3.1.53.1.5规范化规范化设计者必需运用并严厉遵守规范。设计者必需运用并严厉遵守规范。可以运用的规范有国际可以运用的规范有国际GBGB国际电工委会国际电工委会IEC TC52IEC TC52等有关规范等有关规范LOGOClick to edit Master text styles

6、3.1.63.1.6设计印制电路板所需的设计文件设计印制电路板所需的设计文件 2元件表元件表1电路图电路图 3元器件接线表元器件接线表4布设草图布设草图5机械加工图机械加工图LOGOClick to edit Master text styles (a) (b)图31 布设草图不同孔径大小的导线宽度的表示符号举例(a)孔径(mm)； (b)导线宽(mm)LOGOClick to edit Master text styles3.2 设计应思索的要素设计应思索的要素v设计印制电路应思索以下要素，选择适宜的设计印制电路应思索以下要素，选择适宜的基材。基材。v(1)(1)所采用的工艺所采用的工艺 v

7、(2)(2)印制电路板的类型印制电路板的类型v(3)(3)电性能电性能v(4)(4)机械性能机械性能v(5)(5)其他性能其他性能3.2.1 3.2.1 基材的选择基材的选择LOGOClick to edit Master text styles3.2.2 3.2.2 外表镀层和外表涂覆层得选择外表镀层和外表涂覆层得选择v1 1铜铜 要求铜镀层有良好的韧性和较高要求铜镀层有良好的韧性和较高的纯度的纯度99.5%99.5%。v2 2锡铅合金锡铅合金 锡铅合金中的锡含量必需锡铅合金中的锡含量必需在在50507070范围内，锡铅镀层的厚度为范围内，锡铅镀层的厚度为5 515m15m。v3 3金金 印

8、制电路板焊接面必需电镀纯金。印制电路板焊接面必需电镀纯金。1. 1. 金属镀层金属镀层LOGOClick to edit Master text stylesv4 4镀镍再镀金镀镍再镀金 镍的厚度应不低于镍的厚度应不低于5m5m，金的厚度普通不大于金的厚度普通不大于1m1m，v5 5其他金属镀层其他金属镀层 镍上镀钯、镍上镀铑、镍上镀钯、镍上镀铑、镍和金上镀佬、镀锡镍和镀钯镍合金等，镍和金上镀佬、镀锡镍和镀钯镍合金等，都可作为印制电路板的电接触镀层。都可作为印制电路板的电接触镀层。LOGOClick to edit Master text styles2. 2. 非金属涂覆层非金属涂覆层v1

9、1阻焊涂覆层阻焊涂覆层 用来防止非锡焊区在锡焊用来防止非锡焊区在锡焊时被润湿或导电图形之间产生乔接的涂覆时被润湿或导电图形之间产生乔接的涂覆层。层。v2 2可焊性涂覆层可焊性涂覆层 用作维护导电图形的可用作维护导电图形的可焊性的涂覆层。焊性的涂覆层。v3 3绝缘维护层绝缘维护层 通常用于挠性印制电路。通常用于挠性印制电路。LOGOClick to edit Master text styles3.2.3 3.2.3 机械设计原那机械设计原那么么v1 1 印制电路板的尺寸和外形要适宜于设备的空印制电路板的尺寸和外形要适宜于设备的空间要求间要求v2 2 印制电路板相互衔接方式由印制电路板的输印制电

10、路板相互衔接方式由印制电路板的输入与输出的端子数耐确定。入与输出的端子数耐确定。v3 3 装拆方便，便于测试和维修。装拆方便，便于测试和维修。v4 4 按散热效果不一样按散热效果不一样, ,必要时采取强迫冷却散热必要时采取强迫冷却散热措施。措施。v5 5屏蔽性屏蔽性1. 1.印制电路板的安装在电子设备中的机械设计原那么印制电路板的安装在电子设备中的机械设计原那么LOGOClick to edit Master text styles3.2.4 3.2.4 印制电路板的构造尺寸印制电路板的构造尺寸v1.1.尺寸尺寸 普通根据元、器件的规划情况，确普通根据元、器件的规划情况，确定印制电路板的最正确

11、开关的尺寸定印制电路板的最正确开关的尺寸v2. 2. 厚度厚度 印制电路板的厚度取决于所选用基印制电路板的厚度取决于所选用基材的厚度。材的厚度。v3. 3. 弓曲和扭曲弓曲和扭曲 印制板的两面布设类似的印制板的两面布设类似的图形面积来抵消应力防止弓曲和扭曲图形面积来抵消应力防止弓曲和扭曲 LOGOClick to edit Master text styles3.2.5 3.2.5 孔孔v元器件装连孔直径由元器件引线截面的尺寸所元器件装连孔直径由元器件引线截面的尺寸所决议。应思索以下要素：决议。应思索以下要素：v1 1采用规范的孔尺寸和公差，而且要使同采用规范的孔尺寸和公差，而且要使同一块印制

12、电路板上孔尺寸的种类最少一块印制电路板上孔尺寸的种类最少. .v2 2孔与元件引线之间必需有一定的间隙，孔与元件引线之间必需有一定的间隙，使元器件引线能顺利地插入孔内使元器件引线能顺利地插入孔内. . v3 3金属化孔的间隙那么要适当。金属化孔的间隙那么要适当。1. 1. 元、器件装连孔直径确实定元、器件装连孔直径确实定LOGOClick to edit Master text stylesv2.2.间距间距v 孔间距至少不得小于印制电路板的厚度。孔间距至少不得小于印制电路板的厚度。v3.3.印制电路板边缘的间隔印制电路板边缘的间隔v 孔壁到印制电路板边缘的最小间隔应大孔壁到印制电路板边缘的最

13、小间隔应大于于 印制电路板的厚度。印制电路板的厚度。v4.4.金属化孔孔径与印制电路板的厚度比金属化孔孔径与印制电路板的厚度比v 孔径与板厚之比普通不应小于孔径与板厚之比普通不应小于1/31/3。v5.5.形孔形孔v 除特殊要求外，普通应防止设计异形孔。除特殊要求外，普通应防止设计异形孔。LOGOClick to edit Master text styles3.2.6 3.2.6 衔接盘衔接盘v1.1.衔接盘的尺寸衔接盘的尺寸v衔接盘的尺寸与钻孔设备、钻孔孔径、最衔接盘的尺寸与钻孔设备、钻孔孔径、最小孔环宽度、层间允许偏向、孔位允许偏向小孔环宽度、层间允许偏向、孔位允许偏向以及导线宽度允许偏

14、向等要素有关。以及导线宽度允许偏向等要素有关。钻孔直径(mm)0.40.50.60.80.91.01.31.62.0最小连接盘直径(mm)级1.01.01.21.31.41.51.82.53.0级1.21.21.51.82.02.53.03.54.0表表3-3 钻孔直径与最小衔接盘直径钻孔直径与最小衔接盘直径LOGOClick to edit Master text stylesv2.2.衔接盘的外形衔接盘的外形v根据不同的要求选择不同外形的衔接盘。根据不同的要求选择不同外形的衔接盘。圆形衔接盘用的最多。有时，为了添加衔圆形衔接盘用的最多。有时，为了添加衔接盘的黏附强度，也采用正方形、椭圆形接

15、盘的黏附强度，也采用正方形、椭圆形和长圆形等衔接盘。和长圆形等衔接盘。LOGOClick to edit Master text styles (a) (b) (c) (d)图33 衔接盘的外形a圆形衔接盘；b正方形衔接盘；c长圆形衔接盘；d椭圆形衔接盘LOGOClick to edit Master text styles3.2.7 3.2.7 印制导线印制导线v1. 1. 印制导线的外形印制导线的外形v由于导线本身能够接由于导线本身能够接受附加的机械应力以受附加的机械应力以及部分高压引起的放及部分高压引起的放电作用，因此，应尽电作用，因此，应尽能够防止出现尖角或能够防止出现尖角或锐角拐弯。

16、锐角拐弯。(a) (b)图34 导线的外形a防止采用；b优先采用LOGOClick to edit Master text styles2.2.印制导线的宽度印制导线的宽度印制电路板的电源线和接地线的载流量较大，印制电路板的电源线和接地线的载流量较大，必需有足够的宽度和厚度。有关载流导线必需有足够的宽度和厚度。有关载流导线的设计，将载下一节中表达。的设计，将载下一节中表达。3.3.印制导线的长度印制导线的长度由于导线的寄生电感和电容与导线的长度成由于导线的寄生电感和电容与导线的长度成正比，一切的导线都应尽能够短。正比，一切的导线都应尽能够短。LOGOClick to edit Master t

17、ext styles4.4.印制导线的间距印制导线的间距相邻导线间的最小间距主要取决于以下要素：相邻导线间的最小间距主要取决于以下要素：1 1相邻导线的峰值电压；相邻导线的峰值电压；2 2大气压力最大海拔任务高度；大气压力最大海拔任务高度；3 3所采用的外表涂覆层特性；所采用的外表涂覆层特性；4 4电容耦合参数等。电容耦合参数等。LOGOClick to edit Master text styles3.2.8 3.2.8 印制插头印制插头插头设计图给出接触片的插头设计图给出接触片的长度和宽度、长度和宽度、各接触片间的中心间隔、各接触片间的中心间隔、定位槽的中心位置、定位槽的中心位置、定位槽的

18、宽度及公差、定位槽的宽度及公差、定位槽的深度等定位槽的深度等图35 典型的印制插头LOGOClick to edit Master text styles3.2.9 3.2.9 电气性能电气性能v1.1.印制导线的电阻印制导线的电阻v印制导线的电阻普通可以不予思索。特殊印制导线的电阻普通可以不予思索。特殊电路中，规定了印制导线的最大允许电阻，电路中，规定了印制导线的最大允许电阻，印制导线的电阻由下式计算：印制导线的电阻由下式计算：v v R=L/A R=L/Av LOGOClick to edit Master text stylesv印制导线的电阻随温印制导线的电阻随温度升高而增大度升高而增

19、大v R1=R01+CT(T1-T0)R1=R01+CT(T1-T0)图3-6 印制导线的电阻LOGOClick to edit Master text stylesv2.2.金属化孔电阻金属化孔电阻v金属化孔电阻值与金属化孔电阻值与v孔径大小、孔径大小、v镀层厚度、镀层厚度、v印制电路板厚度有关。印制电路板厚度有关。图3-7 金属化孔电阻LOGOClick to edit Master text stylesv 对于对于1.6mm1.6mm厚的双面印制电路板，金属孔的电阻普通应小厚的双面印制电路板，金属孔的电阻普通应小于于0.5 m0.5 m。对于同样厚度的多层印制电路板，金属化孔。对于同样

20、厚度的多层印制电路板，金属化孔的电阻应小于的电阻应小于0.3 m0.3 m，才干保证内层互连的可靠性。，才干保证内层互连的可靠性。LOGOClick to edit Master text stylesv4.4.电感电感v1 1直线电感直线电感v 印制导线可以近似的看作是矩形导线，其印制导线可以近似的看作是矩形导线，其电感的计算公式为：电感的计算公式为：)224. 05 . 02(log002. 0ltWtWllLLOGOClick to edit Master text stylesv2 2多匝圆形螺旋线圈的电感多匝圆形螺旋线圈的电感v多匝圆形螺旋线圈的电感可由下式计算：多匝圆形螺旋线圈的电

21、感可由下式计算：v v CaaNL8log0215. 03/5LOGOClick to edit Master text stylesv3 3正方形螺旋线圈的电感正方形螺旋线圈的电感v 正方形螺旋线圈的电感大约是圆形螺旋正方形螺旋线圈的电感大约是圆形螺旋线圈的线圈的1.21.2倍。用下式计算：倍。用下式计算：v v H H caNLlog0241. 03/5LOGOClick to edit Master text stylesv3.3.电容电容v 印制电路板基材与双面的印制导线，可印制电路板基材与双面的印制导线，可看作是一个电容器，其电容可用平板电容看作是一个电容器，其电容可用平板电容器的计

22、算公式粗略地计算：器的计算公式粗略地计算：)(886. 0pFbACrLOGOClick to edit Master text stylesv5.5.衰减与损耗衰减与损耗v高频传输线的衰减与损耗主要由印制导线高频传输线的衰减与损耗主要由印制导线的集肤效应、介质损耗和电能的辐射产生。的集肤效应、介质损耗和电能的辐射产生。为了减小集肤效应损耗，应采用介电常数为了减小集肤效应损耗，应采用介电常数较低的基材；在给定特性阻抗的情况下，较低的基材；在给定特性阻抗的情况下，运用较宽的印制导线。运用较宽的印制导线。LOGOClick to edit Master text stylesv6.6.载流量载流量

23、v载流导线中的电路比信号线中的电流能够载流导线中的电路比信号线中的电流能够要大假设干个数量级，因此，在设计载流要大假设干个数量级，因此，在设计载流导线时，要思索电流产生的温升或热耗，导线时，要思索电流产生的温升或热耗，并由此确定导线的宽度和厚度。并由此确定导线的宽度和厚度。LOGOClick to edit Master text styles图图3-8 印制导线温升与导线宽度和负载电流的关系印制导线温升与导线宽度和负载电流的关系(a)导线宽度18m (b) 导线宽度25m (c) 导线宽度70m (d) 导线宽度105m LOGOClick to edit Master text style

24、sv3 3双面或多层印制电路板的导线温升双面或多层印制电路板的导线温升v 通常采用以下两种估算法计算温升。通常采用以下两种估算法计算温升。v1)1)方法一：估算每个单层的温升，然后再方法一：估算每个单层的温升，然后再把每个单层的温升相加。把每个单层的温升相加。v2 2方法二：用下式计算温升：方法二：用下式计算温升：lWPT2LOGOClick to edit Master text styles3.2.10 3.2.10 可燃性可燃性v保证印制板平安性的措施有：保证印制板平安性的措施有：v1)选择自熄性的基材，可防止印制电路板选择自熄性的基材，可防止印制电路板继续熄灭。继续熄灭。v2)相邻导线

25、之间和导线与导电金属零件之相邻导线之间和导线与导电金属零件之间坚持较大的间隔，可防止飞弧或短路。间坚持较大的间隔，可防止飞弧或短路。v3)载流印制导线应有足够的宽度。载流印制导线应有足够的宽度。LOGOClick to edit Master text stylesv 4)设置保险丝，或具有类似功能的电子电设置保险丝，或具有类似功能的电子电路。路。v 5)选用在热条件下使电路开路的元件。选用在热条件下使电路开路的元件。v 6)控制印制电路板和控制印制电路板和“危险元件危险元件v 7)经过安装热屏蔽或其他器件，防止印制经过安装热屏蔽或其他器件，防止印制电路板熄灭。电路板熄灭。LOGOClick

26、to edit Master text styles3.3 CAD设计技术设计技术vCADCAD计算机辅助设计技术在国家建立各计算机辅助设计技术在国家建立各行各业起着重要作用。行各业起着重要作用。v目前，电子工程技术人员可以在计算机上目前，电子工程技术人员可以在计算机上利用已商品化的电子利用已商品化的电子CAD/CAMCAD/CAM软件来辅助设软件来辅助设计、辅助消费印制电路板。由计算机画图，计、辅助消费印制电路板。由计算机画图，又由计算机自动布线到带有智能性的模拟又由计算机自动布线到带有智能性的模拟仿真自动布线仿真自动布线LOGOClick to edit Master text style

27、s 图3-9 印制板CAD设计流程图 LOGOClick to edit Master text styles3.3.23.3.2原理图的设计原理图的设计v1. 1. 原理图的建立原理图的建立v原理图的产生普通视为原理图的产生普通视为PCBPCB消费过程的第一步，消费过程的第一步，它也是电子工程技术人员对产品想象的详细它也是电子工程技术人员对产品想象的详细实现，是由许多逻辑元件经过不同的逻辑衔实现，是由许多逻辑元件经过不同的逻辑衔接而组成。接而组成。LOGOClick to edit Master text styles图图3-15 逻辑元件建立流程的表示图逻辑元件建立流程的表示图LOGOCl

28、ick to edit Master text styles3.3.3 PCB3.3.3 PCB图的设计图的设计v1.1.物理元件的建立物理元件的建立v2. 2. 特殊物理元件的建立特殊物理元件的建立v3. 3. 详细印制板设计文件的建立详细印制板设计文件的建立v4. PCB4. PCB设计中的规划设计中的规划LOGOClick to edit Master text stylesv规划的方式分两种，一种是交互式规划，规划的方式分两种，一种是交互式规划，另一种是自动规划，普通是在自动规划的另一种是自动规划，普通是在自动规划的根底上用交互式规划进展调整，在规划时根底上用交互式规划进展调整，在规划

29、时还可以根据走线的情况对门电路进展再分还可以根据走线的情况对门电路进展再分配，将两个门电路进展交换，使其成为便配，将两个门电路进展交换，使其成为便于布线的最正确规划。于布线的最正确规划。LOGOClick to edit Master text stylesv1 1按功能块进展规划按功能块进展规划v2 2按电路的特性进展规划按电路的特性进展规划v3 3外表贴装元件外表贴装元件SMISMI的双面规划的双面规划v4 4参照布线网格规划参照布线网格规划v5 5参照产品构造，元件温度规划参照产品构造，元件温度规划v6 6思索整体美观思索整体美观v7 7规划的检查规划的检查LOGOClick to ed

30、it Master text stylesv5. PCB5. PCB设计中的布线设计中的布线v在整个在整个PCBPCB中，以布线的设计过程限定最高，中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细，任务量最大。技巧最细，任务量最大。vPCBPCB布线有单面布线、双面布线和多层布线。布线有单面布线、双面布线和多层布线。v布线的方式也有两种：自动布线和交互式布线的方式也有两种：自动布线和交互式布线布线LOGOClick to edit Master text stylesv1 1电源、地线的处置电源、地线的处置v把电源、地线所产生的噪音干扰降到最低把电源、地线所产生的噪音干扰降到最低限，以保证产品的质量。在

31、印制板上把没限，以保证产品的质量。在印制板上把没被用上的地方都与地相连作为地线用被用上的地方都与地相连作为地线用. .LOGOClick to edit Master text stylesv2 2数字电路与模拟电路的共地处置数字电路与模拟电路的共地处置v在布线时就需求思索数字电路与模拟电路在布线时就需求思索数字电路与模拟电路之间相互关扰问题，特别时地线上的噪音之间相互关扰问题，特别时地线上的噪音干扰。干扰。LOGOClick to edit Master text stylesv3 3特殊信号线的处置特殊信号线的处置v1)1)存贮器布线存贮器布线图3-20 存储器布线的处置LOGOClick

32、 to edit Master text stylesv时钟线时钟线v有时需求两个时钟有时需求两个时钟延时一样，或有时延时一样，或有时间长度要求的，可间长度要求的，可以经过延伸信号线以经过延伸信号线的方式来实现的方式来实现图3-21 时钟线的处置防干扰线防干扰线有的信号线非常有的信号线非常 敏感，需对其作敏感，需对其作防干扰处置防干扰处置图3-22 防干扰线的处置LOGOClick to edit Master text stylesv雨滴形布线雨滴形布线v进展雨滴形布线时，普通要防止走直角或进展雨滴形布线时，普通要防止走直角或锐角，最好时走钝角或弧线。锐角，最好时走钝角或弧线。LOGOCli

33、ck to edit Master text stylesv在多层印制板布线时由于在多层印制板布线时由于在信号线层没有布完所剩下在信号线层没有布完所剩下的线又不多，可以思索在电的线又不多，可以思索在电地层上进展布线地层上进展布线在电地层上布信号线例如v4 4信号线布在电地层上信号线布在电地层上LOGOClick to edit Master text stylesv5 5大面积导体中衔接腿的处置大面积导体中衔接腿的处置v在大面积的接地电中，常用元器件的在大面积的接地电中，常用元器件的腿与其衔接，对衔接腿的处置需求一个综腿与其衔接，对衔接腿的处置需求一个综合的思索，就电气性能而言，元件腿的焊合的

34、思索，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好。盘与铜面满接为好。LOGOClick to edit Master text stylesv 6 6布线中网格系统的作用布线中网格系统的作用v 在许多在许多CADCAD系统中，布线是根据网格系统决议的，网络过系统中，布线是根据网格系统决议的，网络过密，通路虽然有所添加，但步进太小，图场的数据量过大，密，通路虽然有所添加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响，而有些道路是无机类电子产品的运算速度有极大的影响，而有些道路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的，或被安装孔、定位孔所效的，如被元件腿的焊盘占用的，或被安装孔、定位孔所占用的等。网络过疏，道路太少对布道率的影响极大，所占用的等。网络过疏，道路太少对布道率的影响极大，所以要有一愕疏密合理的网格系统来支持布线的进展。以要有一愕疏密合理的网格系统来支持布线的进展。v 规