PCB印刷电路板备课讲稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PCB印刷电路板-PCB印刷电路板设计要求怎样才能正确，可靠，合理的设计好HYPERLINK/view/926922.htmt_blank线路板，HYPERLINK/view/570855.htmt_blank电路板,HYPERLINK/view/3672.htmt_blankPCBHYPERLINK/view/130565.htmt_blank板，铝基板,高频板,PCB等等有以下几点建议。1、正确这是PCB印刷电路板设计最基本、最重要的要求，准确实现电原理图的连接关系，避免出现“短路”和“断路”这两个

2、简单而致命的错误。这一基本要求在手工设计和用简单CAD软件设计的PCB中并不容易做到，一般的产品都要经过两轮以上试制修改，功能较强的CAD软件则有检验功能，可以保证电气连接的正确性。2、可靠这是PCB设计中较高一层的要求。连接正确的电路板不一定可靠性好，例如板材选择不合理，板厚及安装固定不正确，元器件布局布线不当等都可能导致PCB不能可靠地工作，早期失效甚至根本不能正确工作。再如多层板和单、双面板相比，设计时要容易得多，但就可靠而言却不如单、双面板。从可靠性的角度讲，结构越简单，使用面越小，板子层数越少，可靠性越高。3、合理这是PCB设计中更深一层，更不容易达到的要求。一个印制板组件，从印制板

3、的制造、检验、装配、调试到整机装配、调试，直到使用维修，无不与印制板的合理与否息息相关，例如板子形状选得不好加工困难，引线孔太小装配困难，没留试点高度困难，板外连接选择不当维修困难等等。每一个困难都可能导致成本增加，工时延长。而每一个造成困难的原因都源于设计者的失误。没有绝对合理的设计，只有不断合理化的过程。它需要设计者的责任心和严谨的作风，以及实践中为断总结、提高的经验。4、经济这是一个不难达到、又不易达到，但必须达到的目标。说“不难”，板材选低价，板子尺寸尽量小，连接用直焊导线，表面涂覆用最便宜的，选择价格最低的加工厂等等，印制板制造价格就会下降。但是不要忘记，这些廉价的选择可能造成工艺性

4、，可靠性变差，使制造费用、维修费用上升，总体经济性不一定分理处，因此说“不易”。“必须”则是市场竞争的原则。竞争是无情的，一个原理先进，技术高新的产品可能因为经济性原因夭折。重点：1、要有合理的走向：如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高频/低频，高压/低压等，它们的走向应该是呈线形的(或分离)，不得相互交融。其目的是防止相互干扰。最好的走向是按直线，但一般不易实现，最不利的走向是环形，所幸的是可以设隔离带来改善。对于是直流，小信号，低电压PCB设计的要求可以低些。所以“合理”是相对的。2、选择好接地点：小小的接地点不知有多少工程技术人员对它做过多少论述，足见其重要性。一般情况下要求共点地，

5、如：前向放大器的多条地线应汇合后再与干线地相连等等。现实中，因受各种限制很难完全办到，但应尽力遵循。这个问题在实际中是相当灵活的。每个人都有自己的一套解决方案。如能针对具体的电路板来解释就容易理解。3、合理布置电源滤波/退耦电容：一般在原理图中仅画出若干电源滤波/退耦电容，但未指出它们各自应接于何处。其实这些电容是为开关器件(门电路)或其它需要滤波/退耦的部件而设置的，布置这些电容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。有趣的是，当电源滤波/退耦电容布置的合理时，接地点的问题就显得不那么明显。4、线条有讲究：有条件做宽的线决不做细；高压及高频线应园滑，不得有尖锐的倒角，拐弯也不得采用直角

6、。地线应尽量宽，最好使用大面积敷铜，这对接地点问题有相当大的改善。（一）PCB概念PCB=PrintedCircuitBoard印刷电路板PCB在各种电子设备中有如下功能。1.提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。2.实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接（信号传输）或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。3.为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。（二）PCB技术发展概要从1903年至今,若以PCB组装技术的应用和发展角度来看,可分为三个阶段通孔插装技术(THT)阶段PCB1.金属化孔的作用：(1).电气互连-信号传输(2).支撑元器件

7、-引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小a.引脚的刚性b.自动化插装的要求2.提高密度的途径(1)减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制，孔径0.8mm(2)缩小线宽/间距：0.3mm0.2mm0.15mm0.1mm(3)增加层数：单面双面4层6层8层10层12层64层表面安装技术（SMT）阶段PCB1.导通孔的作用：仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的小，堵上孔也可以。2.提高密度的主要途径.过孔尺寸急剧减小：0.8mm0.5mm0.4mm0.3mm0.25mm.过孔的结构发生本质变化：a.埋盲孔结构优点：提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、改善了特性阻抗控制

8、，减小了串扰、噪声或失真（因线短，孔小）b.盘内孔（holeinpad）消除了中继孔及连线薄型化：双面板：1.6mm1.0mm0.8mm0.5mmPCB平整度：a.概念：PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。b.PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果c.连接盘的表面涂层：HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU芯片级封装(CSP)阶段PCBCSP以开始进入急剧的变革于发展其之中,推动PCB技术不断向前发展，PCB工业将走向激光时代和纳米时代.印刷电路板（Printedcircuitboard，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们

9、也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductorpattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。导线（ConductorPattern）为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB（单面板）上，

10、零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（ComponentSide）与焊接面（SolderSide）。如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF（ZeroInsertionForce，零拨插力式）插座，它可以让零件（这里指的是CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进零件后将其固定。ZIF插座如果要将两

11、块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接头（edgeconnector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。边接头（俗称金手指）PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆（soldermask）的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silkscreen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示

12、出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面PCB的种类单面板（Single-SidedBoards）我们刚刚提到过，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板（Single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交*而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。双面板（Double-SidedBoards）这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的桥梁叫做导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小

13、洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。多层板（Multi-LayerBoards）为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的

14、各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。我们刚刚提到的导孔（via），如果应用在双面板上，那么一定都是打穿整个板子。不过在多层板当中，如果您只想连接其中一些线路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。埋孔（Buriedvias）和盲孔（Blindvias）技术可以避免这个问题，因为它们只穿透其中几层。盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。所以我们将各层分类为信号层（Signal），电源层（Power）或是地线层（Ground）。

15、如果PCB上的零件需要不同的电源供应，通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层。Protel99SE所提供的工作层大致可以分为7类:SignalLayers(信号层)、InternalPlanes(内部电源/接地层)、MechanicalLayers(机械层)、Masks(阻焊层)、Silkscreen(丝印层)、Others(其他工作层面)及System(系统工作层)，在PCB设计时执行菜单命令Design设计/Options.选项可以设置各工作层的可见性。1.SignalLayers(信号层)Protel99SE提供有32个信号层，包括TopLayer(顶层)、BottomLayer(底层

16、)、MidLayer1(中间层1)、MidLayer2(中间层2)MidLayer30(中间层30)。信号层主要用于放置元件(顶层和底层)和走线。信号层是正性的，即在这些工作层面上放置的走线或其他对象是覆铜的区域。2.InternalPlanes(内部电源/接地层)Protel99SE提供有16个内部电源/接地层(简称内电层):InternalPlane1InternalPlane16，这几个工作层面专用于布置电源线和地线。放置在这些层面上的走线或其他对象是无铜的区域，也即这些工作层是负性的。每个内部电源/接地层都可以赋予一个电气网络名称，印制电路板编辑器会自动地将这个层面和其他具有相同网络名

17、称(即电气连接关系)的焊盘，以预拉线的形式连接起来。在Protel99SE中。还允许将内部电源/接地层切分成多个子层，即每个内部电源/接地层可以有两个或两个以上的电源，如+5V和+l5V等等。3.MechanicalLayers(机械层)Protel99SE中可以有16个机械层:Mechanical1Mechanical16，机械层一般用于放置有关制板和装配方法的指示性信息，如电路板物理尺寸线、尺寸标记、数据资料、过孔信息、装配说明等信息。4.Masks(阻焊层、锡膏防护层)在Protel99SE中，有2个阻焊层:TopSolder(顶层阻焊层)和(BottomSolder(底层阻焊层)。阻焊

18、层是负性的，在该层上放置的焊盘或其他对象是无铜的区域。通常为了满足制造公差的要求，生产厂家常常会要求指定一个阻焊层扩展规则，以放大阻焊层。对于不同焊盘的不同要求，在阻焊层中可以设定多重规则。Protel99SE还提供了2个锡膏防护层，分别是TopPaste(顶层锡膏防护层)和(BottomPaste(底层锡膏防护层)。锡膏防护层与阻焊层作用相似，但是当使用hotre-follow(热对流)技术来安装SMD元件时，锡膏防护层则主要用于建立阻焊层的丝印。该层也是负性的。与阻焊层类似，我们也可以通过指定一个扩展规则，来放大或缩小锡膏防护层。对于不同焊盘的不同要求，也可以在锡膏防护层中设定多重规则。5

19、.Silkscreen(丝印层)Protel99SE提供有2个丝印层，TopOverlay(顶层丝印层)和BottomOverlay(底层丝印层)。丝印层主要用于绘制元件的外形轮廓、放置元件的编号或其他文本信息。在印制电路板上，放置PCB库元件时，该元件的编号和轮廓线将自动地放置在丝印层上。6.Others(其他工作层面)在Protel99SE中，除了上述的工作层面外，还有以下的工作层：?KeepOutLayer(禁止布线层)禁止布线层用于定义元件放置的区域。通常，我们在禁止布线层上放置线段(Track)或弧线(Arc)来构成一个闭合区域，在这个闭合区域内才允许进行元件的自动布局和自动布线。注

20、意：如果要对部分电路或全部电路进行自动布局或自动布线，那么则需要在禁止布线层上至少定义一个禁止布线区域。?Multilayer(多层)该层代表所有的信号层，在它上面放置的元件会自动地放到所有的信号层上，所以我们可以通过MultiLayer，将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所有的信号层上。?Drillguide(钻孔说明)?Drilldrawing(钻孔视图)Protel99SE提供有2个钻孔位置层，分别是Drillguide(钻孔说明)和Drilldrawing(钻孔视图)，这两层主要用于绘制钻孔图和钻孔的位置。DrillGuide主要是为了与手工钻孔以及老的电路板制作工艺保持兼容，而对于现代的

21、制作工艺而言，更多的是采用DrillDrawing来提供钻孔参考文件。我们一般在DrillDrawing工作层中放置钻孔的指定信息。在打印输出生成钻孔文件时，将包含这些钻孔信息，并且会产生钻孔位置的代码图。它通常用于产生一个如何进行电路板加工的制图。这里提醒大家注意:(1)无论是否将DrillDrawing工作层设置为可见状态，在输出时自动生成的钻孔信息在PCB文档中都是可见的。(2)DrillDrawing层中包含有一个特殊的.LEGEND字符串，在打印输出的时候，该字符串的位置将决定钻孔制图信息生成的地方。7、System（系统工作层）?DRCErrors(DRC错误层)用于显示违反设计规

22、则检查的信息。该层处于关闭状态时，DRC错误在工作区图面上不会显示出来，但在线式的设计规则检查功能仍然会起作用。?Connections(连接层)该层用于显示元件、焊盘和过孔等对象之间的电气连线，比如半拉线(BrokenNetMarker)或预拉线(Ratsnest)，但是导线(Track)不包含在其内。当该层处于关闭状态时，这些连线不会显示出来，但是程序仍然会分析其内部的连接关系。?PadHoles(焊盘内孔层)该层打开时，图面上将显示出焊盘的内孔。?ViaHoles(过孔内孔层)该层打开时，图面上将显示出过孔的内孔。?VisibleGrid1(可见栅格1)?VisibleGrid2(可见栅格2)这两项用于显示栅格线，它们对应的栅格间距可以通过如下方法进行设置:执行菜单命令Design/Options.，在弹出的对话框中可以在Visible1和Visiblc2项中进行可见