第5讲印制电路板设计基础
DXP中的Layer:
PCB编辑器中都有一个独立的层面(Layers)与之相对应,电路板 设计者通过层面给电路板厂家提供制作该板所需的印制参数。
印制电路板的基本元素-层
类型:
Signal Layer(信号层) Internal plane(内部电源层) Mechanical Layer(机械层) Solder Mark & Paste Mark(阻焊层及助焊层) SilkScreen(丝印层)、Others(其它层)。 PCB编辑器,执行【Design】/【Board Layers…】命令,可根据设计需 要在相应板层后面的复选框中打上“√”,选中该项,以便显示该层面。
第 5章
印制电路板设计基础
本章要点
● 印制电路板基础知识 ● 印制电路板的概念 ●印制电路板结构
●印制电路板的组成元素 ● PCB编辑器 ● 印制电路板设计流程
印制电路板基础
印制电路板概念
Printed Circuit Board,简称PCB 指在绝缘基材上,用印制的方法制成导电
线路和元件封装,以实现元器件之间的电 气互连。 印制电路板的层数由铜覆层来决定。通常 是单层板、双层板和多层板。
印制电路板中的组成元素
PCB 板包含一系列元器件封装、由印刷电路板材料支 持并通过铜箔层进行电气连接的电路板,还有在印刷 电路板表面对PCB板起注释作用的丝印层等。 元件封装 铜膜导线与飞线 焊盘 过孔 层
PCB设计的几个重要概念
过孔
焊盘
覆铜
注:绿色的一层是阻焊漆
丝印层
字符
焊盘 元器件符号轮廓 过孔
Small outline J-lead Package
SIP
J型引脚小外形封装
Dual In-Line Package 双列直插式封装
管壳的外观,引脚形状,封装
印制电路板的基本元素—铜膜导线与飞线
铜膜导线
板子上的敷铜经过蚀刻处理形成的一定宽度和形状的导线,分布在层上 连接各个焊点的金属线,用以实现电气连接。
RAD-0.3
RB7.6-15
二极管类元件
常用封装系列名称为DIODExx,其中xx表示两焊盘间距离。 DIODE-0.4 管脚之间距离为400mil 常用于小功率二极管 DIODE-0.7 管脚之间距离为700mil 常用于大功率二极管
DIODE-0.7
! 二极管为有极性元件,封装外形上画有短线的一端代表负端, 和实物二极管外壳上表示负端的白色或银色色环相对应。
印制电路板的基本元素—元件封装
元器件与元器件封装的关系
同种元件也可以有不同的封装 不同的元件可以共用同一个元件封装
8031、8255封装形式都是DIP40或电阻和电容;
原理图符号与元器件封装的对应关系
原理图符号的引脚序号和元器件封装的焊盘序号一一对应
附元器件与原理图符号关系:
一个元器件可以同时与不同的原理图符号相对应,如电阻。
单面板 单边布线。
双面板 两面敷铜,中间为绝缘层,两面均可布线。 通常在顶层放置元件,在顶层和底层两面进行走线。 一般需要由过孔或焊盘连通。
多层板 包括多个工作层面,一般指3层以上的电路板。 它在双面板的基础上加了内部电源层、接地层及多个 中间信号层。通常层数为偶数。
单面板(Single-Sided Boards)
双面板(Double-Sided Boards)
包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)两层,两 面敷铜,中间为绝缘层。双面板两面都可以布线,一般 需要由过孔或焊盘连通。双面板可用于比较复杂的电路, 但设计工作不比单面板困难,因此被广泛采用。
双面板
基板的上下两面均覆盖铜箔。上、下两面都含有导电图形。
多层板(4层)
穿透式过孔 盲过孔 隐蔽式过孔
上、下层是信号层(元件面和焊锡面) 在上、下两层之间还有电源层和地线层。 多层电路板,层与层间的电气连接通过元件引脚焊盘和金属化过孔实现。
引脚焊盘贯穿整个电路板。 用于实现不同层电气互连的金属化过孔最好也贯穿整个电路板,以方便
钻孔加工,在经过特定工艺处理后,不会造成短路。
常用的分立元件 电阻 电容 二极管类 晶体管类 可变电阻类等。
常用的集成电路的封装有 DIP — XX 等。
1mil =0.001inch= 0.0254mm
电阻类
轴对称式电阻类元件
常用封装为AXIAL — XX ,(AXIAL代表轴状,xx表示 两脚距离)
AXIAL-0.3----- AXIAL-1.0 AXIAL0.4 管脚之间距离为400mil
电容类
扁平封装 根据体积不同,从RAD-0.1~RAD-0.4可以作为无极性电容封装 RAD后面的数值表示两个焊点间的距离。 RAD-0.1管脚之间距离为100mil。
筒状封装 常用RBxx-xx作为有极性(电解)电容元件封装。 RB后的两个数字分别表示焊盘之间的距离和圆筒的直径,单位 是英寸。 RB7.6/15表示元件封装焊盘间距为7.6英寸,圆筒的直径为15英 寸。
原理图表示元件的电气连接; PCB表示元件的实际物理连接。
印刷电路板简介
PCB的主要功能:
固定电子零件
如今每一种电子 设备中几乎都会出现
印刷电路板
提供印刷电路板上各项零件的相互电气连接
印刷电路板
裸板也称“印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)”。
印制电路板样板
印制电路板结构
电阻的电气符号
AXIAL-0.3
AXIAL-0.4
电阻类
表面粘贴式 0402、0403、0805、1005、1206、1210等系列。 封装名分两部分:前两个数字表示元件长度,后 两个数字表示元件的宽度,单位为英寸。 0603——元件长度为0.06英寸、宽度为0.03英寸
封装0603示意图
元件封装与元件实物、原理图元件的对应关系
封装对焊盘大小、焊 盘间距、焊盘孔大小、 焊盘序号等参数有非常 严格的要求。 元器件的封装、元器 件实物、原理图元件引 脚序号三者之间必须保 持严格的对应关系,否 则直接关系到制作电路 板的成败和质量。
! 由于插入式元件封装的焊点导孔贯穿整个电路板,所以其焊点的 属性对话框中,Layer板层属性必须为 Multi Layer。
集成电路类
集成电路常见的封装是双列直插式封装,如图所示 为DIP-16的封装外形。
SOP
Small Outline Package 小外形封装
ZIP
Quad Flat PackagPein Grid Array PACkage 方型扁平式封装 插针网格阵列封装
QFP
PGA
SOJ
DIP QFJ
飞线
印制电路板的基本元素-焊盘
Pad (焊盘)
放置焊锡用来焊接元件的。 焊盘根据元件封装不同结构也不同:
可以是穿透多个不同的层 或在一个层内; 焊盘的形状有圆形、方形、八角形等,如图所示。 焊盘由两部分组成:焊盘直径和孔径直径。
图焊盘的形状
焊盘(Pad)和过孔(Via)
印制电路板的基本元素-过孔
Protel DXP PCB编辑器常用层面
➢Internal plane:内部电源层主要用于布置电源线及接地线。
➢ 分别为Plane1-n。Protel DXP PCB编辑器支持16个内部电源/接地层。 ➢ 内部电源/接地层通常是一块完整的铜箔,单独设置内部电源/接地层
飞线
PCB布线过程中的预拉线,表示元件间的连接关系。电路板设计在引入 网络表后,采用飞线指示元件之间连接关系。用导线连接后飞线消失。
印制电路板的基本元素—铜膜导线与飞线
区别: 飞线只是一种形式上、逻辑上的连接,没有电气意义; 导线有电气意义,物理连接。
两者关系:飞线指示导线的实际布置,导线实现飞线的意图。
元器件封装的编号 元件类型+焊点距离(焊点数)+元件外型尺寸 DIP-4表示双列直插式元件封装,4个焊盘引脚,两焊盘间的距 离为100mil; AXIAL-0.4表示轴状类元件封装(如电阻),引脚间距为400mil; RB7.6/15 表示极性电容性元件封装,引脚间距为7.62mm,零件 直径为15mm。 在制作电路板时必须知道元件的名称,同时也要知道该元件的 封装形式。
一面敷铜,另一面没有敷铜的电路板。单层板只能在 敷铜的一面布线,适用于简单的电路板。
单面PCB表面
单面PCB底面
单面板
图 单面、双面及多面印制电路板剖面
焊锡面:
单面板上的导电图形主要包括固定、连接元件引脚的焊盘 和实现元件引脚互连的印制导线,该面称为焊锡面。
元件面:
没有铜膜的一面用于安放元件,该面称为元件面。
敷铜可分为实心填充 和网格填充。
印制电路板的基本元素-层层 Nhomakorabea印制板材料本身实实在在存在的 例如印制板的上下两面可供走线,这样的面即为层 甚至在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔(也称为 层)。
敷铜层和非敷铜层 注意:布线时一旦选定了所用印制板的层数,务必关闭那些未被
使用的层,以免布线出现差错。
1mil =0.001inch= 0.0254mm
电阻的电气符号与其不同封装
电阻封装:AXIAL-0.4
极性电容类元件封装:RB7.6-15
双列直插式元件封装:DIP-4
常用元件封装
Protel DXP 将常用的封装集成在 Miscellaneous Devices PCB . PcbLib 集成库中。
导电图形中除了焊盘、印制导线外 还有用于使上、下两面印制导线相连的金属化过孔。
元件也只安装在其中的一个面上——“元件面” ,另一面称为 “焊锡面”。
多层板(Multi-Layer Boards)
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。