文档介绍：计算机辅助电路设计 Protel
制作:华北水利水电学院师树恒
联系方式:shuhengshi@
第4章印制电路板设计基础
印制电路板概述
印制电路板布局和布线原则
Protel99SE印制板编辑器
印制电路板的工作层面
本章小节
在实际电路设计中,完成原理图绘制和电路仿真后,最终需要将电路中的实际元件安装在印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)上。原理图的绘制解决了电路的逻辑连接,而电路元件的物理连接是靠PCB上的铜箔实现。
随着中、大规模集成电路出现,元器件安装朝着自动化、高密度方向发展,对印制电路板导电图形的布线密度、导线精度和可靠性要求越来越高。为满足对印制电路板数量上和质量上的要求,印制电路板的生产也越来越专业化、标准化、机械化和自动化,如今已在电子工业领域中形成一门新兴的PCB制造工业。
印制电路板(也称印制线路板,简称印制板)是指以绝缘基板为基础材料加工成一定尺寸的板,在其上面至少有一个导电图形及所有设计好的孔(如元件孔、机械安装孔及金属化孔等),以实现元器件之间的电气互连。
印制电路板概述
印制电路板的发展
印制电路技术虽然在第二次世界大战后才获得迅速发展,但是“印制电路”这一概念的来源,却要追溯到十九世纪。
在十九世纪,由于不存在复杂的电子装置和电气机械,因此没有大量生产印制电路板的问题,只是大量需要无源元件,如:电阻、线圈等。
1899年,美国人提出采用金属箔冲压法,在基板上冲压金属箔制出电阻器,1927年提出采用电镀法制造电感、电容。
经过几十年的实践,英国Paul Eisler博士提出印制电路板概念,并奠定了光蚀刻工艺的基础。
随着电子元器件的出现和发展,特别是1948年出现晶体管,电子仪器和电子设备大量增加并趋向复杂化,印制板的发展进入一个新阶段。
印制电路板种类
目前的印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板(基板)上,故亦称覆铜板。
⑴单面印制板(Single Sided Print Board)。单面印制板指仅一面有导电图形的印制板,~,它是在一面敷有铜箔的绝缘基板上,通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路。它适用于一般要求的电子设备。
⑵双面印制板(Double Sided Print Board)。双面印制板指两面都有导电图形的印制板,~,它是在两面敷有铜箔的绝缘基板上,通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路,两面的电气互连通过金属化孔实现。它适用于要求较高的电子设备,由于双面印制板的布线密度较高,所以能减小设备的体积。
图4-1所示为四层板剖面图。通常在电路板上,元件放在顶层,所以一般顶层也称元件面,而底层一般是焊接用的,所以又称焊接面。对于SMD元件,顶层和底层都可以放元件。元件也分为两大类,插针式元件和表面贴片式元件(SMD)。
PCB设计中的基本组件
(Layer)
板层分为敷铜层和非敷铜层,平常所说的几层板是指敷铜层的层数。一般敷铜层上放置焊盘、线条等完成电气连接;在非敷铜层上放置元件描述字符或注释字符等;还有一些层面用来放置一些特殊的图形来完成一些特殊的作用或指导生产。
敷铜层包括顶层(又称元件面)、底层(又称焊接面)、中间层、电源层、地线层等;非敷铜层包括印记层(又称丝网层)、板面层、禁止布线层、阻焊层、助焊层、钻孔层等。
对于一个批量生产的电路板而言,通常在印制板上铺设一层阻焊剂,阻焊剂一般是绿色或棕色,除了要焊接的地方外,其它地方根据电路设计软件所产生的阻焊图来覆盖一层阻焊剂,这样可以快速焊接,并防止焊锡溢出引起短路;而对于要焊接的地方,通常是焊盘,则要涂上助焊剂。
为了让电路板更具有可看性,便于安装与维修,一般在顶层上要印一些文字或图案,如图4-2中的R1、C1等,这些文字或图案用于说明电路的,通常放在丝网层上,在顶层的称为顶层丝网层(Top Overlay),而在底层的则称为底层丝网层(Bottom Overlay)。
(Pad)
焊盘用于固定元器件管脚或用于引出连线、测试线等,它有圆形、方形等多种形状。焊盘的参数有焊盘编号、X方向尺寸、Y方向尺寸、钻孔孔径尺寸等。
焊盘分为插针式及表面贴片式两大类,其中插针式焊盘必须钻孔,表面贴片式焊盘无须钻孔,图4-3所示为焊盘示意图。
钻孔
插针式焊盘表面贴片式焊盘
图4-3 焊盘示意图