第十四講印刷電路板設(shè)計(jì)

1、第十四講印刷電路板設(shè)計(jì)第14講 印刷電路板設(shè)計(jì) 該頁(yè)設(shè)置主要用于PCB設(shè)計(jì)中的各類(lèi)操作模式進(jìn)行設(shè)置?！揪庉嬤x項(xiàng)】用于各種編輯功能進(jìn)行選擇、設(shè)置、包括若干復(fù)選框【屏幕自動(dòng)移動(dòng)選項(xiàng)】用于設(shè)定工作內(nèi)屏幕顯示畫(huà)面的移動(dòng)方式【交互式布線】用于設(shè)定布線中的走線方式，如是否忽略障礙，是否采用智能的導(dǎo)線中止方式等?！靖层~區(qū)重灌銅】設(shè)定覆銅過(guò)程中對(duì)同一網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院用于對(duì)PCB工作區(qū)的顯示模式進(jìn)行設(shè)置，打開(kāi)或關(guān)閉表示欄目中的信息顯示，該業(yè)內(nèi)的參數(shù)將作用與整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)，所有進(jìn)行編輯操作的PCB文件都將收到影響。【顯示選項(xiàng)】用于設(shè)置系統(tǒng)的顯示模式廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院用于控制PCB工作區(qū)內(nèi)的各種類(lèi)型圖元

2、的顯示或隱藏狀態(tài)及顯示模式等。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院用于PCB設(shè)計(jì)中用到的各個(gè)對(duì)象的默認(rèn)值。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院用于設(shè)定PCB設(shè)計(jì)的3D效果圖參數(shù)，包括高亮色的色彩選擇、打印質(zhì)量設(shè)置、PCB3D模式所用到的庫(kù)設(shè)置等。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院層次式電路圖的概念廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Protel 2004 共可進(jìn)行74個(gè)板層設(shè)計(jì)，包含32 層 Signal(信號(hào)走線層)；16層Mechanical(機(jī)構(gòu)層)；16層Internal Plane(內(nèi)層電源層)；2層Solder Mask(防焊層)；2層Paste Mask(錫膏層)；2層Silkscreen(絲印層)； 2層鉆孔層(鉆孔引導(dǎo)和鉆孔沖壓)；1層Keep Ou

3、t (禁止層)；1層Multi-Layer (橫跨所有的信號(hào)板層) 。 Protel 2004交互式布線模式：Ignore Obstacles(忽略障礙模式)；Avoid Obstacles(避開(kāi)障礙模式)；Push-and-Shove(推擠障礙模式)。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 進(jìn)入PCB編輯器 1.菜單欄 編輯不同類(lèi)型的文件就有不同的編輯器，不同的編輯器也有不同的菜單欄，不過(guò)，不同編輯器下的菜單欄大同小異，操作方式也類(lèi)似。 例如提供編輯命令的Edit菜單。在Edit菜單內(nèi)的某些命令右邊是黑色的三角形，表示還可以展開(kāi)，例如Select命令 。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 進(jìn)入PCB編輯器 2.主工具條 隨著不同

4、的編輯器，編輯區(qū)上面出現(xiàn)不同的主工具條，其中大部分是一般常用的工具按鈕，例如切換項(xiàng)目管理器、切換操作面板、打開(kāi)文件等，如圖所示。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 進(jìn)入PCB編輯器 3.放置工具條 所有的工具條都可以變成小對(duì)話框的形式，如圖所示。 具體的操作方法是將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到工具條的最左方，然后單擊，并將其拖到屏幕中央就可以了。其實(shí)，可以把它拖到窗口的上邊、下邊、左邊或是右邊。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 進(jìn)入PCB編輯器 4.工作區(qū) 整個(gè)PCB編輯器中，工作區(qū)有卷動(dòng)工作區(qū)的垂直滾動(dòng)條及水平滾動(dòng)條，與電路圖編輯區(qū)一樣。 在工作區(qū)下方還有板層卷標(biāo)，只要以鼠標(biāo)指針指向所要使用的板層，單擊，則該板層變成工作板層，如圖所示。

5、廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 5.坐標(biāo)欄 在窗口下方，狀態(tài)欄上面顯示的是鼠標(biāo)指針目前位置的坐標(biāo)，PCB是以左下角為絕對(duì)原點(diǎn)(0，0)，如圖所示。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 下面先打開(kāi)一個(gè)例子，看看具體的管理器。打開(kāi)上圖中的Navigator面板的話，可以看到下拉列表框中包括有Nets(網(wǎng)絡(luò))、Components(元件)等，如圖所示。 在瀏覽器的下面還有一個(gè)小屏幕，這個(gè)小屏幕是編輯區(qū)的縮影，只是必須在1024768的分辨率下，才能看清，如圖所示。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 PCB板概述 首先看PCB板的結(jié)構(gòu)。印刷PCB板就是絕緣的板子，要把電路做成銅膜走線，放在其上，一片銅膜貼在一片玻璃纖維上，是單面板；如果上下各有一層銅

6、膜就是雙面板；至于多層板就是像夾心餅干一樣。 元件反應(yīng)在PCB板上就是焊盤(pán)。或者說(shuō)，以PCB板的角度看，元件就是一堆焊盤(pán)的集合。 連接在各個(gè)焊盤(pán)之間的，就是銅膜走線(Track)。通常銅膜走線是兩個(gè)焊盤(pán)(Pad)間的導(dǎo)線，而大部分的焊盤(pán)就是元件引腳。當(dāng)銅膜走線每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，成為一段(Segment)；如果無(wú)法順利連接兩個(gè)焊盤(pán)時(shí)就要通過(guò)過(guò)孔(Via)，連接到另外一個(gè)布線層，換到另外一個(gè)布線層來(lái)走線。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 設(shè)置環(huán)境參數(shù) 開(kāi)始正式布線之前，先要將工作窗口的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，比如，圖紙的尺寸、柵格的大小、柵格的顯示方式、背景的顏色、光標(biāo)的捕捉區(qū)域大小和公制/英制的轉(zhuǎn)換等。一般情況下，對(duì)

7、于環(huán)境參數(shù)的設(shè)計(jì)可以依次完成，之后不必再做修改。環(huán)境參數(shù)設(shè)置的好壞將會(huì)直接影響到用戶(hù)的工作效果。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 圖紙的設(shè)定 圖紙的設(shè)定包括圖紙的尺寸、圖紙位置、柵格尺寸、柵格的顯示方式和度量單位等設(shè)置。 在PCB編輯器中，選擇Design | Board Options命令，即可進(jìn)入圖紙環(huán)境參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，如圖所示。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 板層的類(lèi)型 Protel 2004提供了若干個(gè)不同類(lèi)型的工作層面，包括信號(hào)層、內(nèi)部電源層/接地層、機(jī)械層等。PCB編輯器通過(guò)層堆棧管理器來(lái)添加或刪除板層。選擇Design | Layer Stack Manager(圖層堆棧管理器)命令，則系統(tǒng)彈出圖層堆棧管理

8、器。如圖所示。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 板層的設(shè)置 (1)打開(kāi)板層設(shè)置對(duì)話框 選擇Design | Board Layers(板層)命令。系統(tǒng)彈出板層設(shè)置對(duì)話框。 (2) 設(shè)置工作層面的個(gè)數(shù) (3) 設(shè)置工作層面的顏色廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 規(guī)劃PCB板 所謂規(guī)劃PCB板就是根據(jù)電路的規(guī)模以及用戶(hù)的需求，確定所要制作PCB板的物理外形的尺寸和電氣邊界。 在規(guī)劃PCB板之前，首先建立一個(gè)工程，再建立原理圖文件，并繪制共射極放大電路的原理圖；然后再建立相應(yīng)的PCB文件。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 規(guī)劃PCB板 (1)執(zhí)行規(guī)劃PCB板命令 選擇Design | Board Shape | Redefine Board Sh

9、ape(重定義板型)命令。此時(shí)，鼠標(biāo)指針變成十字形，工作窗口變成綠色，系統(tǒng)進(jìn)入如圖所示的PCB板外形編輯窗口。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 規(guī)劃PCB板 (2)設(shè)定物理邊界 設(shè)定當(dāng)前的工作層面為Mechanical 1。單擊工作窗口下面的標(biāo)簽即可將當(dāng)前的工作層面切換到Mechanical 1層面，如圖所示。 按鈕或選擇Place | Track(導(dǎo)線)命令，確定了邊界 。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 規(guī)劃PCB板 (3)設(shè)定電氣邊界電氣邊界是在禁止布線層(Keep-Out Layer)上面完成的，它的作用是將所有的焊盤(pán)、過(guò)孔和線條限定在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)。 (4)設(shè)定螺絲孔根據(jù)PCB板的安裝要求，需要使用螺絲孔來(lái)固定

10、。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 規(guī)劃PCB板 通常情況下，需要設(shè)計(jì)PCB板的大小、外形、設(shè)置習(xí)慣的環(huán)境參數(shù)等。一般，PCB板的布線程序，可以分為以下幾個(gè)步驟，如圖所示。 認(rèn)識(shí)PCB 編輯器1、新建一個(gè)PCB文件（A）打開(kāi)前面所畫(huà)的原理,新建一個(gè)工程文件LAYER使當(dāng)前項(xiàng)目為L(zhǎng)AYER，保證新建的PCB文件自動(dòng)添加此項(xiàng)目中建一個(gè)PCB文件廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院、利用向?qū)Мa(chǎn)生文件點(diǎn)擊Files/ Board Wizard選擇畫(huà)圖單位選擇選擇電路板的單位有英制和公制兩種，英制的單位z（inch），公制單位為毫米（mm），它們的換算關(guān)系是1 inch=1000 mil25.4mm?？梢赃x擇Custom自己定義模版或選

11、擇標(biāo)準(zhǔn)模板分別為矩形.圓形.自定性義修改尺寸大小廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院電路板主要參數(shù)如下： 輪廓形狀：共有矩形、圓形和自定義3種形狀，通常選用矩形。 電路板尺寸：電路板長(zhǎng)度和寬度。這里設(shè)置長(zhǎng)為2000mil，寬為1500mil。 放置尺寸線于此層：共有16個(gè)機(jī)械層可選擇，這里采用默認(rèn)的Mechanical Layer1。 邊界導(dǎo)線寬度：電氣邊界線的寬度，這里采用默認(rèn)值10mil。 尺寸線寬度：采用默認(rèn)值10mil。 禁止布線區(qū)和板子邊沿的距離：電氣邊界和物理邊界的距離，默認(rèn)值為50mil。此外還有標(biāo)題欄和刻度、圖標(biāo)字符串、尺寸線、角切除和內(nèi)部切除等復(fù)選項(xiàng)可供選擇。若選中某一復(fù)選框，則打開(kāi)該項(xiàng)功能。按

12、設(shè)置后單擊【下一步】按鈕，進(jìn)入“選擇電路板層”對(duì)話框，。該對(duì)話框用于設(shè)置電路板中信號(hào)層和內(nèi)電層的數(shù)目，這里設(shè)置為雙面板，不打開(kāi)內(nèi)電層。示設(shè)置后單擊【下一步】按鈕，進(jìn)入“選擇過(guò)孔風(fēng)格”對(duì)話框，所示。這里有兩種類(lèi)型的過(guò)孔可選擇：只顯示通孔（Thruhole Vias）和只顯示盲孔或埋過(guò)孔（Blind and Buried Vias）。在這里三端穩(wěn)壓電源為例，選擇“只顯示通孔”單選按鈕。單擊【下一步】按鈕，進(jìn)入“選擇元件和布線邏輯”對(duì)話框，所示。元件類(lèi)型有表面貼裝元件（Surface-mount components，簡(jiǎn)稱(chēng)表貼元件）和通孔元件（Through-hole components，即直插式

13、元件）。輸入信號(hào)層設(shè)置為2,最小為2電源層設(shè)置為0選擇布線時(shí)一般有過(guò)孔，選擇通孔選擇帶插腳的元件選擇直接通過(guò)孔固定元件焊盤(pán)間導(dǎo)線的數(shù)量設(shè)置為2分別表示設(shè)置：導(dǎo)線的最小寬度，過(guò)孔、安全距離完成利用PCB提供的模版創(chuàng)建文件廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院系統(tǒng)新建的PCB文件廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院新建的文件具有符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的PCI接口。保存為PCB2PCB電路板就是一塊絕緣的板子，把電路做成銅箔在上面走線，一般可以分為單層板、雙層板、多層板。絕緣的板子一般為玻璃纖維，一片銅箔貼在一片玻璃纖維上就是單層板，如果上下各有一層銅箔這就是雙層板，至于多層板就像夾心餅干一樣，一層銅箔加一層玻璃纖維，這樣在電路板內(nèi)部也可以走線?？梢?/p>

14、設(shè)計(jì)很復(fù)雜的電路。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院【文件】【創(chuàng)建新PCB文件】【設(shè)計(jì)】-【層堆棧管理器】廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院可以看到默認(rèn)的電路板是一個(gè)雙層板，TOP layer為頂層板，bottom layer底層。頂層和底層都可以放置元件，都可以進(jìn)行導(dǎo)線的連接，頂層和底層是通過(guò)過(guò)孔來(lái)連接的廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院?jiǎn)螕艚缑嬗蚁陆堑牟藛?，系統(tǒng)提供 了幾種默認(rèn)的電路板，我們選擇了單層板廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院這時(shí)電路板兩面的名稱(chēng)發(fā)生了變化廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院上面一層為Component Side是指放置元器件的工作層面，下面一層為Solder Side是指焊接走線的層面因此它適合一些簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，對(duì)于比較復(fù)雜的設(shè)計(jì)，一般都需要多層板看

15、經(jīng)常使用的四層板，它包括兩個(gè)信號(hào)層（頂層和底層）在中間增加了一個(gè)電源層和接地層市面上很多電腦的主板和內(nèi)存都是使用這樣的四層板，更高端的電腦使用六層板，它主要是在四層板的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)信號(hào)層。六層板在電路板的兩面都可以放置元器件。電路板的兩面和中間層1、2都可以進(jìn)行信號(hào)線的連接而且電路板內(nèi)還有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電源層和接地層，這樣可以設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜的電路。從電路板設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，板的層次越多，布線的路徑也就越多，因此布線越容易，但是成本越高廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院板卡上有插針式元器件比如按鍵開(kāi)關(guān)、插座等，電路板必須得鉆孔，另一類(lèi)的元器件為表面貼式元器件，這類(lèi)元器件不需要進(jìn)行鉆孔，所以一般可以看見(jiàn)這些器件在表面管腳

16、比較密。因此，現(xiàn)在比較新的設(shè)計(jì)或產(chǎn)品，見(jiàn)的比較多是貼片式的PCB制版。元器件反映在電路板上就是焊盤(pán)，因此從電路板的角度來(lái)看，元器件就是一堆焊盤(pán)的集合。所以焊盤(pán)也分為插針式焊盤(pán)，表面貼式焊盤(pán)， 插針式焊盤(pán)必須穿孔。有時(shí)候有些焊盤(pán)無(wú)法用導(dǎo)線相連的時(shí)候，就需要用到 過(guò)孔，有時(shí)見(jiàn)到導(dǎo)線延伸到一個(gè)過(guò)孔就消失了，因此可以判斷這導(dǎo)線通過(guò)過(guò)孔切換到另一個(gè)層面。在電路板上大家可以看到一層綠色的漆，這一層是阻焊層它能夠排開(kāi)焊錫的物質(zhì)，因此焊錫只能夠留在沒(méi)有涂阻焊劑的焊盤(pán)上。而其他的地方不會(huì)沾錫，可以防止焊錫溢出引起短路等。電路板的表面有一些文字或圖案，比如元器件的標(biāo)號(hào)，它是由油墨印上去的，不會(huì)導(dǎo)電。這一層是絲印層

17、。有了絲印層的提示可以更加方便和快速的完成電路板的設(shè)計(jì)。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院1【設(shè)計(jì)】【PCB層次顏色】2在工作區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇【選擇項(xiàng)】-【PCB層次顏色】3快捷鍵L廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院信號(hào)層，一般用紅色表示頂層，藍(lán)色表示底層。，可放置元件及布線連接。兩個(gè)中間層可進(jìn)行布線的操作當(dāng)然每個(gè)層的顏色也可以修改，用鼠標(biāo)單擊顏色。不過(guò)一般初學(xué)不要修改它。 當(dāng)選擇某一層時(shí)，后面對(duì)號(hào)鉤上，代表這一個(gè)層就可以在PCB編輯中操作。電源層，一般是內(nèi)部電源層，內(nèi)部電源和內(nèi)部地。機(jī)械層主要用來(lái)放置電路板邊框和標(biāo)注電路板的尺寸，通常在一個(gè)設(shè)計(jì)里只需要一個(gè)機(jī)械層就可以啦。屏蔽層（掩蓋層）共有四個(gè)，分為頂部的

18、錫膏保護(hù)層和底部的錫膏保護(hù)層、頂部阻焊層和底部的阻焊層。阻焊層主要用于在焊盤(pán)和過(guò)孔周?chē)O(shè)置保護(hù)區(qū)，錫膏保護(hù)層提供了錫膏，以便焊接表面貼的封裝元件。這個(gè)層一般都不需要特殊的設(shè)置。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院絲印層分為頂層底層的絲印層，該層主要用于繪制元器件的外形，字符串的標(biāo)注等圖像說(shuō)明和文字說(shuō)明。其他層，比較重要的是keep-out layer，禁止布線層，該層可以定義有效放置層，定義一些區(qū)域可以放置元件和布線，而另外一些區(qū)域是禁止放置元件和布線。系統(tǒng)顏色中關(guān)注比較多的是DRC Error Markers定義的是設(shè)定DRC檢查到的錯(cuò)誤提示顏色，如綠色。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院DXP有提供兩套默認(rèn)的板層和系統(tǒng)層顏色設(shè)定方案，系統(tǒng)默認(rèn)的是類(lèi)顏色設(shè)定。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)定PCB邊界設(shè)置PCB層和顏色后，可以進(jìn)一步定義PCB的邊界。PCB邊界是一個(gè)封閉的多邊形，包括PCB物理邊界和電氣邊界兩個(gè)方面。PCB物理邊界界定了PCB的形狀，電氣邊界則界定了元件放置和布線的區(qū)域范圍。一般地，電氣邊界要比物理邊界要小。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)置PCB的物理邊界【設(shè)計(jì)】-【PCB形狀】1【重定義PCB形狀】2【