（中職）電子CAD第6單元 工程項目PCB高級設(shè)計教學(xué)課件（）

YCF（中職）電子CAD第6單元工程項目PCB高級設(shè)計教學(xué)課件第六單元工程項目PCB高級設(shè)計了解印刷電路板PCB層次概念，熟悉層次設(shè)計參數(shù)及規(guī)則，熟悉印刷電路板PCB層次編輯環(huán)境，掌握PCB工作層參數(shù)設(shè)計和系統(tǒng)管理。進一步掌握PCB手工布局、手工布線的操作方法，理解PCB板上各元器件間正確交互布線的意義。掌握電路板覆銅設(shè)計的目的和作用，能進行電路板覆銅的設(shè)置和設(shè)計操作。了解PCB菲林紙的打印和PCB制板后期處理的一般操作步驟。本單元綜合教學(xué)目標1．進一步掌握印刷線路板板層設(shè)置。2．熟練進行PCB手工布局操作。3．掌握PCB手工布線的一般操作方法。4．會進行PCB板敷銅操作。5．可以進行PCB菲林紙的打印環(huán)境設(shè)計（具備條件的）。6．可以進行PCB板的制作及后期處理（具備條件的）。崗位技能綜合職業(yè)素質(zhì)要求第六單元工程項目PCB高級設(shè)計教學(xué)目錄項目二項目三項目四項目一習(xí)題實訓(xùn)單元小結(jié)第六單元工程項目PCB高級設(shè)計（1）進一步熟悉PCB工作層的定義及參數(shù)設(shè)置。（2）掌握PCB工作環(huán)境參數(shù)的具體設(shè)置。項目一

電路板層的設(shè)計管理學(xué)習(xí)目標PCB距離我們有多遠？問題導(dǎo)讀項目一

電路板層的設(shè)計管理（1）PCB單面板，如圖6-1-1所示的555門鈴電路PCB板，參考第二單元課后習(xí)題設(shè)計的PCB板。（2）PCB雙面板，如圖6-1-2所示的汽車棚門禁PCB主板。（3）多層板，它距離我們最近。例如，電腦主板、內(nèi)存條等，現(xiàn)在一般都有4層以上。由華碩研發(fā)出的最新迷你小主板，堪稱藝術(shù)品。PCB距離我們有多遠？問題導(dǎo)讀項目一

電路板層的設(shè)計管理知識拓展PCB的尺寸與層項目一

電路板層的設(shè)計管理

PCB的大小要適中，PCB板子過大，則印制導(dǎo)線長，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；PCB板子過小，則散熱不好，同時易受臨近線條干擾。

PCB涉及的各種“層”不是虛擬的，而是在印刷板材料本身實實在在存在的各負其責(zé)的各個銅箔層。單擊“Design”→“BoardLayers&Colors”菜單命令項，彈出“BoardLayersandColors”（板層和顏色）設(shè)置對話框，如圖6-1-4所示。

知識鏈接學(xué)習(xí)BoardLayersandColors設(shè)置對話框項目一

電路板層的設(shè)計管理圖6-1-4“BoardLayersandColors”設(shè)置對話框任務(wù)一PCB工作層與管理1．首先，新建一個“Do”的工程項目文件，再新建一個PCB文件，命名為“Do.PCBDOC”。2.單擊菜單命令“Design”→“LayerStackManager”菜單項，即可進入如圖6-1-5所示的“LayerStackManager”對話框。本任務(wù)重點涉及雙面板及多層板的規(guī)劃和相關(guān)設(shè)置。做中學(xué)圖6-1-5“LayerStackManager”對話框4．新增加一電源層操作如下：在圖6-1-5所示的“LayerStackManager”對話框中，單擊“TopLayer”層，然后單擊“AddPlane”按鈕。5.新增加一個普通信號層：在圖6-1-8中，單擊“AddLayer”按鈕，此時，“LayerStackManager”對話框中PCB板層示意圖就變成如圖6-1-9所示的板層效果。任務(wù)一PCB工作層與管理3．完成設(shè)置后，單擊OK按鈕關(guān)閉對話框。做中學(xué)任務(wù)一PCB工作層與管理做中學(xué)圖6-1-8新增加一個電源層對話框圖6-1-9新增加一個信號層對話框（1）學(xué)會對指定電子元器件的交互布局的操作方法，使PCB板的布局更合理更完美。（2）掌握交互布局的關(guān)鍵操作步驟。（3）學(xué)會對指定電子元器件的交互布線的操作方法，使PCB板的布線更合理、更符合特定要求。（4）掌握交互布線的關(guān)鍵操作步驟。項目二汽車棚門禁PCB交互設(shè)計操作學(xué)習(xí)目標電子元器件實物布局考慮了嗎？問題導(dǎo)讀項目二汽車棚門禁PCB交互設(shè)計操作知識拓展布局遵循的原則提高篇首先，根據(jù)電子產(chǎn)品設(shè)計要求及開發(fā)制作成本，充分考慮PCB尺寸。其次，確定特殊元器件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。項目二汽車棚門禁PCB交互設(shè)計操作知識鏈接混合信號PCB設(shè)計混合信號PCB設(shè)計是一個復(fù)雜過程，設(shè)計時要注意幾點：（1）將PCB最大限度分區(qū)為獨立的模擬和數(shù)字電路部分。（2）合理的單元功能電路及元器件布局，實現(xiàn)模擬和數(shù)字電源分割布局。（3）注意A/D轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置。（4）不要對地進行分割。在PCB的模擬和數(shù)字電路部分下面敷設(shè)統(tǒng)一地。（5）在電路板所有層中，數(shù)字信號只能在數(shù)字部分布線。（6）在電路板所有層中，模擬信號只能在模擬部分布線。（7）布線不能跨越分割電源面之間的間隙。（8）采用正確的布線規(guī)則。項目二汽車棚門禁PCB交互設(shè)計操作任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作做中學(xué)

現(xiàn)在，已經(jīng)完成了汽車棚門禁電路設(shè)計即“Door.PRJPCB”工程文件，如圖6-2-2所示。接下來，我們以汽車棚門禁電路“Door.PCBDOC”設(shè)計為例，具體進行晶振電路部分交互布局。圖6-2-2Door.PRJPCB（1）新建“Door.PRJPCB”工程項目文件，建立“Door.SCHDOC”，并最終完成原理圖的檢查與修改，各元器件庫均已添加。如教材圖6-2-3所示。（2）新建“Door.PCBDOC”PCB文件。（3）單擊PCB編輯窗口下方的Mechanical1工作層選項標簽，根據(jù)坐標繪制一個125mm×110mm大小的矩形框作為電路板的物理邊界，然后切換到禁止布線層，在物理邊界中繪制一個123mm×108mm大小的矩形框作為電路板的電氣邊界。做中學(xué)任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作做中學(xué)

結(jié)果如圖6-2-4所示。任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作做中學(xué)（4）單擊“Place”→“Pad”菜單項，進行放置焊盤（作為安裝孔，孔徑及X/Y-Size為3.3mm）。結(jié)果如圖6-2-5所示。任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作圖6-2-5放置四個安裝孔效果圖

（5）單擊“Door.SCHDOC”文件，返回原理圖編輯環(huán)境。單擊“Design”→“UpdatePCBDocumentDoor.PCBDOC”，系統(tǒng)將彈出如圖6-2-6所示的“EngineeringChangeOrder”（設(shè)計工程項目變更）對話框。做中學(xué)任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作

(6)．單擊按鈕執(zhí)行驗證變更命令，如果系統(tǒng)沒有報錯，則單擊按鈕執(zhí)行原理圖變更，將網(wǎng)絡(luò)表和元器件載入Door.PCB編輯文件中，執(zhí)行變更過程對話框如圖5-2-7所示。任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作(7)．元器件封裝和網(wǎng)絡(luò)表載入到Door.PCB編輯器中的結(jié)果，如圖5-2-8所示。做中學(xué)（8）單擊左下角的“Door”的“Room”，并直接按“Del”鍵將其刪除。接下來進行手工交互布局。（9）考慮之前提到單片機晶振電路工作的重要性，先對其進行交互布局操作。將單片機STC90C58RD+、晶振、貼片電容移至電路板中心，如圖6-2-9所示任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作圖6-2-9單片機晶振電路部分準備預(yù)布局（10）根據(jù)單片機芯片的14、15引腳（XTAL1、XTAL2引腳）位置，依次放置Y1晶振、C01、C02，按空格鍵，改變其元件方向，就近放置在單片機芯片引腳處，如圖6-2-10所示。（11）精細布局Y1、C01、C02（有時，肉眼很難分辨）。精確放置結(jié)果如圖6-2-11所示。做中學(xué)任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作（12）按照元器件布局順序與一般就近原則，將其他元器件手工布局完成，包括文字標注等內(nèi)容。最終完成的“Door.PCBDOC”電路PCB布局結(jié)果如圖6-2-12所示。（13）單擊“File”→“SaveAll”菜單項，最終保存所有文件。（14）單擊“View”→“Boardin3D”菜單項，PCB的3D仿真效果如圖6-2-13所示。做中學(xué)任務(wù)一汽車棚門禁交互布局操作下面來手工完成汽車棚門禁單片機芯片14、15引腳到晶振的導(dǎo)線連接設(shè)計，且鎖定。（1）打開汽車棚門禁電路“Door.PRJPCB”工程項目文件，單擊打開“Projects”面板下的“Door.PCBDOC”文件。（2）單擊“Wiring”工具欄中的按鈕或單擊“Place”→“InteractiveRouting”菜單命令對話框，即可進入放置導(dǎo)線命令狀態(tài)，此時光標變?yōu)槭中螤?。做中學(xué)任務(wù)二汽車棚門禁交互布線操作（3）移動光標到14引腳焊盤上，待光標變?yōu)樾A圈時，單擊鼠標左鍵即可確定導(dǎo)線的起點在該腳上。如圖6-2-14虛線圈所示。（4）移動光標至Y1的2腳焊盤處，單擊鼠標左鍵即可確定導(dǎo)線的終點，然后單擊鼠標右鍵退出繪制導(dǎo)線命令，導(dǎo)線連接結(jié)果如圖6-2-15所示。（5）同理完成15引腳到Y(jié)1第1引腳的導(dǎo)線連接。結(jié)果如圖6-2-16所示。做中學(xué)任務(wù)二汽車棚門禁交互布線操作（6）雙擊14引腳與Y1第2引腳的導(dǎo)線，打開“Track”對話框，選擇“Locked”復(fù)選框，完成導(dǎo)線鎖定操作，對話框如圖6-2-17所示。（7）同理完成15引腳到Y(jié)1第1引腳的導(dǎo)線鎖定。（8）完成導(dǎo)線規(guī)則設(shè)置。做中學(xué)任務(wù)二汽車棚門禁交互布線操作圖6-2-17鎖定14引腳到Y(jié)1第2引腳的導(dǎo)線對話框（9）依次單擊打開左側(cè)目錄樹結(jié)構(gòu)中“Routing（布線）”→“Width”→Width選項，在“PreferredWidth”（典型寬度）欄填入“0.254mm”，在“MaxWidth”（最大寬度）欄填入2.0mm，結(jié)果如圖6-2-18所示?？梢詥螕簟癆pply”按鈕，立即使設(shè)置生效。做中學(xué)任務(wù)二汽車棚門禁交互布線操作圖6-2-17鎖定14引腳到Y(jié)1第2引腳的導(dǎo)線對話框（10）接下來，其余導(dǎo)線全部自動布線，單擊“AutoRoute”→“all”菜單項，單擊按鈕，進行自動布線，結(jié)果如圖6-2-19所示。

做中學(xué)任務(wù)二汽車棚門禁交互布線操作圖6-2-19汽車棚門禁電路PCB自動布線結(jié)果

（1）熟悉敷銅參數(shù)設(shè)置方法。（2）掌握PCB敷銅具體操作步驟，能進行合理的包地操作。學(xué)習(xí)目標項目三汽車棚門禁電路板的敷銅設(shè)計PCB敷銅設(shè)計這一步可以省略嗎？問題導(dǎo)讀簡單電子產(chǎn)品PCB板敷銅設(shè)計過程可以省略。但是，隨著電子產(chǎn)品設(shè)計的“水漲船高”，PCB整體設(shè)計尤其是在PCB的設(shè)計過程中，為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力和考慮通過大電流等因素，通常需要放置大面積的電源和接地區(qū)域，電路板敷銅設(shè)計就顯得非常必要了。項目三汽車棚門禁電路板的敷銅設(shè)計填充沒商量知識拓展如圖6-3-1所示是汽車棚門禁電路PCB底層敷銅面板效果圖。主板電路有RFID模塊控制部分電路，需要很好的無線信號傳輸保證，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，電路左邊整個區(qū)域很明顯要加上敷銅設(shè)計。圖6-3-1汽車棚門禁PCB主板（底面）敷銅效果圖項目三汽車棚門禁電路板的敷銅設(shè)計換個角度更美知識鏈接

在PCB編輯狀態(tài)下，按快捷組合鍵“P+G”，彈出“PolygonPour”（敷銅）對話框，可以進行敷銅的放置與屬性編輯，如圖6-3-2所示。項目三汽車棚門禁電路板的敷銅設(shè)計圖6-3-2PolygonPour（敷銅）對話框換個角度更美知識鏈接

在該對話框中，可以選擇的“FillMode”（填充模式）有三種：Solid［實心填充（銅區(qū)）］、Hatched［陰影線化填充（導(dǎo)線/弧）］及None［無填充（只有邊框）］。項目三汽車棚門禁電路板的敷銅設(shè)計任務(wù)一汽車棚門禁PCB敷銅參數(shù)設(shè)置做中學(xué)（1）打開汽車棚門禁電路“Door.PRJPCB”工程項目文件，雙擊打開Projects面板下的“Door.PCBDOC”文件。（2）單擊“Tools”→“Un-Route”→“Net”菜單項，此時光標變成十字狀態(tài)，將光標移至任意一段地線（連接GND導(dǎo)線）上，如圖6-3-4所示。

下面結(jié)合汽車棚門禁電路工程項目設(shè)計，進行對電路地線的敷銅操作。任務(wù)一汽車棚門禁PCB敷銅參數(shù)設(shè)置做中學(xué)（3）單擊左鍵即可完成刪除所有地線網(wǎng)絡(luò)的布線，此時汽車棚門禁電路PCB圖變成如圖6-3-5所示效果，自動布線的地線沒了，變回飛線狀態(tài)。任務(wù)一汽車棚門禁PCB敷銅參數(shù)設(shè)置做中學(xué)（4）單擊“Design”→“Rules…”菜單項，進入電路板設(shè)計規(guī)則設(shè)置對話框，如下圖所示。任務(wù)一汽車棚門禁PCB敷銅參數(shù)設(shè)置做中學(xué)（5）單擊打開左側(cè)目錄樹結(jié)構(gòu)中“PowerPlaneClearance”→“PlaneClearance”設(shè)置規(guī)則選項，將安全間距設(shè)置為0.5mm，如圖6-3-7所示。任務(wù)二汽車棚門禁PCB敷銅操作做中學(xué)（1）單擊“Place”→“PolygonPour”，彈出“PolygonPour”（敷銅）對話框，設(shè)置敷銅相關(guān)參數(shù)，如圖6-3-8所示。圖6-3-8設(shè)置“PolygonPour”對話框做中學(xué)（2）設(shè)置好敷銅的屬性后，鼠標變成十字光標狀，將鼠標移動到“Keep-outLayer”（禁止布線層）其中任意一個角的內(nèi)側(cè)位置，單擊鼠標確定放置敷銅的起始位置。再移動鼠標依次到另外三個角的內(nèi)側(cè)位置單擊，確定敷銅范圍（矩形封閉區(qū)域），即選中整個電路板。（3）敷銅區(qū)域選擇好后，右擊鼠標退出放置敷銅狀態(tài)，系統(tǒng)自動運行敷銅并顯示敷銅結(jié)果，如圖6-3-9所示。（4）同步驟2、3，進行“TopLayer”同樣敷銅操作，結(jié)果如圖6-3-10所示。任務(wù)二汽車棚門禁PCB敷銅操作做中學(xué)任務(wù)二汽車棚門禁PCB敷銅操作（1）單擊“Place”→“PolygonPour”菜單命項或按快捷組合鍵“P+G”，彈出“PolygonPour”（敷銅）對話框，設(shè)置敷銅相關(guān)參數(shù)，如圖6-3-8所示。圖6-3-8設(shè)置“PolygonPour”對話框做中學(xué)任務(wù)二汽車棚門禁PCB敷銅操作（2）設(shè)置好敷銅的屬性后，鼠標變成十字光標狀，將鼠標移動到“Keep-outLayer”（禁止布線層）其中任意一個角的內(nèi)側(cè)位置，單擊鼠標確定放置敷銅的起始位置。再移動鼠標依次到另外三個角的內(nèi)側(cè)位置單擊，確定敷銅范圍（矩形封閉區(qū)域），即選中整個電路板。（3）敷銅區(qū)域選擇好后，右擊鼠標退出放置敷銅狀態(tài)，系統(tǒng)自動運行敷銅并顯示敷銅結(jié)果，如圖6-3-9所示。做中學(xué)任務(wù)二汽車棚門禁PCB敷銅操作（4）同步驟2、3，進行“TopLayer”同樣敷銅操作，結(jié)果如圖6-3-10所示。（1）學(xué)會PCB菲林紙打印輸出。（2）熟悉PCB制板的后期主要處理工作。學(xué)習(xí)目標項目四

印制電路板的制作及后期處理2分鐘能做什么？問題導(dǎo)讀（a）繪制原理圖（b）制作生成PCB

（c）打印輸出（菲林紙）（d）印制完成（e）PCB腐蝕（f）電子裝配圖6-4-1PCB制作流程項目四

印制電路板的制作及后期處理知識拓展20分鐘能做什么？（一）圖形設(shè)計輸出≤3分鐘（二）選板裁定≤2分鐘圖6-4-2取出的光印板項目四

印制電路板的制作及后期處理

圖6-4-3STR-FII環(huán)保型快速制板系統(tǒng)圖6-4-4透明塑料操作區(qū)（三）快速制板≤15分鐘（這里以STR-FII環(huán)保型快速制板系統(tǒng)做說明）項目四

印制電路板的制作及后期處理200分鐘能做什么？知識鏈接項目四

印制電路板的制作及后期處理任務(wù)一PCB菲林紙的打印做中學(xué)打印菲林紙是整個電路板制作過程中至關(guān)重要的一步，建議用激光打印機打印，以確保打印高質(zhì)量。1．修改準備好PCB圖。在PCB圖的頂層和底層分別畫上邊框，邊框尺寸、位置要求即上下層邊框重合起來，以替代原來禁止布線層的邊框，確保曝光時上下層能對準。任務(wù)一PCB菲林紙的打印做中學(xué)2．打印設(shè)置。頂層設(shè)置窗口如圖6-4-5所示。圖6-4-5頂層設(shè)置窗口任務(wù)一PCB菲林紙的打印做中學(xué)3．將PCB圖頂層、底層分別打印輸出。圖6-4-6打印好的一張菲林紙任務(wù)二PCB制板后期處理操作做中學(xué)

1．曝光操作圖6-4-7圖6-4-8菲林紙打印好以后，接下來準備進行曝光操作。以用STR-FII環(huán)保型快速制板系統(tǒng)進行曝光工藝，操作簡便，而且曝光時間極短。任務(wù)二PCB制板后期處理操作圖6-4-7打開電源開關(guān)，顯示屏出現(xiàn)功能字幕圖6-4-8曝光結(jié)束，解除真空，取出已曝光好的光印板做中學(xué)

任務(wù)二PCB制板后期處理操作2．顯影、蝕刻前的準備3．顯影操作圖6-4-11線路板放入顯影機圖6-4-12線路板顯影4．蝕刻操作圖6-4-13光印板蝕刻完成結(jié)果5．防鍍操作把防鍍劑均勻地涂到雙面板上，反復(fù)3~4次，放在通風(fēng)處風(fēng)干，如圖6-4-15（a）、（b）所示。

任務(wù)二PCB制板后期處理操作（a）涂防鍍劑（b）風(fēng)干后圖6-4-15防鍍操作做中學(xué)圖6-4-16進行鉆孔任務(wù)二PCB制板后期處理操作做中學(xué)6．鉆孔操作雙面板風(fēng)干后，根據(jù)要求選擇不同孔徑大小的鉆頭進行鉆孔，如圖6-4-16所示。請勿必使用鎢鋼鉆針，一般碳鋼針會造成孔內(nèi)發(fā)黑，且鍍通品質(zhì)極為不良。7．過孔前處理完全嚴格按照操作手冊規(guī)程進行操作即可。1．熟練掌握印刷線路板板層選項設(shè)置。2．熟練掌握PCB手工布局、布線操作。3．能進行合理的PCB板敷銅設(shè)置與操作。4．能正確設(shè)置打印環(huán)境并輸出PCB菲林紙（具備條件的）。5．能獨立進行PCB板的制作及后期處理（具備條件的）。一、填空題1．在印刷板材料本身實實在在存在的各負其責(zé)的各個銅箔稱之為______。2．為方便電子元器件的安裝和電路的維修，在PCB上下兩表面印刷上所需要的標志圖案和文字代號稱為______層。3．Protel有______個信號層，有______個內(nèi)電層。4．單擊______菜單下的FullCircle（整圓法）菜單命令，進入放置圓弧即安裝孔狀態(tài)。5．常認為如果數(shù)字邏輯電路的頻率達到或者超過45MHZ~50MHZ，而且工作在這個頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個電子系統(tǒng)一定的份量（比如說1/3），就稱為__________。6．單擊Place｜InteractiveRouting菜單命令對話框，即可進入放置______命令狀態(tài)，此時光標變?yōu)槭中螤睢?/p>

二、選擇題1．下面選項表示信號層的是

。（）

A.MechanicalLayerB.SilkscreenC.SignalLayerD.InternalLayer2．設(shè)計PCB板尺寸的