印制电路板图相关设计环境和设置

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1、第5章 印制电路板图的设计环境及设置 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 1 印制电路板概述 5 2 PCB文件的建立和保存 5 3 PCB编辑器的工具栏及视图管理 5 4 PCB电路参数设置 5 5 设置电路板工作层 5 6 规划电路板和电气定义 5 7 装入元件封装库 本章小结 思考与练习 5 返回主目录 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 1 印制电路板概述 印制电路板简称为PCB Printed Circuit Board 又 称印制版 是电子产品的重要部件之一 电路原理图完 成以后 还必须设计印制电路板图 最后由制板厂家依 据用户所设计的印制电路板图制作出印制电路板 5

2、1 1 印制电路板结构 印制电路板的制作材料主要是绝缘材料 金属铜及焊锡 等 一般来说 可分为单面板 双面板和多层板 1 单面板 一面敷铜 另一面没有敷铜的电路板 单面板只能在敷 铜的一面放置元件和布线 适用于简单的电路板 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 2 双面板 双面板包括顶层 Top Layer 和底层 Bottom Layer 两层 两面敷铜 中间为绝缘层 两面均可以布线 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 是比较理想的一种印制电路板 3 多层板 多层板一般指3层以上的电路板 它在双面板的基础 上增加了内部电源层 接地层及多个中间信号层 随着 电子技术的飞速发

3、展 电路的集成度越来越高 多层板 的应用也越来越广泛 但由于多层电路板的层数增加 给加工工艺带来了难度 同时制作成本也很高 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 1 2 元件封装 元件封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的外 观和焊盘位置 不同的元件可以共用同一个元件封装 同种元件也可 以有不同的封装 元件的封装可以在设计电路原理图时 指定 也可以在引进网络表时指定 1 元件封装的分类 1 针脚式元件封装 如图5 1所示 针脚类元件焊接时 先将元件针脚插入焊盘导通孔 然后再焊锡 由于针脚 式元件封装的焊盘导孔贯穿整个电路板 所以其焊盘的 属性对话框中 Layer 板层属性必须为 Multi

4、 Layer 多层 2 表面粘着式元件封装 如图5 2所示 SMD元件封 装的焊盘只限于表面板层 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 图5 1 针脚式元件封装 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 图5 2 表面粘着式元件封装 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 在其焊盘的属性对话框中 Layer 板层属性必须为 单一表面 即 Top Layer 顶层 或者 Bottom Layer 底层 在PCB板设计中 常将元件封装所确定的元件外形和 焊盘简称为元件 2 元件封装的编号 元件封装的编号一般为 元件类型 焊盘距离 焊盘数 元件外形尺寸 可以根据元件封装编号来判别元件封装的编号规格 如AX

5、IAL0 4表示此元件封装为轴状的 两焊盘间距为 400mil 约等于10mm DIP16表示双排直列引脚的器 件封装 两排共16个引脚 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 1 3 印制电路板图的基本元素 1 元件封装 常见元件的封装介绍如下 1 针脚式电阻 封装系列名为 AXIALxxx 其中 AXIAL 表示轴状的包 装方式 AXIAL后的 xxx 数字 表示该元件两个焊盘间 的距离 后缀数越大 其形状越大 如图5 3所示 图5 3 轴状元件封装 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 2 扁平状电容 常用 RADxxx 作为无极性电容元件封装 如图5 4所 示 图5 4 扁平元件封装

6、 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 3 筒状封装 常用 RBx x 作为有极性的电解电容器封装 RB 后的两个数字 分别表示焊盘之间距离和圆筒的直径 单位是in 英寸 如图5 5所示 图5 5 筒状封装 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 4 二极管类元件 常用封装系列名称为 DIODExxx 其中 xxx 表示功 率 如图5 6所示 图5 6 二极管类元件封装 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 三极管类元件 常用封装系列名称为 TOxxx 其中 xxx 表示三极 管类型 如图5 7所示 图5 7 三极管类元件封装 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 2 铜膜导线 简称导线 用

7、于连接各个焊盘 是印制电路板最 重要的部分 印制电路板设计都是围绕如何布置导线 来进行的 另外有一种线为预拉线 常称为飞线 飞线是在 引入网络表后 系统根据规则生成的 用来指引布线 的一种连线 飞线与导线有本质的区别 飞线只是一种形式上 的连线 它只是形式上表示出各个焊盘间的连接关系 没有电气的连接意义 导线则是根据飞线指示的焊 盘间的连接关系而布置的 是具有电气连接意义的连 接线路 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 3 助焊膜和阻焊膜 助焊膜是涂于焊盘上 提高可焊性能的一层膜 也就是 在绿色板子上比焊盘略大的浅色圆 阻焊膜是为了使制成 的板子适应波峰焊等焊接形式 要求板子上非焊盘处的铜

8、箔不能粘焊 因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料 用于阻止这些部位上锡 可见 这两种膜是一种互补关 系 4 层 Protel的 层 是印制板材料本身实实在在的铜箔层 目前 一些较新的电子产品中所用的印制板不仅上下两面可供 走线 在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔 这些 层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布 线层 并常用大面积填充的办法来布线 上下位置的表面 层与中间各层需要连通的地方用 过孔 Via 来沟通 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 注意 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 5 焊盘和过孔 焊盘的作用是放置焊锡 连接导线和元

9、件引脚 选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状 大小 布 置形式 振动和受热情况 受力方向等因素 过孔的作用是连接不同板层的导线 过孔有3 种 即从 顶层贯通到底层的穿透式过孔 从顶层通到内层或从内层 通到底层的盲过孔以及内层间的隐蔽过孔 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 过孔从上面看上去 有两个尺寸 即通孔直径 和过孔直径 通孔和过孔之间的孔壁 由与导线相 同的材料构成 用于连接不同层的导线 6 丝印层 为方便电路的安装和维修 需要在印制板的上下 两表面印制上所需要的标志图案和文字代号 例如 元件标号和标称值 元件外廓形状和厂家标志 生 产日期等等 这就是丝印层 Silkscreen

10、Top Bottom Overlay 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 2 PCB文件的建立和保存 l5 2 1 新建PCB文件 进入Protel 99 SE系统后 首先从File菜单中打开一个已 存在的设计库 或执行File New命令建立新的设计管理器 进入设计管理器后 执行菜单命令 File New 打开新建 文件对话框 如图5 8所示 选取该对话框中的PCB Document图标 单击 OK 按钮 或直接双击 PCB Document 图标即可创建一个新的PCB文件 新建的PCB文 件的文件名默认为 PCB1 这个文件将包含在当前的设计 库中 此时用户可输入新的文件名 然后按E

11、nter键 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 图5 8 新建文件对话框 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 2 2 打开已有的PCB文件 打开PCB文件的方法有两种 方法一 先打开PCB文件所在的设计文件夹窗口 然后在该 窗口中双击要打开的PCB文件图标 方法二 在文件管理器中 单击要打开的PCB文件的名称 这两种方法都可进入如图5 8所示的PCB编辑窗口 另外 Protel 99还可以打开不同格式的PCB图 打开其他 格式的PCB的步骤 1 打开要存放PCB图的设计文件夹 2 执行菜单命令 File Import 屏幕上会弹出 Import File 对话框 如图5 10所示 3

12、选择要打开的PCB文件 再单击 打开 按钮 即可打 开不同格式的PCB文件 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 图5 9 印制电路板编辑窗口 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 图5 10 Import File 对话框 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 2 3 保存PCB文件 保存PCB文件的方法有多种 执行菜单命令 File save 保存PCB文件 单击工具栏中的保存按钮 保存当前正编辑的PCB文 件 执行菜单命令 File Save All 保存所有文件 另外 Protel 99 SE还可以将PCB文件存为其他格式的 文件 存为其他格式的PCB图可按以下步骤 1 打开PCB

13、文件 2 执行菜单命令 File Export 屏幕上会弹出 Export File 对话框 如图5 11所示 3 单击 保存类型 栏右边的下拉按钮 出现图5 12所示 的下拉式菜单 4 选择一种要保存的格式 并指定文件名和路径 单 击 保存 按钮 即可存为其他格式的文件 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 图5 11 Export File 对话框 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 图5 12 保存的类型 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 2 4 关闭PCB文件 关闭PCB文件的方法有 方法一 执行菜单命令 File Close 方法二 将鼠标指针指向编辑窗口中要关闭的PCB文

14、件标 签 单击鼠标右键 弹出快捷式菜单 再执行其中的 Close 命令 在关闭PCB文件时 若当前的PCB图有改动 而未被 保存 则屏幕上会弹出 Confirm 对话框 如图5 13所示 对话框提示是否将所做的改动保存 v 单击 Yes 按钮 保存所做的改动 v 单击 No 按钮 不保存所做的改动 v 单击 Cancel 按钮 取消关闭PCB 文件操作 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 图5 13 确认对话框 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 5 3 PCB编辑器的工具栏及视图管理 5 3 1 PCB编辑器的工具栏 Protel 99 SE为PCB设计提供了4个工具栏 包括Main T

15、oolbar 主工具栏 Placement Tools 放置工具栏 Component Placement 元件布置工具栏 和Fink Selections 查找选取工具栏 1 主工具栏 该工具栏为用户提供了缩放 选取对象等命令按钮 如 图5 14所示 图5 14 主工具栏 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 主工具栏打开与关闭操作 通过选择 View 菜单 然 后在弹出的下拉菜单中选择 Toolbars 选项 之后在弹出 的第二层下拉菜单中选择 Main Toolbar 命令 如图5 15所 示 若主工具栏当前处于打开状态 执行上述命令则将其 关闭 若再次执行此命令 则可将其打开 图5 1

16、5 视图菜单 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 调整主工具栏的放置位置 将鼠标指针移到主工具 栏中的任一按钮上 单击鼠标右键 就会弹出一个快捷 菜单 如图5 16所示 执行某个快捷菜单命令 就可以 将主工具栏放置在窗口的左边 右边 顶部 底部或隐 藏 图5 16 快捷菜单 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 2 放置工具栏 放置工具栏是通过执行 View Toolbars Placement Tools 菜单命令来进行打开或关闭的 打开的放置工具栏如图 5 17所示 该工具栏主要提供图形绘制以及布线命令 图5 17 放置工具栏 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 3 元件布置工具栏 元件布置工具栏是通过执行 View Toolbars component Placement 菜单命令 来进行打开或关闭的 打开的元件 布置工具栏如图5 18所示 该工具栏方便了元件排列和布 局 图5 18 元件布置工具栏 第5章 印制电路板图的设计环境及设置 4 查找选取工具栏 查找选取工具栏是通过执行 View Toolbars Find Selections 选项来进行打开或关闭的 打开的查找