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1、1 目录6 1任务一 认识印制电路板6 1 1印制电路板结构6 1 2印制电路板中的各种对象6 2任务二 了解印制电路板图在Protel软件中的表示6 2 1工作层6 2 2铜膜导线 焊盘 过孔 字符等的表示 2 6 3任务三 认识元器件封装6 3 1元器件封装6 3 2常用元器件封装6 4任务四 PCB编辑器6 4 1PCB编辑器的画面管理6 4 2PCB编辑器的工作层管理6 4 3PCB编辑器的参数设置 3 背景要进行PCB设计 首先要了解印制电路板的结构 板中的各种对象及其用途 了解这些对象在Protel软件中的表示 以及PCB编辑器的一些基本参数设置 这是进行PCB设计的基础 4 要点
2、 印制电路板的结构 印制电路板图在PCB文件中的表示 元器件封装的概念 元器件封装在PCB文件中的表示 PCB文件的建立 PCB文件中一些常用参数的设置等 PCB设计流程可分为以下几个步骤 1 设计的先期工作 主要是绘制原理图2 设置PCB设计环境 非常重要的步骤规定电路板的结构及其尺寸 板层参数 格点大小和形状 布局参数 3 修改封装与布局4 布线规则设置5 自动布线6 手动调整布线7 保存文件与输出 6 6 1任务一 认识印制电路板6 1 1印制电路板结构印制电路板简称为PCB PrintedCircuitBoard 是通过一定的制作工艺 在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜箔构
3、成覆铜板 按照PCB图的要求 在覆铜板上蚀刻出相关的图形 再经钻孔等后处理制成 以供元器件装配所用 印制电路板根据结构不同可分为单面板 双面板和多层板 7 单面板是指在一面覆铜的电路板 只可在覆铜的一面布线 制作成本简单 但由于只能在一面布线且不允许交叉 布线难度较大 适用于比较简单的电路 双面板是两面覆铜 两面均可布线 制作成本低于多层板 由于可以两面布线 布线难度降低 因此是最常用的结构 多层板一般指3层以上的电路板 多层板不仅两面覆铜 在电路板内部也包含铜箔 各铜箔之间通过绝缘材料隔离 但制作成本较高 多用于电路布线密集的情况 图1单面印制电路板剖面 9 图2双面印制电路板剖面 图3多面
4、印制电路板剖面 11 6 1 2印制电路板中的各种对象 1 铜膜导线 用于各导电对象之间的连接 由铜箔构成 具有导电特性 2 焊盘 用于放置焊锡 连接导线和元器件引脚 由铜箔构成 具有导电特性 3 过孔 用于连接印制电路板不同板层的铜膜导线 由铜箔构成 具有导电特性 4 元器件符号轮廓 表示元器件实际所占空间大小 不具有导电特性 12 5 字符 可以是元器件的标号 标注或其他需要标注的内容 不具有导电特性 6 阻焊剂 为防止焊接时焊锡溢出造成短路 需在铜膜导线上涂覆一层阻焊剂 阻焊剂只留出焊点的位置 而将铜膜导线覆盖住 不具有导电特性 图6 1 1印制电路板 13 6 2任务二 了解印制电路板
5、图在Protel软件中的表示1 信号层 SignalLayer 信号层用于表示铜膜导线所在的层面 包括顶层 TopLayer 底层 BottomLayer 和30个中间层 MidLayer 其中中间层只用于多层板 2 内部电源 接地层 InternalPlaneLayer 内部电源 接地层共有16个 用于在多层板中布置电源线和接地线 14 3 机械层 MechanicalLayer 机械层共有16个 用于设置电路板的外形尺寸 数据标记 对齐标记 装配说明以及其他机械信息 这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同 4 阻焊层 SolderMaskLayer 阻焊层用于表示阻焊剂的涂覆位
6、置 包括顶层阻焊层 TopSolder 和底层阻焊层 BottomSolder 15 5 PasteMaskLayer 锡膏防护层 锡膏保护层与阻焊层的作用相似 不同的是 在机器焊接时对应的是表面粘贴式元件的焊盘 它包括顶层锡膏防护层 TopPaste 和底层锡膏防护层 BottomPaste 6 丝印层 SilkscreenLayer 丝印层用于放置元器件符号轮廓 元器件标注 标号以及各种字符等印制信息 它包括顶层丝印层 TopOverlay 和底层丝印层 BottomOverlay 16 7 多层 MultiLayer 多层用于显示焊盘和过孔 8 禁止布线层 KeepOutLayer 禁止
7、布线层用于定义在电路板上能够有效放置元器件和布线的区域 主要用于PCB设计中的自动布局和自动布线 17 图6 2 1顶层 TopLayer 的布线 图6 2 2底层 BottomLayer 的布线 图6 2 3顶层丝印层 TopOverlay 图6 2 4底层丝印层 BottomOverlay 18 图6 2 5多层 MultiLayer 显示的焊盘与过孔 6 2 2铜膜导线 焊盘 过孔 字符等的表示1 铜膜导线 Track 铜膜导线 Track 必须绘制在信号层 即顶层 TopLayer 底层 BottomLayer 和中间层 MidLayer 19 2 焊盘 Pad 焊盘 Pad 分为两类
8、 即针脚式和表面粘贴式 分别对应具有针脚式引脚的元器件和表贴式 表面粘贴式 元器件 图6 2 6针脚式焊盘尺寸 图6 2 7针脚式焊盘的三种类型 图6 2 8表面粘贴式焊盘 20 3 过孔 Via 过孔 Via 也称为导孔 过孔分为三种 即从顶层到底层的穿透式过孔 如图6 2 9所示 从顶层到内层或从内层到底层的盲过孔 如图6 2 10所示 和层间的隐藏过孔 图6 2 9穿透式过孔 图6 2 10盲过孔 21 4 字符 String 字符必须写在顶层丝印层 TopOverlay 和底层丝印层 BottomOverlay 5 安全间距 Clearance 进行印制电路板图设计时 为了避免导线 过
9、孔 焊盘及元器件间的相互干扰 必须在它们之间留出一定间隙 即安全间距 如图6 2 11所示 图6 2 11安全间距 22 6 3任务三 认识元器件封装6 3 1元器件封装1 元器件封装的概念元器件封装是指实际的电子元器件焊接到电路板时所指示的轮廓和焊点的位置 它保证了元器件引脚与电路板上的焊盘一致 2 元器件封装的分类根据焊接方式不同 元器件封装可分为两大类 针脚式和表面粘贴式 23 a 针脚式元器件 b 表面粘贴式元器件 图6 3 1元器件封装的分类 24 6 3 2常用元器件封装1 电容类封装 图6 3 2无极性电容封装图6 3 3有极性电容封装 25 2 电阻类封装 图6 3 4电阻封装
10、 3 二极管类封装 图6 3 5二极管封装 26 4 晶体管类封装 图6 3 6常用小功率三极管封装 图6 3 7表贴式三极管封装 5 集成电路封装 图6 3 8双列直插式芯片封装 图6 3 9表贴式芯片封装 27 6 4任务四 PCB编辑器6 4 1PCB编辑器的画面管理 PCB中有3种方法生成PCB文件 1 手动生成PCB文件2 通过向导生成PCB文件3 通过模板生成PCB文件 28 6 4任务四 PCB编辑器6 4 1PCB编辑器的画面管理1 手动生成PCB文件 1 新建或打开一个工程项目文件 并执行保存操作 2 在 Projects 项目 面板的项目名称上单击鼠标右键 在快捷菜单中选择
11、 AddNewtoProject PCB 则在左边的面板中出现了PCB1 PcbDoc的文件名 同时右边打开了一个PCB文件 如图6 4 1所示 29 图6 4 1新建的PCB文件 3 继续执行菜单命令 File Save 或单击 保存 图标 系统弹出 保存 对话框 选择工程项目文件所在文件夹 并将该PCB文件重新命名后 单击 保存 按钮 30 2 通过向导生成PCB文件3 通过模板生成PCB文件 31 2 管理PCB编辑器画面要求 打开系统提供的示例D ProgramFiles Altium2004 Examples PCBAuto Routing PCBAuto Routing PrjPC
12、B中的RoutedBOARD1 PcbDOC文件 练习各种画面显示的操作 1 放大画面 执行菜单命令 View ZoomIn 或按 PageUp 键 2 缩小画面 执行菜单命令 View ZoomOut 或按 PageDown 键 32 3 显示电路板的全部内容 执行菜单命令 View FitDocument 或单击 PCBStandard 工具栏中的图标 则图纸上的全部内容都显示在工作窗口中间 4 放大指定区域 执行菜单命令 View Area 或单击 PCBStandard 工具栏中的图标 用十字光标分别在要放大区域的两个对角线顶点单击鼠标左键 则选定的区域放大在工作区中间 5 快速移动画
13、面 按住鼠标右键 此时光标变成手形 拖动即可 一 使用PCB向导规划如图所示形状的双面板 电路板尺寸 属性均采用缺省值 课堂练习 二 创建一个PCB文件 命名为 PCBDOC 电路板机械尺寸为 70mm 45mm 电气边界与物理边界重合 并在四角放置内径4mm的安装孔 以上两题已经完成的同学请先自学教材中的PCB参数设置内容 35 36 6 4 2PCB编辑器的工作层管理要求 打开系统提供的示例C ProgramFiles Altium2004SP2 Examples PCBAuto Routing PCBAuto Routing PrjPCB中的RoutedBOARD1 PcbDOC文件 练
14、习各种有关工作层的操作 1 当前工作层的转换 图6 4 2PCB文件中的工作层标签 37 1 用鼠标左键单击要设置为当前层的工作层标签 2 按小键盘上的 键 可在TopLayer和BottomLayer之间进行转换 这种方法在绘图过程中鼠标正在使用时非常方便 3 按小键盘上的 或 键 可按工作层标签的排列顺序依次将其设置为当前工作层 38 2 单层显示执行菜单命令 Tools Preferences 系统弹出 Preferences 对话框 用鼠标左键单击对话框左侧的 ProtelPCB 前的 图标 使其变为 单击 ProtelPCB 文件夹下的 Display 选项 在对话框右侧的 Disp
15、layOptions 区域中选中 SingleLayerMode 单层显示模式 复选框 如图6 4 3所示 单击 OK 按钮即可 39 图6 4 3设置单层显示模式 40 3 工作层的显示执行菜单命令 Design BoardLayers Colors 系统弹出 BoardLayers Colors 对话框 如图6 4 4所示 图6 4 4 BoardLayersandColors 对话框 41 4 工作层的颜色在默认状态下 系统为每个工作层赋予一个颜色 要修改工作层颜色 可以单击工作层名称后面的颜色块 在弹出的调色板中进行修改 6 4 3PCB编辑器的参数设置1 栅格 单位等参数设置1 在
16、BoardOptions 对话框中设置执行菜单命令 Design BoardOptions 或在PCB文件的工作窗口单击鼠标右键 在快捷菜单中选择 Options BoardOptions 系统弹出 BoardOptions 对话框 如图6 4 8所示 42 图6 4 8 BoardOptions 对话框 43 1 单位设置 在 MeasurementUnit 区域中进行单位设置 PCB文件中共有两种单位 即Imperial 英制 和Metric 公制 单击Unit右侧的下拉按钮 从中进行选择 PCB文件的当前单位可在屏幕左下角的状态栏中显示出来 如图6 4 9所示 图6 4 9PCB文件中的状态栏 44 2 栅格类型设置 在 VisibleGrid 区域的 Markers 中进行设置 PCB文件中共有两种栅格类型 即Lines 线状 和Dots 点状 用鼠标左键单击 Markers 右侧的下拉按钮 从中进行选择 3 显示栅格设置 在 VisibleGrid 区域的 Grid1 和 Grid2 中进行设置 注意要分别设置X和Y值 4 捕获栅格设置 在 SnapGrid 区域中进行设置
