印制板设计与布线

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1、LOGO印制板设计与布 线现代印制电路原理和工艺LOGOClick to edit Master text styles3.1 设计的一般原则3.2 设计应考虑的因素3.3 CAD设计技术第三章第三章 印制板设计与布线印制板设计与布线LOGOClick to edit Master text styles3.1 设计的一般原 则v根据电路以及整机的装连要求，用单面即 可完成全部互连时应使用单面印制电路板 。v在用单面印制电路板不能完成电路的全部 互连情况下，必须考虑设计双面印制电路 板3.1.1 印制电路板的类型LOGOClick to edit Master text styles v在下列

2、情况下，要考虑设计多层印制电路 板：(1)用双面印制电路板不能完成电路的全部互连，需 要增加较多的跨接导线。 (2)要求重量轻、体积小。 (3)有高速电路。 (4)要求高可靠性。 (5) 简化印制电路板布局和照相底图设计。LOGOClick to edit Master text styles v为了满足电子设备某些特殊装连的需要和 减轻重量、提高装连密度，有时要求采用 挠性印制电路v印制电路板的导线要承受大电流或整块印 制板的功耗很大，使其超过允许的工作温 度时，则需设计具有金属芯或不凹面散热 器的印制电路板。LOGOClick to edit Master text styles3.12

3、坐标网络 系统v在设计印制电路板时，要使用一种共同遵 守的坐标网络系统。按照GB136078印 制电路网格的规定进行。LOGOClick to edit Master text styles3.1.3 设计放大 比例 v根据印制电路板尺寸精度的要求，照相底 图按1：1或2：1甚至4：1的比例制作。印 制电路板的布设草图也按相同的比例绘制 。v布设草图或照相底图最常用的放大比例是 2：1，按这个比例布设的精度比较高，操 作比较方便。LOGOClick to edit Master text styles3.1.4印制电路的生产条 件v设计印制电路板应考虑并熟悉生产条件。3.1.5标准化设计者必须

4、应用并严格遵守标准。 可以应用的标准有国际（GB） 国际电工委会（IEC TC52）等有关标准LOGOClick to edit Master text styles3.1.6设计印制电路板所需的设计 文件 2元件表1电路图 3元器件接线表4布设草图5机械加工图LOGOClick to edit Master text styles(a) (b) 图31 布设草图不同孔径大小的导线宽度的示意符号举例 (a)孔径(mm)； (b)导线宽(mm)LOGOClick to edit Master text styles3.2 设计应考虑的 因素v设计印制电路应考虑下列因素，选择合适 的基材。v(1)

5、所采用的工艺 v(2)印制电路板的类型 v(3)电性能 v(4)机械性能 v(5)其他性能3.2.1 基材的选择LOGOClick to edit Master text styles3.2.2 表面镀层和表面涂覆层得 选择v1）铜 要求铜镀层有良好的韧性和较高 的纯度（99.5%）。v2）锡铅合金 锡铅合金中的锡含量必须 在5070范围内，锡铅镀层的厚度为5 15m。v3）金 印制电路板焊接面必须电镀纯金 。1. 金属镀层LOGOClick to edit Master text stylesv4）镀镍再镀金 镍的厚度应不低于5m ，金的厚度一般不大于1m，v5）其他金属镀层 镍上镀钯、镍上

6、镀铑 、镍和金上镀佬、镀锡镍和镀钯镍合金等 ，都可作为印制电路板的电接触镀层。LOGOClick to edit Master text styles2. 非金属涂覆 层v1）阻焊涂覆层 用来防止非锡焊区在锡焊 时被润湿或导电图形之间产生乔接的涂覆 层。v2）可焊性涂覆层 用作保护导电图形的可 焊性的涂覆层。v3）绝缘保护层 通常用于挠性印制电路。LOGOClick to edit Master text styles3.2.3 机械设计原 则v1） 印制电路板的尺寸和形状要适合于设备的 空间要求 v2） 印制电路板相互连接方式由印制电路板的 输入与输出的端子数耐确定。 v3） 装拆方便，便于

7、测试和维修。 v4） 按散热效果不一样,必要时采取强制冷却散 热措施。 v5）屏蔽性1.印制电路板的安装在电子设备中的机械设计原则LOGOClick to edit Master text styles3.2.4 印制电路板的结构尺寸v1.尺寸 一般根据元、器件的布局情况， 确定印制电路板的最佳开关的尺寸v2. 厚度 印制电路板的厚度取决于所选用 基材的厚度。v3. 弓曲和扭曲 印制板的两面布设相似的 图形面积来抵消应力防止弓曲和扭曲 LOGOClick to edit Master text styles3.2.5 孔v元器件装连孔直径由元器件引线截面的尺寸 所决定。应考虑以下因素： v（1

8、）采用标准的孔尺寸和公差，而且要使 同一块印制电路板上孔尺寸的种类最少.v（2）孔与元件引线之间必须有一定的间隙 ，使元器件引线能顺利地插入孔内. v（3）金属化孔的间隙则要适当。1. 元、器件装连孔直径的确定LOGOClick to edit Master text styles v2.间距孔间距至少不得小于印制电路板的厚度 。 v3.印制电路板边缘的距离孔壁到印制电路板边缘的最小距离应大 于 印制电路板的厚度。 v4.金属化孔孔径与印制电路板的厚度比孔径与板厚之比一般不应小于1/3。 v5.形孔除特殊要求外，一般应避免设计异形孔 。LOGOClick to edit Master text

9、 styles3.2.6 连接盘v1.连接盘的尺寸 v连接盘的尺寸与钻孔设备、钻孔孔径、最 小孔环宽度、层间允许偏差、孔位允许偏 差以及导线宽度允许偏差等因素有关。钻孔直径(mm)0.40.50.60.80.91.01.31.62.0最小连接盘 直径 (mm)级 1.01.01.21.31.41.51.82.53.0级 1.21.21.51.82.02.53.03.54.0表3-3 钻孔直径与最小连接盘直径LOGOClick to edit Master text stylesv2.连接盘的形状v根据不同的要求选择不同形状的连接盘。 圆形连接盘用的最多。有时，为了增加连 接盘的黏附强度，也采用

10、正方形、椭圆形 和长圆形等连接盘。LOGOClick to edit Master text styles(a) (b) (c) (d) 图33 连接盘的形状（a）圆形连接盘；（b）正方形连接盘；（c）长圆形连接盘；（d）椭圆形连接盘LOGOClick to edit Master text styles3.2.7 印制导 线v1. 印制导线的形状v由于导线本身可能 承受附加的机械应 力以及局部高压引 起的放电作用，因 此，应尽可能避免 出现尖角或锐角拐 弯。(a) (b) 图34 导线的形状 （a）避免采用；（b）优先采用LOGOClick to edit Master text style

11、s2.印制导线的宽度 v印制电路板的电源线和接地线的载流量较 大，必须有足够的宽度和厚度。有关载流 导线的设计，将载下一节中叙述。3.印制导线的长度 v由于导线的寄生电感和电容与导线的长度 成正比，所有的导线都应尽可能短。LOGOClick to edit Master text styles4.印制导线的间距 v相邻导线间的最小间距主要取决于下列因 素： 1）相邻导线的峰值电压； 2）大气压力（最大海拔工作高度）； 3）所采用的表面涂覆层特性； 4）电容耦合参数等。LOGOClick to edit Master text styles3.2.8 印制插 头 插头设计图给出接触片 的v长度和

12、宽度、 v各接触片间的中心距离 、 v定位槽的中心位置、 v定位槽的宽度及公差、 v定位槽的深度等图35 典型的印制插头LOGOClick to edit Master text styles3.2.9 电气性 能 v1.印制导线的电阻v印制导线的电阻一般可以不予考虑。特殊 电路中，规定了印制导线的最大允许电阻 ，印制导线的电阻由下式计算：R=L/ALOGOClick to edit Master text stylesv印制导线的电阻随温 度升高而增大R1=R01+CT(T1-T0)图3-6 印制导线的电阻LOGOClick to edit Master text stylesv2.金属化孔

13、电阻v金属化孔电阻值与 孔径大小、 镀层厚度、 印制电路板厚度有关 。图3-7 金属化孔电阻LOGOClick to edit Master text stylesv 对于1.6mm厚的双面印制电路板，金属孔的电阻一般应 小于0.5 m。对于同样厚度的多层印制电路板，金属 化孔的电阻应小于0.3 m，才能保证内层互连的可靠性。LOGOClick to edit Master text stylesv4.电感 v（1）直线电感印制导线可以近似的看作是矩形导线，其 电感的计算公式为：LOGOClick to edit Master text stylesv（2）多匝圆形螺旋线圈的电感 多匝圆形螺旋

14、线圈的电感可由下式计算：LOGOClick to edit Master text stylesv（3）正方形螺旋线圈的电感正方形螺旋线圈的电感大约是圆形螺旋线 圈的1.2倍。用下式计算：（H ）LOGOClick to edit Master text stylesv3.电容印制电路板基材与双面的印制导线，可看 作是一个电容器，其电容可用平板电容器 的计算公式粗略地计算：LOGOClick to edit Master text stylesv5.衰减与损耗v高频传输线的衰减与损耗主要由印制导线 的集肤效应、介质损耗和电能的辐射产生 。为了减小集肤效应损耗，应采用介电常 数较低的基材；在给定

15、特性阻抗的情况下 ，使用较宽的印制导线。LOGOClick to edit Master text stylesv6.载流量v载流导线中的电路比信号线中的电流可能 要大若干个数量级，因此，在设计载流导 线时，要考虑电流产生的温升或热耗，并 由此确定导线的宽度和厚度。LOGOClick to edit Master text styles图3-8 印制导线温升与导线宽度和负载电流的关系(a)导线宽度18m (b) 导线宽度25m (c) 导线宽度70m (d) 导线宽度105m LOGOClick to edit Master text styles v（3）双面或多层印制电路板的导线温升通常采用以下两种估算法计算温升。 v1)方法一：估算每个单层的温升，然后再 把每个单层的温升相加。v2）方法二：用下式计算温升：LOGOClick to edit Master text styles3.2.10 可燃 性 v保证印制板安全性的措施有：v1)选择自熄性的基材，可防止印制电路板 持续燃烧。v2)相邻导线之间和导线与导电金属零件之 间保持较大的距离，可避免飞弧或短路。v3)载流印制导线应有足够的宽度。LOGOClick to edit Master text styles v4)设置保险丝，或具有相似功能的电子电 路。v5)选用在热条件下使电路开路的元件。v6)控制