pcblayout基础知识

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1、PCB Layout基础知识,2,一 PCB的基本概念,1. PCBPrinted Circuit Board 2. 印刷电路在绝缘基材上按预定设计制成印刷线路印刷组件或 两者结合而成的导电图形。 3. 印刷线路在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形。 4. 印刷板印刷电路或者印刷线路的成品板称为印刷电路板或者印刷线 路板。 5. 按照导体图形的层数可以分为单面双面多层印刷板。 电子设备采用印刷板后由于同类印刷板的一致性从而避免了人 工接线的差错并可实现电子元器件自动插装或贴装自动焊锡自动 检测保证了电子设备的质量提高了劳动生产率降低了成本便 于维修。印刷板从单层发展到双面多层并且仍旧保

2、着各自的发展趋 势。由于不断地向高精度高密度和高可靠性方向发展不断缩小体积 减轻成本使得印刷板在未来电子设备的发展过程中仍然保持强大的 生命力。,3,6. PC板一般材质特性 尿素纸板 特性为颜色为淡黄色常用于单面板但由于是用尿素纸所制在阴 凉潮湿的地方容易腐烂故现已不常用。 CEM-3板 特性为颜色为乳白色韧性好具有高CTI(600V)二氧化碳排出量只 有正常的四分之一现在较为常用于单面板。 FR4纤维板 特性为用纤维制成韧性较好断裂时有丝互相牵拉常用于多面板 其热膨胀系数为13(16ppm/c)本厂用的主板是用此板所制。 软板 特性为材质较软透明常用于两板电气连接处便于折迭。例如手提 计算

3、机中LCD与计算机主体连接部分。 其它 随着个人计算机移动电话等多媒体数字化信息终端产品的普及PCB 也变的得越来越轻薄短小。在国外一些大的集团公司先后研制出更 多的 PCB板材例如无卤（卤）无锑化环保产品高耐热高Tg板材 低热膨胀系数 低介电常数低介质损耗板材。其代表产品有FR-5Tg200板 PEE板PI 板CEL-475等等。只是现在在国内还没有普及。,4,7. 印刷电路在电子设备中的功能 (1)提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑 (2)实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电器连接或电绝缘 (3)提供所要求的电器特性如特性阻抗等 (4)为自动焊锡提供阻焊图形为组件插装检查

4、维修提供标识符元和图形 8. PCB发展简史 印刷电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过1947年美国航 空局和美国标准局发起了印刷电路首次技术讨论会当时列出了26种不同 的印刷电路制造方法。并归纳为六类涂料法喷涂法化学沉积法真 空蒸发法模压法和粉压法当时这些方法都未能实现大规模工业化生产。 直到五十年代初期由于铜箔和层压板的粘合问题得到解决覆铜层压板 性能稳定可靠并实现了大规模工业化生产铜箔蚀刻法成为印制板制 造技术的主流一直发展至今.六十年代孔金属化双面印刷和多层印刷板 实现了大规模生产七十年代由于大规模集成电路和电子计算器的迅速发 展八十年代表面贴装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速

5、发展推动了 印刷电路板生产技术的继续进步一批新材料新设备新测试仪器相继 涌现印刷电路生产技术进一步向高密度细导线多层高可靠性低 成本和自动化连续生产的方向发展。,5,二 Layout的一些基本朮语,1. Solder Mask止焊膜面印刷电路板上面之防焊漆常使用绿色 因此又称为绿漆。 2. Pin指电路板上之金属焊垫在此焊垫上组件脚藉由焊锡焊接到 电路板。,Rat是一条Net中未连接起来的两个Pin的直线当它连接后Rat就会消 失它是走线的辅助工具。 4. Cline指Rat连接起来之后的线。,6,5. ViaVia或Via Hole(贯穿孔)作为电路板上面之线路从一层换到 另一层之贯穿连接之

6、用它可分为三种： (1) Through Via：最常见之贯穿孔它是贯穿整个板子的。 (2) Blind Via：盲孔该孔有一边是在板子之一面然后通至板子之内 部为止。 (3) Buried Via：埋孔该孔之上下两面都在板子之内部层换句话说是 埋在板子内部的。,PTHPlated Through Hole为电镀贯穿孔之意思。 Non-PTH或NPTHNon-Plated Through Hole为非电镀贯穿孔。 在电路板(单面板除外)上面之钻孔大部份是PTH孔以便组件脚或是 各层线路能够导通。单面板则百分之百为NPTH孔因它的线路只有一层 不需换层。,7,7. Comp Side (Top

7、Side)零件面大多数零件放置之面又称为正面。 8. Sold Side (Bottom Side)焊锡面与Comp Side相反之面又称为反面。 9. Positive Layer单双层板的各层线路多层板的上下两层线路 以及内层走线层均属又称正面层。 10. Negative Layer通常指多层板的电源层又称负面层。 例如一个六层的板子迭板结构如下图,8,11. Fiducial Mark(基准点) Fiducial Mark或Fiducial Dot是作为SMT Pick and Place机器摆放SMD组件所使用之光学定位点其形状依SMT机器有所不同并且又分为整块板子用户以及单独组件(

8、例如QFP或其他细脚距组件)用户。 所有PCB上的Mark点(包括QFP旁边的辅助光学点)形状大小须一致可以是圆形或方形。放置Fiducial Mark时要距离板边至少5mm且每两个Fiducial Mark不能在同一直在线。,9,12. Tear Drop又叫做泪珠为Pin 的一种特殊设计防止孔偏位时崩孔,13. VBPVia Between Pad,14. VIPVia In Pad,10,15. Gold Finger称为金手指是指某些电路板(例如网络卡适配卡)上板 边的一根根镀金线因其形状类似手指故称之为金手 指。它通常是插在另一片电路板的连接器组件插槽(Slot)上 以作为两片电路板

9、线路的连接。 金手指在电路板的制作上一般先镀低应力镍0.00015“以上再镀金。 有些板子为了省成本改为镀锡如此便称之为锡手指。,Gold Finger,11,16.Inner Pad多层板的Positive Layer内层的Pad。 Anti-Pad多层板内Negative Layer上所使用的绝缘范围不与零件 脚相接的Pad。 Thermal Pad多层板内Negative Layer上必须接零件脚时所使用的 Pad一般用作散热或导通的。,12,17. 各项标示 (1) UL(美国保险商实验室) Underwriters Laboratories INC板材耐燃性实验执行及认可 (2) 防

10、火等级(94V-0 V-1) (3) 制造日期一般是年号周数如0237就表示02年第37周 (4) 厂商识别,13,三 与PCB Layout相关的部门,1. 产品的设计时间 EVTEngineering Value Test 工程价值评估阶段 DVTDesign Verification Test 产品设计测试阶段 PVTProcess Verification Test 批量生产阶段 MP Mass Production 量产阶段 PCB Layout的最终目的是要让R&D设计的线路图转变成实际的PCB 并能实现预期的功能且工作正常因此需与相关的部门共同合作 经常会与相关的人员讨论 R&D

11、线路零件布局相关走线规则 ME 机构确认尺寸误差讨论 PE 生产线生产时须注意事项 TE 测试点摆放规则讨论 EMI 讨论零件布局相关走线和电磁干扰静电安全规则 PC板厂PC板厂制造能力制造时间控管,14,PCB Layout 流程图,15,四 工程委托评估并提供相关数据,1. 客户提供进度表(Schedule),对Schedule进行讨论合理安排Layout的时间以免延误工作。,16,2. RD提供迭板结构(Stack Up),17,3. RD提供Guideline Placement Guideline Routing Guideline,18,4. RD提供电路图(Schematic)

12、电路图表示设计之电路连接图形它由组件电气线以及其他电 子符号组成还包括图框标题区(title block)文字说明及其他符号。 确定Schematic中的零件是否零件库中都有否则要新建零件。,19,5. ME提供机构图(ME Outline) Check机构图是否完整正确板子尺寸固定零件的位置限高区 机构孔螺丝孔Connector等重要零件的位置。,20,五 电路图的导入与核对,原理图(Schematic)的产生一般视为PCB生产过程的第一步它也是电 子工程技术人员对产品设想的具体实现是由许多逻辑组件(如各种IC的 门电路电阻电容等)通过不同的逻辑连接而组成。做一个原理图它 的逻辑组件的来源是

13、有的CAD软件含有的一个庞大的逻辑组件库而 有的CAD软件除了逻辑组件库外还可以由用户自己增加建立新的逻辑 组件(如CadenceMentor等)用户可以用这些逻辑组件来实现所要设计 的产品的逻辑功能。 1. 建立逻辑组件 逻辑组件是提供一种逻辑功能的部件(如一个LSOO门一个触发器 或一个ASIC电路)。 (1) 逻辑组件型号的定义(或称组件名) (2) 逻辑组件管脚的封装形式 (3) 逻辑组件管脚的描述 (4) 逻辑组件的外形及符号尺寸的定义 2. 逻辑组件的功能特性描述 需对逻辑电路进行仿真就要对每个逻辑组件的功能特性进行描述 如逻辑组件的时序关系初始态上升沿(Rise)下降沿(Fall

14、)延迟时间 还有驱动衰量衰减时间等。,21,3. 关于逻辑组件库的说明 由于逻辑组件很多都建在一个库下容易造成混乱不好管理所以一般把功能特性相似的逻辑组件放于一个库下按功能特性来管理如A/DD/A转换器件CMOS器件存贮器件TTL器件线性器件运放器件比较器件等都各自放在同类库下。同样也可以按公司厂家分类如 MOTOROLANECINTEL等。 4. Check电路图与产生相关数据文件 Run DRC DRC Design Rule Check报告与标注违反电气规则或其他设计限制 之处包括相同的组件编号未连接的电气对象组件型式不 匹配不在格点上之组件等等。 (2) 产生相关 File .NET:

15、 网络表-表示信号与接脚之逻辑连接 .CMPNet in 时为了对应抓取零件库中零件 Footprint 的顺序表 .BOM: 材料列表-为一个格式化的电气组件与其他对象之报表 .XRF交互参考表-报告每张电路图与组件位置,22,Net List电路导入时需要的数据数据文件包括*.CMP和*.NET两个 文檔。 Footprint指PCB Layout上各种组件之实体形状包括焊垫 Solder Mask钻孔文字印刷等等。 5. Net in指电路图的导入 6. 导入机构图档(*.dxf)与创建板框(Board Outline) (1) 导入DXF注意单位之变换 (2) 根据机构图来确定板框的大小板框左下角为原点为(00)点 板框线宽一般为5mil。 (3) Create Board Outline Attribute(建立板框属性) A. Routing Keepin线宽为0mil C. Package Keepin线宽为0mil一般要求距离板框为2mm (4) 设置板子的迭板结构包括板厚。,23,六