《Protel99 SE 电路设计及应用 教学课件 ppt 作者 周润景 第5章 PCB设计预备知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Protel99 SE 电路设计及应用 教学课件 ppt 作者 周润景 第5章 PCB设计预备知识（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 PCB设计预备知识,PCB即为Printed Circuit Board的英文缩写，汉语称之为印刷电路板。通常把在绝缘材料上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印刷电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印刷电路。这样就把印刷电路或印制线路的成品板称为印制电路板，亦称为印制板或印制电路板。,印刷电路的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质制作而成。在表面可以看到的细小线路是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部分被蚀刻处理掉，留下来的部分就变成网状的细小线路了，这些线路被称作导线或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。,印刷电
2、路板几乎应用到各种电子设备中，如电子玩具、手机、计算机等，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互联，都有使用印制板。,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,绝缘基材：一般由酚醛纸基、环氧纸基或环氧玻璃布制成；,5.1 印刷电路板的构成及其基本功能,铜箔面：铜箔面为电路板的主体，它由裸露的焊盘和被绿油覆盖的铜箔电路所组成，焊盘用于焊接电子元器件；,阻焊层：用于保护铜箔电路，由耐高温的阻焊剂制成；,字符层：用于标注元件的编号和符号，便于印制电路板加工时的电路识别；,孔：用于基板加工、元件安装、产品装配以及不同层面的铜箔电路之间的连接。,5.1.1 印刷电
3、路板的构成,PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面。,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,印刷电路板为集成电路等各种电子元器件固定、装配提供了机械支撑。,5.1.1 印刷电路板的功能提供机械支撑,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,印刷电路板实现了集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接；,5.1.2 印刷电路板的
4、功能实现电气连接或电绝缘,印刷电路板也实现了集成电路等各种电子元器件之间的电绝缘。,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,印刷电路板为自动装配提供阻焊图形，同时也为元器件的插装、检查、维修提供识别字符和图形。,5.1.3 印刷电路板的功能其它功能,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,菲林底版是印制电路板生产的前导工序。在生产某一种印制线路板时，印制板的每种导电图形（信号层电路图形和地、电源层图形）和非导电图形（阻焊图形和字符）至少都应有一张菲林底片。 菲林底版在印制板生产中的用途如下： 图形转移中的感光掩膜图形，包括线路图形
5、和光致阻焊图形；网印工艺中的丝网模板的制作，包括阻焊图形和字符；机加工（钻孔和外型铣）数控机床编程依据及钻孔参考。,5.2 PCB板制造工艺流程,5.2.1 菲林底版,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,覆铜箔层压板（Copper Clad Laminates，简写为CCL），简称覆铜箔板或覆铜板，是制造印制电路板（以下简称PCB）的基板材料。目前最广泛应用的蚀刻法制成的PCB，就是在覆铜箔板上有选择的进行的蚀刻，得到所需的线路的图形。 覆铜箔板在整个印制电路板上，主要担负着导电、绝缘和支撑三个方面的功能。,5.2.2 基板材料,机械工业出版社 Protel
6、 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,PCB设计完成后，因为PCB板形太小，不能满足生产工艺要求，或者一个产品由几块PCB组成，这样就需要把若干小板拼成一个面积符合生产要求的大板，或者将一个产品所用的多个PCB拼在一起而便于生产电装，此道工序即为拼版。 拼版完成后，用户需生成光绘图数据。PCB板生产的基础是菲林底版。早期制作菲林底版时，需要先制作出菲林底图，然后再利用底图进行照相或翻版。随着计算机技术的发展，印制板CAD技术得到极大的进步，印制板生产工艺水平也不断向多层，细导线，小孔径，高密度方向迅速提高，原有的菲林制版工艺已无法满足印制板的设计需要，于是出现了光绘技术。,5.2.3 拼
7、版及光绘数据生成,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,使用光绘机可以直接将CAD设计的PCB图形数据文件送入光绘机的计算机系统，控制光绘机利用光线直接在底片上绘制图形。然后经过显影、定影得到菲林底版。 光绘图数据的产生，是将CAD软件产生的设计数据转化称为光绘数据（多为Gerber数据），经过CAM系统进行修改、编辑，完成光绘预处理（拼版、镜像等），使之达到印制板生产工艺的要求。然后将处理完的数据送入光绘机，由光绘机的光栅（Raster）图象数据处理器转换成为光栅数据，此光栅数据通过高倍快速压缩还原算法发送至激光光绘机，完成光绘。,机械工业出版社 Prote
8、l 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部分被蚀刻处理掉，留下来的部分就变成网状的细小线路了，这些线路被称作导线或称布线。,5.3 PCB中的名称定义导线,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件轻松插进插座，也可以拆下来。,5.3 PCB中的名称定义 ZIF插座,机械工业出版社 Protel 99
9、SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,如果要将两块PCB相互连结，一般都会用到俗称金手指的边接头（edge connector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。,5.3 PCB中的名称定义边接头（俗称金手指）,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,单面板 在最基本的PCB上，元件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所
10、以我们就称这种PCB叫作单面板（Single-sided）。 因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。,5.4 PCB板板层,5.4.1 PCB板分类,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,双面板（Double-Sided Boards） 这种电路板的两面都有布线。 不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔（via）。 导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线
11、可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,双面板成品,双面板上面,双面板下面,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,多层板（Multi-Layer Boards） 为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当
12、多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,Peotel 99SE现扩展到32个信号层、16个内层电源/接地层、16个机械层，在层堆栈管理器中用户可以定义层的结构，可以看到层堆栈的结构。,5.4.2 Protel 99 SE中的板层管理,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,在顶层添加绝缘层,在底层添加绝缘层,Add Layer：添加信号
13、层。用鼠标选择信号层添加位置，然后 按下Add Layer按钮后，电路板层增加一层信号层。,Add Plane：添加内层电源/接地层。,Move Up：层上移。例如，当鼠标放置到内层电源/接地层上， 点击鼠标选中内层电源/接地层，然后按下“Move Up”按钮。,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,5.4.3 Protel 99 SE中各层的意义,TopLayer/BottomLayer：顶层/底层，属于信号层； Mechanical：机械层，用于定义整个PCB板的外观，即整个PCB板的外形结构；,Keepoutlayer：禁止布线层，用于定义在布电气特性的
14、铜一侧的边界。也就是说先定义了禁止布线层后，在以后的布过程中，所布的具有电气特性的线不可以超出禁止布线层的边界；,Topoverlay/ Bottomoverlay：顶层丝印层/底层丝印层，用于定义顶层和底的丝印字符，就是一般在PCB板上看到的元件编号和一些字符； Multiplayer：多层，指PCB板的所有层；,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,元件封装分为插入式封装和表面黏贴式封装。 其中将零件安置在板子的一面，并将接脚焊在另一面上，这种技术称为插入式（Through Hole Technology，THT）封装； 而接脚是焊在与零件同一面，不用为每
15、个接脚的焊接而在PCB上钻洞，这种技术称为表面黏贴式（Surface Mounted Technology，SMT）封装。,5.5 元件封装技术,5.5.1 元件封装的具体形式,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,使用THT封装的元件需要占用大量的空间，并且要为每只接脚钻一个洞，因此它们的接脚实际上占掉两面的空间，而且焊点也比较大； SMT元件也比THT元件要小，因此使用SMT技术的PCB板上零件要密集很多； SMT封装元件也比THT元件要便宜，所以现今的PCB上大部分都是SMT。但THT元件和SMT元件比起来，与PCB连接的构造比较好。,机械工业出版社 P
16、rotel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,SOP/SOIC封装,SOP是英文Small Outline Package的缩写，即小外形封装。 SOP封装技术由菲利浦公司开发成功，以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等.,SOJ-14封装,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,DIP封装,DIP是英文Double In-line Package的缩写，即双列直插式封装。 其属于插装式封装，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。 DIP是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC、存储器LSI及微机电路。,DIP-14封装,机械工业出版社 Protel 99SE原理图与印刷电路板设计 周润景等,PLCC封装,PLCC是英为Plastic Leaded Chip Carrier的缩
