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1、多层印制板设计与制造,印制板电路板的设计与制造,项目1 单面PCB的设计与制作 任务2 设计单面PCB,任务2 设计单面PCB,2.1 认知印制电路板 2.2 PCB编辑器的基本用法 2.3 设计单面扩音机PCB,2.1 认知印制电路板,一个完整的电路板应当包括一些具有特定电气功能 的元器件，以及建立起这些元器件电气连接的铜 箔、焊盘及过孔等导电器件。 2.1.1印制电路板的作用 提供机械支撑。 实现电气连接或绝缘。 其他功能。印制电路板为自动装配提供阻焊图形，同时也为元器件插装、检查和维修提供了识别字符和图形。,2.1.2 印制电路板的组成 （1）焊盘 焊盘用于安装和焊接元器件引脚的金属孔，
2、如图2- 1。 （2）过孔 用于连接顶层、底层或中间层导电图件的金属化 孔，如图2-2。,图2-1,图2-2,（3）安装孔 安装孔主要用来将电路板固定到机箱上，其中安装孔可以用焊盘制作而成。 （4）元器件 元器件这里指的是元器件封装，一般由元器件的外形和焊盘组成。 （5）导线 导线用于连接元器件引脚的电气网络铜箔。 （6）接插件 接插件属于元器件的一种，主要用于电路板之间或电路板与其他元器件之间的连接。,（7）电路板边界 指的是定义在机械层和禁止布线层上的电路板的外 形尺寸制板。 2.1.3 印制板的种类 1.单面板 即只有一面敷铜而另一面没 有敷铜的电路板，通常元器 件放置在没有敷铜的一面，
3、敷铜的一面主要用于布 线和焊接，如图2-3。,图2-3,2.双面板 两个面都敷铜的电路板， 通常称一面为顶层（Top Layer），另一面为底层 （Bottom Layer）。一 般将顶层作为放置元器件 面，底层作为元器件焊接 面。,图2-4,3.多层板 多层板（Multi Layer PCB），即包含多个工作层 面的电路板，除了顶层和底层 外还包含若干个中间层，通常 中间层可作为导线层、信号层、 电源层和接地层等。层与层之 间相互绝缘，层与层的连接通 常通过孔来实现。,图2-5,2.1.4 元器件的封装 所谓元器件封装，是指元器件焊接到电路板上 时，在电路板上所显示的外形和焊点位置的关系。,
4、2.2.1 PCB设计流程 PCB的设计的基本流程如图2-10所示。 2.2.2 启动PCB编辑器 方法一：执行“File”（文件）菜单“New” “PCB”创建 PCB文件。 方法二：用鼠标右键单击项目文件名，在弹出的菜单中选择“Add New to Project” “PCB”新建PCB文件。 打开的界面如图2-11。,图2-10,图2-11,2.2.3规划电路板 1PCB环境参数设置 PCB的环境参数设置与原理图设置相似，通过参 数设置，可使操作更加灵活方便。 2电路板类型设置 设计者要根据实际需要，设置电路板的层数，如单面板、双面板或多层板。 执行菜单命令“Design”（设计）“La
5、yer Stack Manager”（层栈管理），打开图层堆栈管理对话框。 设计者可以选择电路板的类型或设置电路板的工作 层面。,3.工作层面设置 执行菜单命令“Design”（设计）“Board Layers & Color”（板层颜色）或将鼠标放置在工作 区单击键盘上“L”键，弹出板层与颜色设置对话框 ，对于层面颜色采用默认设置，并单击所有设置下 方的“Use On”（使用的打开）按钮。 4电路板外形设置 电路板的外形主要包括其物理边界和电气边界的 确定。,理论上，物理边界定义在机械层（Mechanical Layer），电气边界定义在禁止布线层（Keep Out Layer），但在实际操
6、作中，通常认为物理边界与电 气边界是重合的，所以在规划边界时只规划电路板 的电气边界。电路板外形规划操作步骤如下： 在图2-11中单击窗口下方的“Keep Out Layer” (禁线层)标签，将当前工作层面切换到禁止布线层。 执行菜单命令“Place”“Line”（线），或单击画线 工具栏上的第1个按钮，鼠标指针变成十字形状，此,时可根据电路板形状要求画出其电气边界。 单击右键退出当前 状态。画出电气边界 的电路板如图2-14所 示。 5放置安装孔 电路板的安装孔即 用来固定电路板的螺 钉安装孔，其大小要 根据实际需要及螺钉的大小确定。,图2-14,放置安装孔的操作步骤如下： 执行菜单命令“
7、Place”（放置）“Pad”（焊盘）， 或单击放置工具栏上的第4个按钮，此时鼠标指针变 成十字形状，且粘有一个焊盘。 按Tab键打开焊盘属性对话框，如图2-15所示。 设置完成后，单击OK按钮，返回放置焊盘状态， 在电路板的合适位置放置安装孔即可，如图2-16所 示。,图2-15,图2-16,2.2.4装载网络表 这里以多谐振荡器原理图“多谐振荡器.SchDoc”为 例介绍导入网络表的方法。 打开“多谐振荡器.SchDoc”文件，使之处于当前 窗口中，同时应保证“多谐振荡器.PcbDoc”文件与 处于打开状态。 执行“Design” “Update PCB多谐振荡 器.PcbDoc” 菜单命
8、令，系统将对原理图和PCB图 的网络报表进行比较并弹出一个“Engineering Change Order” 对话框，如图2-17所示。,图2-17,单击 按钮，系统将扫描所有的改变，看能 否在PCB上执行所有的改变。 进行合法性校验后，单击按钮 ，系统将完成 网络表的导入，同时在每一项的“Done”（完成）栏 显示标记导入成功。,2.2.5元器件布局 元件布局的基本原则 （1）元件放置的层面：单面板元件一律放在顶层；双面板或多层板元件绝大多数放在顶层，个别元件如有特殊需要可以放在底层。 （2）元件的布局应考虑到 元件之间的连接特性，先确定特殊元件的位置， 然后根据电路的功能单元，对电路的全
9、部元器件进 行布局。,（3）特殊元件的布局。 （4）根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行 布局。 （5）电路板上发热较多的元件应考虑加散热片或风 扇等散热装置。 （6）注意IC座定位槽的放置方向，应保证其方向与 IC座的方向一致。 （7）尽量做到元件排列、分布合理均匀，布局整齐 、美观。,2元器件布局方法 元件布局的方法主要 有自动布局、手动布局 和交互式布局三种。 多谐振荡器的布局 结果如图2-20所示。,图2-20,2.2.6布线 1布线的基本原则 输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行，最好加线间地线，以免发生反馈耦合。 印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电
10、流决定。当然，只要允许，还是尽可能用宽线，尤其是电源线和地线，一般情况下要比其它导线宽。 导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。,导线拐弯处一般取圆弧形或120左右的夹角，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。 尽量避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状，这样有利于散热，防止产生铜箔膨胀和脱落现象。 2.布线的规则设置 （1）“Clearance”（安全间距规则）设置 单击“Design” “Rule” 。打开“PCB Rule and Constraints Editor” 对话框，单击“Electrical
11、” 选项 下的“Clearance” 。安全间距通常设置在1020mil。,如图2-21。,图2-21,（2）“Width”（线宽）设置 线宽的设置规则是：地线宽度电源线宽度信 号=这里我们以电源线宽度为30mil，地线线宽35 mil，信号线为12mil为例进行设置。 鼠标右键单击“Routing”（走线）下方的 “Width”，系统弹出线宽规则添加与删除菜单，选 择“New Rule”新建布线规则“Width_1”。在 “Where The First Object Matches”（第一匹配对 象的位置）区域的“Net”（网络下拉列表中选择） “GND”网络。在“Constraints”
12、（约束）区域内将,最大线宽“Max Width”、优选线宽“Preferred Width”和最小线宽“Min Width”均设为35mil，如图 2-23所示。用同样方法新 建规则“Width_2”，将 “VCC”网络设置为30mil。,图2-23,3.手动布线 选择绘制导线的层次，如“Bottom Layer” ，然后 单击画线工具栏上第一个按钮，开始绘制导线。导 线的拐角一般是45或者是圆弧，导线要绘制到焊 盘的中心。如图2-24所示。布线结果如图2-25。,图2-24,图2-25,2.2.7 打印输出 1打印PCB文件 （1）页面设置 如图2-26所示。,图2-26,（2）打印属性设置
13、 ，如图2-27。 （3）打印,图2-27,2生成Gerber文件 （1）“General”（常规）选项卡 ，如图2-29所示。 （2）“Layer”（层）选项卡，如图2-30。,图2-29,图2-30,（3）“Drilling Drawing”（钻孔图）选项卡，如图2- 31。 （4）“Apertures”（光圈） 选项卡,图2-31,2.3 设计单面扩音机PCB,2.3.1 创建PCB文件规划电路板 1.创建PCB文件 2.PCB环境参数设置 按照图2-32所示设置 电路板。 3.单面板工作层设置 执行菜单命令Design Board Layers & Color,图2-32,弹出板层与颜
14、色设置对话框，然后按照图2-33设置 要显示的工作层。单面板 主要显示Bottom Layer （底层）、Top Overlay （顶层丝印）、Keep Out Layer（禁线层） 和Multi-Layer（多层）。,图2-33,4.电路板外形设置 单击PCB主界面窗口下方的“Keep Out Layer”标签 ,将当前工作层面切换到禁止布线层。 单击绘图工具 按钮右侧的下拉列表，选择原 点设置按钮 ,在电路板左下角单击确定原点位置。 执行菜单命令Place Line,按照图2-34所示尺寸 绘制电路板形状。,5.放置安装孔 2.3.2 添加封装并装载网络表 1.元器件添加封装 按照表2-1
15、为元器件添加 封装。,图2-34,表 2-1,2.装载网络表 打开“功放.SchDoc”文件，使之处于当前窗口 中，同时应保证“功放.PcbDoc”文件已处于打开 状态。 执行菜单命令“Design” “Update PCB 功放 .PcbDoc”，在系统弹出的“Engineering Change Order”（工程变更顺序）对话框中按钮，系统将扫 描所有的改变，看能否在PCB上执行所有的改变。 随后在对应的“Check”（检查）栏中显示 标记。,进行合法性校验后，单击按钮，系统将完成网络 表的导入，同时在每一项的“Done”（完成）栏显示 标记导入成功。如图2-38所示。,图2-38,2.
16、3.3 扩音机PCB布局 扩音机在布局时，除遵循基本原则外，还应按照以 下要求布局： 扩音机在布局时，应将音频输入端子P1、P2和扬声器LS1、LS2放置在电路板的边缘，同时两者应相互远离，防止输入信号和输出信号中间相互干扰。 音量调节电位器VR1、VR2也要放置在电路板的边缘，这样有利于手动调节音量。,电解电容要远离发热元件，因为发热元件产生的热量长时间烘烤电解电容使其内部电解液减少，容量减小。例如电解电容C1要远离带散热片的功放管Q2、Q3、Q5、Q6。 布局时，尽量将元器件的焊盘放置在网格的交叉点上。这样在布线时，不容 元器件的编号不要放置在焊盘上。因为元器件的编号属于丝印层，若放在焊盘上，会影响焊接质量，导致焊点虚焊。 扩音机PCB的布局参考如图2-39所示。,图2-39,2.3.4 扩音机PCB布线 1.
