pcb入门昆山万正电路板有限公司课件.ppt
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1、印制电路板的设计印制电路板的设计 下面是利用下面是利用 的印制电路板的大体设计的印制电路板的大体设计流程。按照流程一步一步地往下做,每一流程。按照流程一步一步地往下做,每一步都保证其正确性,最后就能顺理成章地步都保证其正确性,最后就能顺理成章地得到一块正确的印制电路板。得到一块正确的印制电路板。印印制制电电路路板板的的设设计计流流程程 绘制电路原理图绘制电路原理图规划电路规划电路设置各项参数设置各项参数载入网络表和元器件封装载入网络表和元器件封装比较网络表以及校验比较网络表以及校验 手工调整布线手工调整布线电路板自动布线电路板自动布线元器件自动布局元器件自动布局手工调整布局手工调整布局文件保存
2、,打印输出文件保存,打印输出送加工厂制作送加工厂制作 电路板的基本概念电路板的基本概念 一般所谓的一般所谓的 电路板有电路板有 (单面板)(单面板) (双面板)(双面板) 四层板四层板 多层板多层板 单面板是一种单面敷铜,因此只能单面板是一种单面敷铜,因此只能利用它敷了铜的一面设计电路导线利用它敷了铜的一面设计电路导线和元件的焊接。和元件的焊接。 双面板是包括双面板是包括 (顶层)和(顶层)和 (底层)(底层)的双面都敷有铜的电路板,双面都的双面都敷有铜的电路板,双面都可以布线焊接,中间为一层绝缘层,可以布线焊接,中间为一层绝缘层,为常用的一种电路板。为常用的一种电路板。如果在双面板的顶层和底
3、层之间加上别的如果在双面板的顶层和底层之间加上别的层,即构成了多层板,比如放置两个电源层,即构成了多层板,比如放置两个电源板层构成的四层板,这就是多层板。板层构成的四层板,这就是多层板。通常的通常的 板,包括顶层、底层和中间层,板,包括顶层、底层和中间层,层与层之间是绝缘层,用于隔离布线层。层与层之间是绝缘层,用于隔离布线层。它的材料要求耐热性和绝缘性好。早期的它的材料要求耐热性和绝缘性好。早期的电路板多使用电木为材料,而现在多使用电路板多使用电木为材料,而现在多使用玻璃纤维为主。玻璃纤维为主。 电路 板的基本概念l一般所谓的一般所谓的 电路板有电路板有 (单面板)、(单面板)、 (双面板)、
4、四层板、多层板等。(双面板)、四层板、多层板等。 l 单面板是一种单面敷铜,因此只能利用单面板是一种单面敷铜,因此只能利用它敷了铜的一面设计电路导线和元件的焊接。它敷了铜的一面设计电路导线和元件的焊接。 l 双面板是包括双面板是包括 (顶层)和(顶层)和 (底层)(底层)的双面都敷有铜的电路板,双面都可以布线的双面都敷有铜的电路板,双面都可以布线焊接,中间为一层绝缘层,为常用的一焊接,中间为一层绝缘层,为常用的一种电路板。种电路板。 l如果在双面板的顶层和底层之间加上别的如果在双面板的顶层和底层之间加上别的层,即构成了多层板,比如放置两个电源层,即构成了多层板,比如放置两个电源板层构成的四层板
5、,这就是多层板。板层构成的四层板,这就是多层板。l通常的通常的 板,包括顶层、底层和中间层,板,包括顶层、底层和中间层,层与层之间是绝缘层,用于隔离布线层。层与层之间是绝缘层,用于隔离布线层。它的材料要求耐热性和绝缘性好。早期的它的材料要求耐热性和绝缘性好。早期的电路板多使用电木为材料,而现在多使用电路板多使用电木为材料,而现在多使用玻璃纤维为主。玻璃纤维为主。 l在在 电路板布上铜膜导线后,还要在顶层电路板布上铜膜导线后,还要在顶层和底层上印刷一层和底层上印刷一层 (防焊层),它是一(防焊层),它是一种特殊的化学物质,通常为绿色。该层不种特殊的化学物质,通常为绿色。该层不粘焊锡,防止在焊接时
6、相邻焊接点的多余粘焊锡,防止在焊接时相邻焊接点的多余焊锡短路。防焊层将铜膜导线覆盖住,防焊锡短路。防焊层将铜膜导线覆盖住,防铜膜过快在空气中氧化,但是在焊点处留铜膜过快在空气中氧化,但是在焊点处留出位置,并不覆盖焊点。出位置,并不覆盖焊点。 l 对于双面板或者多层板,防焊层分为顶面防对于双面板或者多层板,防焊层分为顶面防焊层和底面防焊层两种。焊层和底面防焊层两种。 l 电路板制作最后阶段,一般要在防焊层之上电路板制作最后阶段,一般要在防焊层之上印上一些文字符号,比如元件名称、元件符号、印上一些文字符号,比如元件名称、元件符号、元件管脚和版权等,方便以后的电路焊接和查元件管脚和版权等,方便以后的
7、电路焊接和查错等。这一层为错等。这一层为 (丝印层)。多层板的防焊(丝印层)。多层板的防焊层分层分 (顶面丝印层)和(顶面丝印层)和 (底面丝印层)(底面丝印层)多层板概念 l一般的电路系统设计用双面板和四层板即一般的电路系统设计用双面板和四层板即可满足设计需要,只是在较高级电路设计中,可满足设计需要,只是在较高级电路设计中,或者有特殊需要,比如对抗高频干扰要求很高或者有特殊需要,比如对抗高频干扰要求很高情况下才使用六层及六层以上的多层板。多层情况下才使用六层及六层以上的多层板。多层板制作时是一层一层压合的,所以层数越多,板制作时是一层一层压合的,所以层数越多,无论设计或制作过程都将更复杂,设
8、计时间与无论设计或制作过程都将更复杂,设计时间与成本都将大大提高。成本都将大大提高。 l 如果在如果在 电路板的顶层和底层之间加上别的电路板的顶层和底层之间加上别的层,即构成了多层板,比如放置两个电源板层层,即构成了多层板,比如放置两个电源板层构成多层板。构成多层板。 l多层板的多层板的 (中间层)和(中间层)和 (内层)是不相(内层)是不相同的两个概念,中间层是用于布线的中间板层,同的两个概念,中间层是用于布线的中间板层,该层均布的是导线,而内层主要用于做电源层该层均布的是导线,而内层主要用于做电源层或者地线层,由大块的铜膜所构成,其结构如或者地线层,由大块的铜膜所构成,其结构如图所示。图所
9、示。 多层板剖面图多层板剖面图l在图中的多层板共有在图中的多层板共有 层设计,最上层设计,最上面为面为 (顶层);最下为(顶层);最下为 ( ( 底层底层 ) ) ;中间中间 层中有两层内层,即层中有两层内层,即 和和 , , 用于用于电源层;两层中间层,为电源层;两层中间层,为 和和 ,用于布,用于布导线。导线。 过孔 l过孔就是用于连接不同板层之间的导线。过孔内过孔就是用于连接不同板层之间的导线。过孔内侧一般都由焊锡连通,用于元件的管脚插入。侧一般都由焊锡连通,用于元件的管脚插入。 l过孔分为过孔分为 种:从顶层直接通到底层的过孔种:从顶层直接通到底层的过孔称为称为 (穿透式过孔);只从顶
10、层通到某一层里(穿透式过孔);只从顶层通到某一层里层,并没有穿透所有层,或者从里层穿透出来的层,并没有穿透所有层,或者从里层穿透出来的到底层的过孔称为到底层的过孔称为 (盲过孔);只在内部两个(盲过孔);只在内部两个里层之间相互连接,没有穿透底层或顶层的过孔里层之间相互连接,没有穿透底层或顶层的过孔就称为就称为 (隐藏式过孔)。(隐藏式过孔)。l过孔的形状一般为圆形。过孔有两个尺寸,即过孔的形状一般为圆形。过孔有两个尺寸,即 (钻孔直径)和钻孔加上焊盘后的总的(钻孔直径)和钻孔加上焊盘后的总的 (过(过孔直径),如图所示过孔的形状和尺寸。孔直径),如图所示过孔的形状和尺寸。 铜膜导线 l电路板
11、制作时用铜膜制成铜膜导线电路板制作时用铜膜制成铜膜导线( ),用于连接焊点和导线。铜膜导线),用于连接焊点和导线。铜膜导线是物理上实际相连的导线,有别于印刷板是物理上实际相连的导线,有别于印刷板布线过程中的预拉线(又称为飞线)概念。布线过程中的预拉线(又称为飞线)概念。预拉线只是表示两点在电气上的相连关系,预拉线只是表示两点在电气上的相连关系,但没有实际连接。但没有实际连接。 焊盘l焊盘用于将元件管脚焊接固定在印刷板上焊盘用于将元件管脚焊接固定在印刷板上完成电气连接。焊盘在印刷板制作时都预先布完成电气连接。焊盘在印刷板制作时都预先布上锡,并不被防焊层所覆盖。上锡,并不被防焊层所覆盖。 通常焊盘
12、的形状通常焊盘的形状有以下三种,即圆形()、矩形()和正八边有以下三种,即圆形()、矩形()和正八边形()形() ,如图,如图 所示。所示。元件的封装 l元件的封装是印刷电路设计中很重要的元件的封装是印刷电路设计中很重要的概念。元件的封装就是实际元件焊接到印概念。元件的封装就是实际元件焊接到印刷电路板时的焊接位置与焊接形状,包括刷电路板时的焊接位置与焊接形状,包括了实际元件的外型尺寸,所占空间位置,了实际元件的外型尺寸,所占空间位置,各管脚之间的间距等。各管脚之间的间距等。 l元件封装是一个空间的概念,对于不同的元件元件封装是一个空间的概念,对于不同的元件可以有相同的封装,同样一种封装可以用于
13、不可以有相同的封装,同样一种封装可以用于不同的元件。因此,在制作电路板时必须知道元同的元件。因此,在制作电路板时必须知道元件的名称,同时也要知道该元件的封装形式。件的名称,同时也要知道该元件的封装形式。l 元件封装的分类元件封装的分类 l普通的元件封装有针脚式封装和表面粘着式封普通的元件封装有针脚式封装和表面粘着式封装两大类。装两大类。 l针脚式封装的元件必须把相应的针脚插入针脚式封装的元件必须把相应的针脚插入焊盘过孔中,再进行焊接。因此所选用的焊盘过孔中,再进行焊接。因此所选用的焊盘必须为穿透式过孔,设计时焊盘板层焊盘必须为穿透式过孔,设计时焊盘板层的属性要设置成的属性要设置成 ,如图所示。
14、,如图所示。 ll (表面粘着式封装)。这种元件的管脚焊点不(表面粘着式封装)。这种元件的管脚焊点不只用于表面板层,也可用于表层或者底层,焊只用于表面板层,也可用于表层或者底层,焊点没有穿孔。设计的焊盘属性必须为单如图所点没有穿孔。设计的焊盘属性必须为单如图所示。示。 l 常见的几种元件的封装常见的几种元件的封装 l常用的分立元件的封装有二极管类、晶体常用的分立元件的封装有二极管类、晶体管类、可变电阻类等。常用的集成电路的管类、可变电阻类等。常用的集成电路的封装有封装有 等。等。 l 将常用的封装集成在将常用的封装集成在 集成库中。集成库中。 l 二极管类二极管类 l常用的二极管类元件的封装如
15、图所示。常用的二极管类元件的封装如图所示。 l 电阻类电阻类 l 电阻类元件常用封装为电阻类元件常用封装为 ,为轴对称式,为轴对称式元件封装。如图所示就是一类电阻封装形式。元件封装。如图所示就是一类电阻封装形式。l 晶体管类晶体管类 l常见的晶体管的封装如图常见的晶体管的封装如图 所示,所示, 集成集成库中提供的有库中提供的有 等。等。l 集成电路类集成电路类 l集成电路常见的封装是双列直插式封装,如图集成电路常见的封装是双列直插式封装,如图 所示为所示为 的封装类型。的封装类型。 l 电容类电容类 l电容类分为极性电容和无极性电容两种不同的电容类分为极性电容和无极性电容两种不同的封装,如图所
16、示。封装,如图所示。 l 集成库中提供的极性电容封装有集成库中提供的极性电容封装有 . . 等,提供的无极性电容的封装有等,提供的无极性电容的封装有 等。等。用设计电路板应注意的问题用设计电路板应注意的问题l印制电路板在电子设备中是一个很重要的部件。印制电路板在电子设备中是一个很重要的部件。电子元器件在电路板上的位置,对产品的稳定性、电子元器件在电路板上的位置,对产品的稳定性、可靠性以及抗干扰能力和电磁兼容性等于方面有可靠性以及抗干扰能力和电磁兼容性等于方面有着重要的影响。元器件在电路板上的布置合理,着重要的影响。元器件在电路板上的布置合理,既可以提高产品设计质量,又可以节省时间,从既可以提高
17、产品设计质量,又可以节省时间,从而达到事半功倍的效果。下面是笔者对电子产品而达到事半功倍的效果。下面是笔者对电子产品在设计过程中的一些看法和想法。在设计过程中的一些看法和想法。l在用在用 设计电路时,将设计电路时,将 画出的电路图生成相应画出的电路图生成相应的网络表。在下面用装入对应元器件时,应将其的网络表。在下面用装入对应元器件时,应将其移到相应位置移到相应位置 并在其元件的属性中让打勾,使并在其元件的属性中让打勾,使其元件不能移动。如果系统中含有大功率元件、其元件不能移动。如果系统中含有大功率元件、大电流驱动电路(继电器、大电流开关等)要尽大电流驱动电路(继电器、大电流开关等)要尽量使其靠
18、近电路板边沿。对进入印制板的信号要量使其靠近电路板边沿。对进入印制板的信号要加滤波,从高噪声来的信号也要加滤波,同时用加滤波,从高噪声来的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射。串终端电阻的办法,减小信号反射。l闲置不用的门电路输入端一般不要悬空,以防闲置不用的门电路输入端一般不要悬空,以防干扰信号的输入。对多余输入端的处理以不改干扰信号的输入。对多余输入端的处理以不改变电路工作状态及稳定性为原则,可以通过上变电路工作状态及稳定性为原则,可以通过上拉电阻接电源,也可利用一反相器将其输入端拉电阻接电源,也可利用一反相器将其输入端接地,其输出高电平可接多余的输入端。接地,其输出高电平
19、可接多余的输入端。l印制板尽量使用度折线,而不用度折线布线,印制板尽量使用度折线,而不用度折线布线,最好在拐弯处用圆弧形,以减小高频信号对外最好在拐弯处用圆弧形,以减小高频信号对外的发射与耦合。对类器件,数字部分与模拟部的发射与耦合。对类器件,数字部分与模拟部分宁可绕一下,也不要交叉。频率高的导线要分宁可绕一下,也不要交叉。频率高的导线要短而直。对噪声敏感的线不要与大电流、高速短而直。对噪声敏感的线不要与大电流、高速开关并行。元器件的引脚要尽可能的短,去耦开关并行。元器件的引脚要尽可能的短,去耦电容引脚也要尽可能的短,尤其是高频旁路电电容引脚也要尽可能的短,尤其是高频旁路电容不能有引线。易受干
20、扰的元器件不能放得太容不能有引线。易受干扰的元器件不能放得太靠近,以防相互间的电磁干扰。靠近,以防相互间的电磁干扰。l抗干扰能力弱、关断时电源变化大的器件,如、抗干扰能力弱、关断时电源变化大的器件,如、存储器,应在芯片的电源线和地线之间直接接存储器,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容。入退耦电容。l单面板和双面板用单点接电源和单点接地,电单面板和双面板用单点接电源和单点接地,电源线、地线应尽量粗,同时还要有多个返回地源线、地线应尽量粗,同时还要有多个返回地线回路、通常使它通过三倍于电路板的允许电线回路、通常使它通过三倍于电路板的允许电流,以减小环路电阻,电源线、地线的走向和流,以减小环
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