PCB设计基础及实训解析课件.ppt
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1、 PCBPCB辅助设计辅助设计 第第1010讲讲 PCBPCB设计基础及实训设计基础及实训主主 要要 内内 容容一、印制电路板概述一、印制电路板概述二、印制电路板的种类二、印制电路板的种类三、三、PCBPCB设计中的基本组件设计中的基本组件四、四、ProtelProtel 2004 PCB 2004 PCB编辑器使用编辑器使用五、印制电路板的工作层面五、印制电路板的工作层面六、六、PCBPCB编辑器使用(实训)编辑器使用(实训)1 PCBPCB辅助设计辅助设计 印制电路板印制电路板(Printed Circuit Board(Printed Circuit Board,简称,简称PCBPCB,
2、也,也称印制线路板、印制板称印制线路板、印制板)是指以绝缘基板为基础材料加工是指以绝缘基板为基础材料加工成一定尺寸的板,在其上面至少有一个导电图形及所有设成一定尺寸的板,在其上面至少有一个导电图形及所有设计好的孔(如元件孔、机械安装孔及金属化孔等),以实计好的孔(如元件孔、机械安装孔及金属化孔等),以实现元器件之间的电气互连。现元器件之间的电气互连。在电子设备中,印制电路板通常起三个作用。在电子设备中,印制电路板通常起三个作用。为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。提供电路的电气连接。提供电路的电气连接。用标记符号将板上所安装的各个元器件标注出来,用标
3、记符号将板上所安装的各个元器件标注出来,便于插装、检查及调试。便于插装、检查及调试。目前的印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板(基板)上,目前的印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板(基板)上,故亦称覆铜板。故亦称覆铜板。一、一、印制电路板概述印制电路板概述2 PCBPCB辅助设计辅助设计 单面印制板单面印制板 单面印制板指仅一面有单面印制板指仅一面有导电图形的印制板,板的厚导电图形的印制板,板的厚度约在度约在0.20.25.0mm5.0mm,它是在,它是在一面敷有铜箔的绝缘基板上,一面敷有铜箔的绝缘基板上,通过印制和腐蚀的方法在基通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路。它适用板上形成印制电路。它适用于一
4、般要求的电子设备,如于一般要求的电子设备,如收音机、电视机。收音机、电视机。1.1.根据根据PCBPCB导电板层划分导电板层划分二、印制电路板的种类二、印制电路板的种类3 PCBPCB辅助设计辅助设计 双面印制板双面印制板 双面印制板指两面都有导电图双面印制板指两面都有导电图形的印制板,板的厚度约为形的印制板,板的厚度约为0.20.25.0mm5.0mm,它是在两面敷有铜箔的绝,它是在两面敷有铜箔的绝缘基板上,通过印制和腐蚀的方法缘基板上,通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路,两面的电在基板上形成印制电路,两面的电气互连通过金属化孔实现。气互连通过金属化孔实现。它适用于要求较高的电子设备,
5、它适用于要求较高的电子设备,如计算机、电子仪表等,由于双面如计算机、电子仪表等,由于双面印制板的布线密度较高,所以能减印制板的布线密度较高,所以能减小设备的体积。小设备的体积。4 PCBPCB辅助设计辅助设计 多层印制板多层印制板 多层印制板是由交替的导电图形层及绝缘材料层层压粘多层印制板是由交替的导电图形层及绝缘材料层层压粘合而成的一块印制板,导电图形的层数在两层以上,层间电合而成的一块印制板,导电图形的层数在两层以上,层间电气互连通过金属化孔实现。多层印制板的连接线短而直,便气互连通过金属化孔实现。多层印制板的连接线短而直,便于屏蔽,但印制板的工艺复杂,由于使用金属化孔,可靠性于屏蔽,但印
6、制板的工艺复杂,由于使用金属化孔,可靠性下降。它常用于计算机的板卡中。下降。它常用于计算机的板卡中。5 PCBPCB辅助设计辅助设计 图示为四层板剖面图。通常在电路板上,元件放在顶图示为四层板剖面图。通常在电路板上,元件放在顶层(元件面),而底层(焊接面)一般是焊接用的。对于层(元件面),而底层(焊接面)一般是焊接用的。对于SMDSMD元件,顶层和底层都可以放元件。元件,顶层和底层都可以放元件。元件也分为两大类,传统的元件是通孔式元件,通常元件也分为两大类,传统的元件是通孔式元件,通常这种元件体积较大,且电路板上必须钻孔才能插装;较新这种元件体积较大,且电路板上必须钻孔才能插装;较新的设计一般
7、采用体积小的表面贴片式元件(的设计一般采用体积小的表面贴片式元件(SMDSMD),这种),这种元件不必钻孔,利用钢模将半熔状锡膏倒入电路板上,再元件不必钻孔,利用钢模将半熔状锡膏倒入电路板上,再把把SMDSMD元件放上去,即可焊接在电路板上。元件放上去,即可焊接在电路板上。6 PCBPCB辅助设计辅助设计 2.2.根据根据PCBPCB所用基板材料划分所用基板材料划分 刚性印制板。刚性印制板是指以刚性基材制成的刚性印制板。刚性印制板是指以刚性基材制成的PCBPCB,常见的常见的PCBPCB一般是刚性一般是刚性PCBPCB,如计算机中的板卡、家电中的,如计算机中的板卡、家电中的印制板等,如前图。印
8、制板等,如前图。常用刚性常用刚性PCBPCB有以下几类:有以下几类:纸基板。价格低廉,性能较差,一般用于低频电路和纸基板。价格低廉,性能较差,一般用于低频电路和要求不高的场合。要求不高的场合。玻璃布板。价格较贵,性能较好,常用作高频电路和玻璃布板。价格较贵,性能较好,常用作高频电路和高档家电产品中。高档家电产品中。合成纤维板。价格较贵,性能较好,常用作高频电路合成纤维板。价格较贵,性能较好,常用作高频电路和高档家电产品中。和高档家电产品中。当频率高于数百兆赫时,必须用介电常数和介质损耗当频率高于数百兆赫时,必须用介电常数和介质损耗更小的材料,如聚四氟乙烯和高频陶瓷作基板。更小的材料,如聚四氟乙
9、烯和高频陶瓷作基板。7 PCBPCB辅助设计辅助设计 挠性印制板(也称柔性印制板、软印制板)。挠性印挠性印制板(也称柔性印制板、软印制板)。挠性印制板是以软性绝缘材料为基材的制板是以软性绝缘材料为基材的PCBPCB。由于它能进行折叠、。由于它能进行折叠、弯曲和卷绕,因此可以节约弯曲和卷绕,因此可以节约60609090的空间,为电子产品的空间,为电子产品小型化、薄型化创造了条件,它在计算机、打印机、自动化小型化、薄型化创造了条件,它在计算机、打印机、自动化仪表及通信设备中得到广泛应用。仪表及通信设备中得到广泛应用。刚刚-挠性印制板。刚挠性印制板。刚-挠性印制板指利用软性基材,并挠性印制板指利用软
10、性基材,并在不同区域与刚性基材结合制成的在不同区域与刚性基材结合制成的PCBPCB,主要用于印制电路,主要用于印制电路的接口部分。的接口部分。8 PCBPCB辅助设计辅助设计 三、三、PCB设计中的基本组件设计中的基本组件 1.1.板层(板层(LayerLayer)板层分为敷铜层和非敷铜层,平常所说的几层板是板层分为敷铜层和非敷铜层,平常所说的几层板是指敷铜层的层面数。一般在敷铜层上放置焊盘、线条等指敷铜层的层面数。一般在敷铜层上放置焊盘、线条等完成电气连接;在非敷铜层上放置元件描述字符或注释完成电气连接;在非敷铜层上放置元件描述字符或注释字符等;还有一些层面(如禁止布线层)用来放置一些字符等
11、;还有一些层面(如禁止布线层)用来放置一些特殊的图形来完成一些特殊的作用或指导生产。特殊的图形来完成一些特殊的作用或指导生产。敷铜层一般包括顶层(又称元件面)、底层(又称敷铜层一般包括顶层(又称元件面)、底层(又称焊接面)、中间层、电源层、地线层等;非敷铜层包括焊接面)、中间层、电源层、地线层等;非敷铜层包括印记层(又称丝网层、丝印层)、板面层、禁止布线层、印记层(又称丝网层、丝印层)、板面层、禁止布线层、阻焊层、助焊层、钻孔层等。阻焊层、助焊层、钻孔层等。9 PCBPCB辅助设计辅助设计 对于一个批量生产的电路板而言,通常在印制板上铺设对于一个批量生产的电路板而言,通常在印制板上铺设一层阻焊
12、剂,阻焊剂一般是绿色或棕色,除了要焊接的地方一层阻焊剂,阻焊剂一般是绿色或棕色,除了要焊接的地方外,其它地方根据电路设计软件所产生的阻焊图来覆盖一层外,其它地方根据电路设计软件所产生的阻焊图来覆盖一层阻焊剂,这样可以快速焊接,并防止焊锡溢出引起短路;而阻焊剂,这样可以快速焊接,并防止焊锡溢出引起短路;而对于要焊接的地方,通常是焊盘,则要涂上助焊剂。对于要焊接的地方,通常是焊盘,则要涂上助焊剂。10 PCBPCB辅助设计辅助设计 2.2.焊盘(焊盘(PadPad)焊盘用于固定元器件管脚或用于引出连线、测试线等,焊盘用于固定元器件管脚或用于引出连线、测试线等,它有圆形、方形等多种形状。焊盘的参数有
13、焊盘编号、它有圆形、方形等多种形状。焊盘的参数有焊盘编号、X X方方向尺寸、向尺寸、Y Y方向尺寸、钻孔孔径尺寸等。方向尺寸、钻孔孔径尺寸等。焊盘分为插针式及表面贴片式两大类,其中插针式焊盘焊盘分为插针式及表面贴片式两大类,其中插针式焊盘必须钻孔,表面贴片式焊盘无须钻孔。必须钻孔,表面贴片式焊盘无须钻孔。11 PCBPCB辅助设计辅助设计 3.3.金属化孔(金属化孔(ViaVia)金属化孔也称过孔,在双面板和多层板中,为连通各金属化孔也称过孔,在双面板和多层板中,为连通各层之间的印制导线,通常在各层需要连通的导线的交汇处层之间的印制导线,通常在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔,即过孔,
14、用以连通中间各层需要连通的钻上一个公共孔,即过孔,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状,过孔的参数铜箔,而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状,过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。主要有孔的外径和钻孔尺寸。过孔可以是通孔式和掩埋式。通孔式是指穿通所有敷过孔可以是通孔式和掩埋式。通孔式是指穿通所有敷铜层的过孔;掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面,仿铜层的过孔;掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面,仿佛被其它敷铜层掩埋起来。佛被其它敷铜层掩埋起来。12 PCBPCB辅助设计辅助设计 印制导线用于印制板上印制导线用于印制板上的线路连接,通常印制导线的线路连接,通常印制导线是两个焊
15、盘(或过孔)间的是两个焊盘(或过孔)间的连线,而大部分的焊盘就是连线,而大部分的焊盘就是元件的管脚,当无法顺利连元件的管脚,当无法顺利连接两个焊盘时,往往通过跳接两个焊盘时,往往通过跳线或过孔实现连接。线或过孔实现连接。4.4.连线(连线(TrackTrack、LineLine)连线是指有宽度、有位置方向(起点和终点)、有连线是指有宽度、有位置方向(起点和终点)、有形状(直线或弧线)的线条。在敷铜面上的线条一般用形状(直线或弧线)的线条。在敷铜面上的线条一般用来完成电气连接,称为印制导线或铜膜导线;在非敷铜来完成电气连接,称为印制导线或铜膜导线;在非敷铜面上的连线一般用作元件描述或其它特殊用途
16、面上的连线一般用作元件描述或其它特殊用途。13 PCBPCB辅助设计辅助设计 5.5.元件的封装(元件的封装(Component PackageComponent Package)元件的封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的元件元件的封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的元件外形轮廓和引脚焊盘的间距。不同的元件可以使用同一个元外形轮廓和引脚焊盘的间距。不同的元件可以使用同一个元件封装,同种元件也可以有不同的封装形式。件封装,同种元件也可以有不同的封装形式。印制元件的封装是显示元件在印制元件的封装是显示元件在PCBPCB上的布局信息,为装配、上的布局信息,为装配、调试及检修提供方便。在调试及检修
17、提供方便。在ProtelProtel 2004 2004中元件的图形符号被中元件的图形符号被设置在丝印层(也称丝网层)上。设置在丝印层(也称丝网层)上。14 PCBPCB辅助设计辅助设计 元件封装的命名一般与管脚间距和管脚数有关,如元件封装的命名一般与管脚间距和管脚数有关,如电阻的封装电阻的封装AXIAL-0.3AXIAL-0.3中的中的0.30.3表示管脚间距为表示管脚间距为0.30.3英寸或英寸或300mil300mil(1 1英寸英寸=1000mil=2.54cm=1000mil=2.54cm);双列直插式);双列直插式ICIC的封的封装装DIP-8DIP-8中的中的8 8表示集成块的管
18、脚数为表示集成块的管脚数为8 8。元件封装中数值。元件封装中数值的意义如图的意义如图4-174-17所示。所示。15 PCBPCB辅助设计辅助设计 电路原理图元件与印制板元件的比较电路原理图元件与印制板元件的比较 电路原理图中的元件是一种电路符号,有统一电路原理图中的元件是一种电路符号,有统一的标准,而印制板中的元件代表的是实际元件的物的标准,而印制板中的元件代表的是实际元件的物理尺寸和焊盘,集成电路的尺寸一般是固定的,而理尺寸和焊盘,集成电路的尺寸一般是固定的,而分立元件一般没有固定的尺寸,可根据需要设定。分立元件一般没有固定的尺寸,可根据需要设定。16 PCBPCB辅助设计辅助设计 6.6
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