第6章印制电路板设计基础

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印制电路板基础知识

印制板基础知识印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。

如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。

除了固定各种小零件外，PCB 的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。

随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。

标准的PCB长得就像这样。

裸板（上头没有零件）也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）」。

板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。

在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。

这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。

为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。

在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。

这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。

因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面（Solder Side）。

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（Socket）。

由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。

下面看到的是ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件（这里指的是CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。

插座旁的固定杆，可以在您插进零件后将其固定。

如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称「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）。

印制电路板设计基础

印制电路板设计基础
5.2.1 印刷电路板的设计基础
1、启动印制电路板编辑器 2、 PCB的组成 3 、PCB中的元器件 4、设置工作层面 5 、设置PCB工作参数 6 、对PCB进行布线 7 、PCB布线后的手动调整
1、启动印制电路板编辑器
图1 新建文件操作方法
在随后出现的如图2所示的“New Document（新建设计）”对话框中，单击新建设计图标，然后单击OK按钮（也可以双击该图标）即可启动PCB编辑器。
图12 表面安装式元器件焊盘属性设置对话框
4、设置工作层面
在设计工作中我们根据需要只打开某些工作层而将不需要的工作层关闭。设置工作层的操作步骤如下：
点击设计，选择选项，如图 13所示。
图13 设置工作层面
图14 工作层面设置对话框
图15 单面板工作层面设置结果与界面中的层面对照图
表面安装式元器件就是焊盘不需要钻孔，而直接在焊盘表面进行焊接的元器件。目前很多电子产品都采用了表面安装元器件以缩小PCB的体积，提高电路的稳定性。表面安装器件的英文缩写为SMC。
目前，表面安装式电阻和电容的封装采用四位数字代码表示，其中前两位数字表示元器件的长度，后两位数字表示元器件的宽度。数字表示法中又分为公制（单位为
图2 新建设计对话框
图3 印制电路板编辑启动后的工作界面
2、PCB的组成
PCB本身的基板是由绝缘隔热、不易弯曲的材质（通常为环氧树脂）制成。在PCB表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个基板上的，故原始的PCB板称为覆铜板，如图4所示。
实际应用中，要根据电路结构，在PCB基板上合理安排电路元器件的位置(布局)，再将不需要的铜箔腐蚀掉，留下来的部份就变成很细的导电铜箔线作为连接导线，这网状的细小线路被称作导线（Conductor pattern）或布线，为PCB上的元器件提供电路连接，然后再经钻孔、裁剪成一定外形尺寸等处理后，就成为供装配元器件用的印制电路板。

印制电路板的制作工艺培训课件

孔径大于或等于印制电路板厚度时，可用冲孔；当焊
接孔径小于印制电路板厚度时，可用钻孔。一般焊接
孔的规格不宜过多，可按表5.1来选用（表中有*者为优
先选用）。
表5.1 焊接孔的规格
焊接孔径（ mm）
允许误差（mm）
0.4, 0.5*, 0.5
Ⅰ级±0.05 Ⅱ级±0.1
0.8*, 1.0, 1.2*, 1.5* , 2.0*
• 如果由于电路的特殊要求必须将整个电路分成几块进行安装，则应使每一块装配好的印制电路板成为具有独立功能的电路，以便于单独进行调试和维护。
• 为了合理地布置元器件、缩小体积和提高机械强度，可在主要的印制电路板之外再安装一块“辅助板”，将一些笨重元器件如变压器、扼流圈、大电容器、继电器等安装在辅助板上，这样有利于加工和装配。
电子产品工艺与实训
1). 整体布局
• 在进行印制电路板布局之前必须对电路原理图有深刻的理解，只有在彻底理解电路原理的基础上，才能做到正确、合理的布局。在进行布局时，要考虑到避免各级电路之间和元件之间的相互干扰，这些干扰包括电场干扰——电容耦合干扰、磁场干扰——电感耦合干扰、高频和低频间干扰、高压和低压间干扰，还有热干扰等。在进行布局时，还要满足设计指标、符合生产加工和装配工艺的要求，要考虑到电路调试和维护维修的方便。对电路中的所用器件的电气特性和物理特征要充分了解，如元件的额定功率、电压、电流、工作频率，元件的物理特性，如体积、宽度、高度、外形等。印制电路板的整体布局还要考虑到整个板的重心平稳、元件疏密恰当、排列美观大方。
图5.4 双面印制电路板高频导线的布设
电子产品工艺种形式，可根据整机结构要求而确定。一般采用以下两种方法。
• ①用导线互连 • 将需要对外进行连接的接点，先用印制导线引到印制电路板的一端，导

印制电路板中的各种对象_电子电路CAD_[共2页]

第6章 PCB 设计基础– 97 – 有铜箔的绝缘基板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路。

它适用于一般要求的电子设备，如收音机、电视机等。

它具有不用打过孔、成本低等优点，但因其只能单面布导线使实际的设计工作往往比双面板和多层板困难。

（2）双面板。

双面板指两面都有导电图形的印制板，板的厚度为0.2～5.0mm ，它是在两面覆有铜箔的绝缘基板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路，两面的电气互连通过金属化过孔实现。

双面板两面都可以布线，它适用于要求较高的电子设备，如计算机、电子仪表等，由于双面印制板的布线密度较高，所以能减小设备的体积。

是现在最常用的一种印制电路板。

（3）多层板。

多层板是由交替的导电图形层及绝缘材料层层压、黏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过孔实现。

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，由于使用过孔可靠性稍差。

它常用于计算机的板卡中。

多层板的设计往往不是面向元器件和布线的设计，而是采用硬件描述语言（VHDL ）来进行模块化设计的。

其缺点是制作成本很高。

一般只有在高级的电路中才会使用多层板。

如图6-1所示为四层板剖面图。

通常在电路板上，元器件放在顶层，所以一般顶层也称元器件面，而底层一般是焊接用的，所以又称焊接面。

图6-1 四层板剖面图2．PCB 的功能在PCB 上通常有一系列的芯片、阻容等元器件，它们通过PCB 上的导线连接构成电路，电路通过连接器或插槽进行信号的输入、输出，从而实现一定的功能。

PCB 的功能可以概括为以下三点。

（1）提供电路的电气连接。

（2）为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。

（3）用标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。

6.1.2 印制电路板中的各种对象1．焊盘（Pad ）焊盘的作用是放置焊锡、连接导线和元器件引脚。

焊盘是PCB 设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修正，在设计中使用最多的是圆形焊盘。

pcb设计基本概念

PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）设计的基本概念主要包括以下几个方面：
电路原理图设计：这是PCB设计的基础，需要将电子设备中的元件和电路按照一定的规则进行布局和连接，以达到预期的功能和性能要求。

元件布局：根据电路原理图，将元件放置在PCB上，并按照电路连接关系进行合理的布局。

布线：根据电路原理图和元件布局，使用导线将元件连接起来，形成电路。

布线需要考虑导线的长度、宽度、走向、弯曲半径等因素，以满足电路性能和电磁兼容性的要求。

焊盘和过孔设计：焊盘是用于连接元件引脚和导线的金属化孔，过孔则是连接不同层之间导线的通道。

焊盘和过孔设计需要根据元件引脚和连接要求进行合理的设计，以保证焊接质量和电路性能。

层设计：多层PCB可以提供更多的布线空间和电气连接，但也增加了设计的复杂度。

层设计需要考虑元件布局、布线需求、信号完整性等因素，合理规划不同层的用途和布线要求。

电磁兼容性设计：PCB设计需要考虑电磁兼容性，包括减小干扰、提高信号完整性等方面。

电磁兼容性设计可以通过合理的元件布局、布线、接地设计等措施来实现。

可靠性设计：可靠性设计是保证PCB在各种工作环境下都能稳定工作的关键。

可靠性设计需要考虑元件的耐温、抗震、抗腐蚀等因素，同时保证电路的稳定性和可靠性。

以上是PCB设计的基本概念，实际设计过程中还需要考虑生产工艺、制造成本等因素，以达到最优的设计效果。

印制电路板设计基础培训

印制电路板设计基础培训摘要印制电路板(PCB)是现代电子设备中不可或缺的组成部分。

了解印制电路板的设计原理和基础知识对于电子工程师至关重要。

本文档旨在提供印制电路板设计的基础培训，帮助读者掌握PCB设计的关键概念和流程。

1. 介绍印制电路板是一个支持和连接电子元件的基板，通过导线、电路等在其表面形成所需的电路连接。

PCB设计不仅决定了电子设备的功能和性能，也影响到生产制造的成本和效率。

2. PCB设计流程2.1 硬件需求分析在进行PCB设计前，需要对电路的功能和性能需求进行全面的分析，包括输入输出接口、电源需求等。

2.2 电路原理图设计电路原理图是PCB设计的基础，通过软件绘制出电路的逻辑连接和元件布局，为之后的布局和布线提供依据。

2.3 PCB布局设计在PCB布局设计中，需要考虑元件的布局、大小、引脚连接等，以确保电路性能和稳定性。

2.4 PCB布线设计通过软件进行PCB布线设计，调整导线路径、增加过孔等，满足电路的传输速度和稳定性要求。

3. PCB设计技巧3.1 信号完整性在PCB设计中，要注意信号完整性，避免信号串扰和时序问题，保证电路的稳定性和可靠性。

3.2 地线与电源线地线和电源线是PCB设计中的关键元件，合理的地线与电源线布局可以有效减小串扰和提高电路性能。

3.3 制造规范在设计PCB时，应考虑制造规范，包括元件间距、过孔规格，以便于生产制造和装配。

4. PCB设计软件4.1 常见PCB设计软件•Altium Designer•Cadence Allegro•Mentor Graphics PADS4.2 选择软件的考量选择PCB设计软件时，需考虑使用习惯、功能强大程度、成本和技术支持等因素，以满足设计需求。

5. 结论通过本文档的阅读，读者将了解PCB设计的基础知识和流程，为将来的PCB 设计工作奠定基础。

PCB设计是电子工程师必备的技能之一，深入研究和实践将有助于提高电路设计的水平和质量。

印制电路板的设计和制作

(一) 仪容美的含义作为社会的人, 在生活中总离不开人际交往, 在交往中要维护
良好的自我形象, 就有必要讲究仪容仪表。
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任务一仪容修饰
良好的仪容仪表, 不仅能给人以端庄、大方、舒适的印象, 还能体现个人的自尊自爱以及对他人的尊重和礼貌。
１. 仪容美的概念仪容通常指人的容貌, 在个人整体形象中具有显著地位。它
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任务一仪容修饰
要使面部修饰美化达到最佳效果, 还要遵循以下几个方面的原则。
１. 整体美个人面部的干净与整洁, 与自我形象的优劣关系极大, 故要经
常保持面部的卫生清爽。要做到保持仪容整洁, 注意脖颈、耳朵及鼻孔、眼部、指甲等处的卫生。男士应该每天刮胡须, 不可以胡子, 要经常修剪; 一般来说, 指甲的长度以不超过手指指尖的长度为宜, 平时要注意清洗指甲缝以保持清洁卫生, 忌涂深色指甲油。
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任务一仪容修饰
仪容美是外表美与内在美的统一, 是形式美与灵魂美的统一, 是增强自信心的有效手段, 是树立良好公众形象的基础。注重仪容美是尊重对方的需要, 而修饰仪容也就成为仪表的核心内容, 是个人礼仪的基本规范。
个人端庄、良好的仪容和恰当的修饰, 既能体现自尊自爱, 又能表示对他人的尊重和礼貌, 所以随着现代文明程度的提高, 人们对仪容礼仪越来越重视。真正意义上的仪容美, 应当是上述三个方面的高度统一。忽略其中任何一个方面, 都会使仪容美失之偏颇。要做到仪容美, 必须高度注意仪容修饰。
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项目3 印制板检验
二、可焊性
可焊性是用来测量元器件连接到印制板上时，焊接对印制图形的润湿能力，一般用润湿、半润湿、不润湿来表示。

印制电路板设计规范

布线优化
选择合适的线宽、间距和层叠结构，降低电磁干扰和信号延迟。
阻抗控制
通过精确计算和控制线宽、间距等参数，确保信号线的阻抗匹配，减少信号反射和失真。
电源完整性设计
合理规划电源分布网络，减小电源噪声和电压降，提高供电稳定性。
设计修改与迭代
设计修正
根据仿真结果和实际测试数据，对电路板设计进行必要的修正和改进。
机械稳定性
确保印制电路板的结构设计能够承受正常的机械应力，如弯曲、扭曲和振动等。
振动容限
评估印制电路板的振动容限，以确保在振动环境中仍能保持性能。
连接器设计
优化连接器的设计，以提高其机械强度和稳定性，减少因振动而产生的连接问题。
07 设计验证与优化
设计审查与仿真
审查设计规则
确保电路板设计符合预定的设计规则，如线宽、间距、层叠
元件间距和方向
元件间距
元件之间的间距应满足电气安全和生产工艺要求，避免过近导致短路或过远增加布线难度。
元件方向
元件的放置方向应统一、整齐，便于识别和装配，同时应避免相邻元件之间产生干扰或耦合。
04 布线规范
布线基本原则
1 2
确定合理的布线路径
遵循电路原理，确保信号传输的正确性和稳定性。
性能。
防尘与防潮设计
03
采取适当的防尘和防潮措施，以减少环境因素对电路板性能的
影响。
热设计考虑
热传导路径
优化印制电路板的热传导路径，确保热量能够有效地从发热元件传导出去。
散热器设计
根据需要为关键元件配置散热器，以提高散热效率。
温度监控
设计温度监控功能，以便实时监测印制电路板的温度，防止过热。

PCB设计基础及实训教案

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⑵双面印制板双面印制板指两面都有导电图形的印制板，板的厚度约为0.2～5.0mm，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。它适用于要求较高的电子设备，如计算机、电子仪表等，由于双面印制板的布线密度较高，所以能减小设备的体积。
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三、PCB设计中的基本组件
1.板层（Layer）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、阻焊层、助焊层、钻孔层等。
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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AXIAL-0.3中的0.3表示管脚间距为0.3英寸或300mil（1英寸=1000mil=2.54cm）；双列直插式IC的封装DIP-8中的8表示集成块的管脚数为8。元件封装中数值的意义如图4-17所示。
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一、印制电路板概述
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⑴单面印制板单面印制板指仅一面有导电图形的印制板，板的厚度约在0.2～5.0mm，它是在一面敷有铜箔的绝缘基板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路。它适用于一般要求的电子设备，如收音机、电视机。
1.根据PCB导电板层划分
二、印制电路板的种类
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四、Protel 2004 PCB编辑器使用
1.启动PCB编辑器进入Protel 2004主窗口，执行菜单“文件”→ “创建”→“项目”→“PCB项目”建立PCB工程项目文件，执行菜单“文件”→ “创建” →“PCB文件”，系统自动产生默认文件名为PCB1.PcbDoc的PCB文件，并进入PCB编辑器状态。 PCB编辑器的主菜单与原理图编辑器的主菜单基本相似，操作方法也类似。 PCB编辑器的工具栏主要有PCB标准工具栏、配线工具栏和实用工具栏等。执行菜单“查看”→ “工具栏”下的相关菜单，可以设置打开或关闭相应的工具栏。

电子线路CAD实用教程-(潘永雄)-第6章--双面印制电路板设计PPT课件

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第6章双面印制电路板设计举例
在禁止布线层内绘制印制电路板布线区边框的操作过程如下：
(1) 单击印制板编辑区下边框的“Keep Out”按钮，切换到禁止布线层。
(2) 在禁止布线层内绘制布线区边框时，单击“导线”工具后，原则上即可不断重复“单击→移动”的操作方式画出一个封闭多边形框。
将鼠标移到直线上，双击左键，进入“导线”选项属性设置窗，修改直线段的起点和终点坐标，如图 6-9所示，然后单击“OK”按钮。
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第6章双面印制电路板设计举例
图6-9 修改直线选项. 属性设置窗
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第6章双面印制电路板设计举例
用同样操作方法修改另外三条边框（上边框及左右边框）的起点和终点坐标后，即可获得一个封闭的矩形框，如图6-10所示。
6 所示的 “ 新文档 ” 选择窗口内，选择 “ PCB Document”（印制板文件）类型，单击“OK”按钮，生成新的PCB文件。
(3) 在“设计文件管理器”窗口内，单击生成的 PCB文件，进入PCB编辑状态。
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第6章双面印制电路板设计举例
2) 重新设置绘图区原点单击“放置”工具栏内的“设置原点”工具（或执行“Edit”菜单下的“Origin\Set”命令），将光标移到绘图区内适当位置，并单击鼠标左键，设置绘图区原点。 3) 在禁止布线层内设置 (1) 单击PCB编辑区下边框上“Keep Out”按钮，切换到禁止布线层。 (2) 利用“放置”工具栏内的“导线”、“圆弧”绘制出一个封闭图形，作为布线区，如图6-11所示。具体操作过程前面已介绍过，这里不再重复。
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第6章双面印制电路板设计举例

电子绘图教案

（4）设置权限在Permissions 视图窗口空白处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择New Rule命令。如图所示。
系统弹出Permission Rule Properties（权限属性）对话框
User Scope：用户范围 Document Scope：作用范围 Permissions：权限设置
二、创建原理图设计文件 • 如果在此之前用户没有打开任何设计数据库，可以选择主菜单区的【File】/ 【New】选项。 • 如果在此之前已经打开了一个或多个设计数据库，可以选择主菜单区的【File】 /【New Design】选项，单击鼠标或按回车键即可。按照上面的操作将弹出如图 2-5图所示的窗口。
第一章 Protel 99se 简介
• • • • 第一节 Protel 99 SE的组成第二节 Protel 99 SE的运行环境第三节 Protel 99 SE的操作环境及特点第四节电路板设计的基本步骤
第一节 Protel 99 SE的组成
一、Protel 99的发展史
随着计算机的普及，EDA技术获得了越来越旺盛的生命力，加快了电路设计的周期和效率。
授课类型（新、旧课）：新课
理论教学： 30学时电化教学： 54学时教学的目的、要求：
有无教学大纲：习题（讨论）： 0 学时参观： 0 学时
有实训： 18 学时其他： 0 学时
《电子CAD》是借助计算机来辅助电子设计，是一门操作性很强的专业课程。本课程的教学目标是：掌握电子电路绘图与制板的基本概念及发展方向；使学生掌握电路原理图的绘制、印刷电路板的设计与制作过程。熟练进行电子电路印刷板的设计。基本要求是使学生通过学习了解PROTEL 99软件包的软、硬件环境。了解电路原理设计流程，熟练掌握分立元件与集成电路原理图的设计，熟练运用Protel 99 SE原理图设计系统绘制电路原理图。熟练掌握PCB绘图工具，网络表与元件的装入，印刷电路板的自动布局与自动布线，手工调整，报表的生成与PCB文件的打印。

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第6章印制电路板设计基础
3. 丝印层（Silkscreen Layer）
丝印层主要通过丝印的方式将元件的外形、序号、参数等说明性文字印制在元件面（或焊锡面），以便于电路板装配过程中插件（即将元件插入焊盘孔中）、产品的调试、维修等。丝印层一般分为顶层（Top Overlayer）和底层（Bottom Overlayer），一般尽量使用顶层，只有维修率较高的电路板或底层装配有贴片元件的电路板中，才使用底层丝印层以便于维修人员查看电路（如电视机、显示器电路板等）。
第6章印制电路板设计基础
6.2.3 显示层面的设置方法
进入Protel DXP PCB编辑器后，执行【Design】/【Board Layers…】菜单命令，将弹出如下页图所示的层面设置对话框，可根据不同的设计需要在相应板层后面的复选框中打上“√”，选中该项，以便显示该层面。
第6章印制电路板设计基础
印制电路板的铜箔导线是在一层（或多层）敷着整面铜箔的绝缘基板上通过化学反应腐蚀出来的，元件标号和参数是制作完电路板后印刷上去的，因此在加工、印刷实际电路板过程中所需要的板面信息，在Protel DXP 的 PCB编辑器中都有一个独立的层面（Layers）与之相对应，电路板设计者通过层面（Layers）给电路板厂家提供制作该板所需的印制参数，因此理解层面对于设计印制电路板至关重要，只有充分理解各个板层的物理作用以及它和Protel DXP中层面的对应关系，才能更好的利用PCB编辑器进行电路板设计。
第6章印制电路板设计基础
6. 阻焊层（Solder Mask Layer）
阻焊层主要为一些不需要焊锡的铜箔部分（如导线、填充区、敷铜区等）涂上一层阻焊漆（一般为绿色），用于阻止进行波峰焊接时，焊盘以外的导线、敷铜区粘上不必要的焊锡而设置，从而避免相邻导线波峰焊接时短路，还可防止电路板在恶劣的环境中长期使用时氧化腐蚀。因此它和信号层相对应出现，也分为顶部（Top Solder Mask）、底部（Bottom Solder Mask）二层。
显示层面设置对话框
第6章印制电路板设计基础
§6.3 元件封装概述
元件封装是指在PCB编辑器中为了将元器件固定、安装于电路板，而绘制的与元器件管脚相对应的焊盘、元件外形等，由于它的主要作用是将元件固定、焊接在电路板上，因此它对焊盘大小、焊盘间距、焊盘孔大小、焊盘序号等参数有非常严格的要求，元器件的封装、元器件实物、原理图元件引脚序号三者之间必须保持严格的对应关系，如下页图所示，否则直接关系到制作电路板的成败和质量。
第6章印制电路板设计基础
6.1.1 元件外型结构
元器件是实现电器功能的
基本单元，他们的结构和外型各异，为了实现电器的功能它们必须通过管脚相互连接，并为了确保连接的正确性，各管脚都按一定的标准规定了管脚号，并且各元件制造商为了满足各公司在体积、功率等方面的要求，即使同一类型的元件他们又有不同的元件外型和管脚排列，即元件外型结构，如图所示，同为数码管，但大小、外形、结构却差别很大。
第6章印制电路板设计基础
2020/11/26
第6章印制电路板设计基础
第6章
印制电路板设计基础
第6章印制电路板设计基础
本章学习目标
本章主要讲解印制电路板和元件封装的基本概念，以达到以下学习目标：了解印制电路板的种类和结构。理解Protel DXP编辑器中层面的概念；掌握PCB编辑器中显示层面的设置方法。理解元件封装的含义；掌握常用元件的封装；能根据实际元件选用合适的封装。了解印制电路板的整体制作过程。
第6章印制电路板设计基础
印制电路板的制作流程
Ú 印标注：为了元件装配和维修的过程中识别元件，还必须在电路板上印上元件的编号以及其它必要的标注。
Ú 成品分割和检查测试：随后将整张制作完成的电路板分割为小的成品电路板。最后还要对电路板进行检查测试。
第6章印制电路板设计基础
6.2.1 层面（Layers）的概念
第6章印制电路板设计基础
8. 其它层（Other）
以上介绍的层面基本上都存在和实际电路板相对应的板面，可以在学习过程中结合实际电路板理解记忆。在PCB电路板设计过程中经常用到以上各层面的概念，因此务必理解清楚。另外在Protel DXP PCB编辑器中为了制作者编辑、绘图的方便，还有一些实际物理意义不强的辅助层面，如复合层（Multi Layer），一般用于显示焊盘和过孔。
第6章印制电路板设计基础
6.1.2 印制电路板结构
印制电路板是电子元件装载的基板，它的生产涉及电子、机械、化工等众多领域。它要提供元件安装所需的封装，要有实现元件管脚电气连接的导线，要保证电路设计所要求的电气特性，以及为元件装配、维修提供识别字符和图形。所以它的结构较为复杂，制作工序较为繁琐，而了解印制电路板的相关概念是成功制作电路板的前提和基础。
第6章印制电路板设计基础
2. 内电层（Internal Plane）
Ú 内电层（Internal Plane）主要用于放置电源/地线，Protel DXP PCB编辑器可以支持16个内部电源/接地层。因为在各种电路中，电源和地线所接的元件管脚数是最多的，所以在多层板中，可充分利用内部电源/接地层将大量的接电源（或接地）的元件管脚通过元件焊盘或过孔直接与电源（或地线）相连，从而极大地减少顶层和底层电源/地线的连线长度。
Ú 助焊剂和阻焊漆：在经过以上步骤后，电路板已经初步制作完成，但为了更好的装配元件和提高可靠性，还必须在元件的焊盘上涂抹一层助焊剂，该助焊剂有利用焊盘与元件管脚的焊接。而在焊接过程中为了避免和附近其它导线短接的可能性，还必须在铜箔导线上涂上一层绿色的阻焊漆，同时阻焊漆还可保护其下部的铜箔导线在长期恶劣的工作环境中被氧化腐蚀。
第6章印制电路板设计基础
5. 禁止布线层（Keep Out Layer）
禁止布线层在实际电路板中也没有实际的层面对象与其对应，属于Protel DXP PCB编辑器的逻辑层，它起着规范信号层布线的目的，即在该层中绘制的对象（如导线），信号层的铜箔导线无法穿越，所以信号层的铜箔导线被限制在禁止布线层导线所围的区域内。该层主要用于定义电路板的边框，或定义电路板中不能有铜箔导线穿越的区域，如电路板中的挖空区域，如后面实例章节中的 “电脑P4主电源板”中就有采用。
第6章印制电路板设计基础
6.2.2 Protel DXP PCB编辑器常用层面
Ú 1.信号层(Signal Layers) Ú （1）底层（Bottom Layer）：又称为焊锡面，主要用于制
作底层铜箔导线，它是单面板唯一的布线层，也是双面板和多面板的主要布线层，注意单面板只使用底层（Bottom Layer），即使电路中有表面贴装元件也只能安装于底层。 Ú （2）顶层（Top Layer）：主要用在双面板、多层板中制作顶层铜箔导线，在实际电路板中又称为元件面，元件管脚安插在本层面焊孔中，焊接在底面焊盘上。由于在双面板、多层板顶层可以布线，因此为了安装和维修的方便，表面贴装元件尽可能安装于顶层。 Ú （3）中间信号层（Mid1～Mid14）：在一般电路板中较少采用，一般只有在5层以上较为复杂的电路板中才采用。
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2．双面板
在绝缘基板的上、下二面均有敷铜层，都可制作铜箔导线，底面和单面板作用相同，而在顶面除了印制元件的型号和参数外，和底层一样可以制作成铜箔导线，元件一般仍安装在顶层，因此顶层又称为“元件面”，底层称为“焊锡面”。为了解决顶层和底层相同导线之间的连接关系，人们还制作了金属化过孔，双面板的采用有效的解决了同一层面导线交叉的问题，而过孔的采用又解决了不同层面导线的连通问题，与单面板相比，极大的提高了电路板的元件密度和布线密度。
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印制电路板结构
为了实现元器件的安装和管脚连接，我们必须在电路板上按元件管脚的距离和大小钻孔，同时还必须在钻孔的周围留出焊接管脚的焊盘，为了实现元件管脚的电气连接，在有电气连接管脚的焊盘之间还必须覆盖一层导电能力较强的铜箔膜导线，同时为了防止铜箔膜导线在长期的恶劣环境中使用而氧化，减少焊接、调试时短路的可能性，在铜箔导线上涂抹了一层绿色阻焊漆，以及表示元件安装位置的元件标号。一个制作好并拆除了部分元件的实用电路板如图所示
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多层板结构图
第6章印制电路板设计基础
6.1.4 印制电路板的制作流程
第6章印制电路板设计基础
印制电路板的制作流程
Ú 下料：一般是指选取材料、厚度合适，整个表面铺有较薄铜箔的整张基板。
Ú 丝网漏印：为了制作元件管脚间相连的铜箔导线，必须将多余的铜箔部分利用化学反应腐蚀掉，而使铜箔导线在化学反应的过程中保留下来，所以必须在腐蚀前将元件管脚间相连的铜箔导线利用特殊材料印制到铺有较薄铜箔的整张基板上，该特殊材料可以保证其下面的铜箔与腐蚀液隔离，将特殊材料印制到基板上的过程就是丝网漏印。
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印制电路板样板
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6.1.3 印制电路板种类
印制电路板的种类很多，根据元件导电层面的多少可以分为单面板、双面板、多层板。
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1．单面板
单面板所用的绝缘基板上只有一面是敷铜面，用于制作铜箔导线，而另一面只印上没有电气特性的元件型号和参数等，以便于元器件的安装、调试和维修，单面板由于只有一面敷铜面，因此无须过孔（过孔的概念见双面板）、制作简单、成本低廉，功能较为简单，在电路板面积要求不高的电子产品中得到了广泛的应用
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6.1 认识印制电路板
PCB是英文Printed Circuit Board的缩写，译为印制电路板，简称电路板或PCB板。印制电路板是用印制的方法制成导电线路和元件封装，它的主要功能是实现电子元器件的固定安装以及管脚之间的电气连接，从而实现电器的各种特定功能。制作正确、可靠、美观的印制电路板是电路板设计的最终目的。