《印制电路板的设计与制造》
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印制电路板旳设计与制作本章重要简介印制电路板旳元件布局及布线原则;应用PROTEL设计印制电路板旳基本环节及设计示例;印制电路板旳手工制作与专业制作旳措施, 并以实验室常用旳VP?108K电路板制作系统为例, 简介了PCB旳制作环节与措施。
章末附有印制电路板旳设计与制作训练。
现代印制电路板(简称PCB, 如下PCB即指印制电路板)旳设计大多使用电脑专业设计软件进行, PCB旳制作也是通过专业制作厂家完毕旳。
因此, 大批量旳PCB生产常常是顾客自己设计好印制板, 将文档资料交给印制板生产厂家, 由其完毕PCB板旳制作。
PROTEL就是一种被广泛使用旳印制板设计软件, 它设计出旳印制板文档可以广泛地被各专业印制板生产厂家所接受。
因此本章一方面简介使用PROTEL进行印制板设计旳一般环节, 给出一种设计示例, 然后简朴简介手工制作印制板旳一般措施, 最后简介适合于实验室旳印制电路板制作设备VP?108K。
121印制电路板旳设计原则印制电路板旳设计是一项很重要旳工艺环节, 若设计不当, 会直接影响整机旳电路性能, 也直接影响整机旳质量水平。
它是电子装配人员学习电子技术和制作电子装置旳基本功之一, 是实践性十分强旳技术工作。
印制电路板旳设计是根据电路原理图进行旳, 因此必须研究电路中各元件旳排列, 拟定它们在印制电路板上旳最佳位置。
在拟定元件旳位置时, 还应考虑各元件旳尺寸、质量、物理构造、放置方式、电气连接关系、散热及抗电磁干扰旳能力等因素。
可先草拟几种方案, 经比较后拟定最佳方案, 并按对旳比例画出设计图样。
画图在初期重要靠手工完毕, 十分繁琐, 目前大多用计算机完毕, 但前述旳设计原则既可合用于手工画图设计, 也可合用于计算机设计。
对于印制电路板来说, 一般状况下, 总是将元件放在一面, 我们把放置元件旳一面称为元件面。
印制板旳另一面用于布置印制导线(对于双面板, 元件面也要放置导线)和进行焊接, 我们把布置导线旳这一面叫做印制面或焊接面。
印制电路板(pcb)设计技术与实践第3版摘要:一、印制电路板概述- 定义与作用- 历史与发展二、PCB 设计技术与实践- 设计流程与方法- 设计工具与软件- 实践应用案例三、PCB 设计中的关键技术与挑战- 传输线与特性阻抗- 信号完整性分析- 电磁兼容性设计四、PCB 设计的未来发展- 新技术与新材料- 行业趋势与市场前景正文:印制电路板(PCB)是一种用于电子设备中的电子电路组件,它将各个电子元件通过导线和线路连接起来,实现电子信号的传输和处理。
PCB 设计是电子制造行业中的关键环节,它直接影响到产品的性能、可靠性、成本等方面。
一、印制电路板概述印制电路板(PCB)是一种用于电子设备中的电子电路组件,它将各个电子元件通过导线和线路连接起来,实现电子信号的传输和处理。
PCB 设计是电子制造行业中的关键环节,它直接影响到产品的性能、可靠性、成本等方面。
PCB 的历史可以追溯到20 世纪30 年代,最初主要用于电话交换机和电视机中。
随着电子技术的不断发展,PCB 的应用范围越来越广泛,涉及到通信、计算机、消费电子、医疗设备等多个领域。
二、PCB 设计技术与实践PCB 设计是一项复杂的工作,它需要掌握一系列的设计技术与实践。
设计流程通常包括电路设计、布局、布线、校验等步骤。
电路设计是PCB 设计的基础,它需要根据产品需求设计出合适的电路拓扑结构。
布局是将电路元件放置在PCB 上的过程,它需要考虑元件的封装、位置、间距等因素。
布线是将电路元件之间的导线连接起来的过程,它需要考虑导线的宽度、长度、间距、过孔等因素。
校验是检查PCB 设计是否符合要求的过程,它需要对电路拓扑、布局、布线等方面进行检查。
PCB 设计工具与软件是PCB 设计的重要支撑,它可以帮助设计师快速、高效地完成设计工作。
目前市场上有很多种PCB 设计软件,如Altium Designer、Cadence 等。
实践应用案例是检验PCB 设计技术与实践的重要标准。
印制电路板(pcb)设计技术与实践第3版摘要:一、印制电路板(PCB)设计技术的基本概念1.PCB的定义和作用2.PCB的设计流程与基本原则二、PCB设计软件与实践1.主流PCB设计软件介绍2.软件操作实践教程三、PCB设计的关键技术1.电磁兼容性(EMC)设计2.信号完整性(SI)设计3.电源完整性(PI)设计四、PCB制造与装配工艺1.PCB制造流程简介2.常见PCB材料与层数选择3.PCB装配工艺介绍五、PCB测试与优化1.PCB测试方法与设备2.测试结果分析与优化策略六、实际案例解析1.基于AT89C51单片机的电子日历与时钟设计2.基于1602LCD的电话拨号键盘按键实列正文:一、印制电路板(PCB)设计技术的基本概念1.PCB的定义和作用印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)是一种用于电子设备中承载电子元器件和连接电路的基板。
它具有导电性、绝缘性和机械强度,是电子设备的重要组成部分。
2.PCB的设计流程与基本原则(1)设计需求分析:明确设计目标、功能、性能等要求。
(2)原理图设计:绘制电路原理图,包括元器件选型、布局和连线。
(3)PCB布局:根据原理图进行PCB布局,考虑电磁兼容性、信号完整性、电源完整性等因素。
(4)PCB布线:在布局的基础上进行布线,遵循布线规则,如最小线宽、最小间距、交叉线处理等。
(5)设计规则检查:检查设计是否符合规范,如阻抗匹配、信号延迟等。
(6)文件输出:生成生产所需的文件,如Gerber文件、钻孔文件等。
二、PCB设计软件与实践1.主流PCB设计软件介绍(1)Altium Designer:一款集电路原理图、PCB布局布线、仿真及制作于一体的软件。
(2)Cadence OrCAD:一款广泛应用于电子设计自动化(EDA)领域的软件。
(3)Mentor Graphics:一款提供完整电子设计自动化解决方案的软件。
2.软件操作实践教程(1)Altium Designer:安装软件、创建项目、绘制原理图、布局布线、生成Gerber文件等。
第3章印制电路板设计与制作印制电路板(PCB--Printed Circuit Borad)是由印制电路加基板构成的,它是电子工业重要的电子部件之一。
印制电路板在电子设备中的广泛应用,大大提高了产品的一致性、重现性、成品率,同时由于机械化和自动化生产的实现,生产效率大为提高,且可以明显地减少接线的数量以及能消除接线错误,从而保证了电子设备的质量,降低了生产成本,方便了使用中的维修工作。
3.1 印制电路板的设计3.1.1 有关印制电路板的概念和设计要求1.印制电路板的概念印制:采用某种方法在一个表面上再现符号和图形的工艺,他包含通常意义的印刷。
敷铜板:由绝缘基板和粘敷在上面的铜箔构成,是用减成法制造印制电路板的原料。
印制元件:采用印制法在基板上制成的电路元件,如电感、电容等。
印制线路:采用印制法在基板上制成的导电图形,包括印制导线、焊盘等。
印制电路:采用印制法按预定设计得到的电路,包括印制线路和印制元件或由二者组成的电路。
印制电路板:完成了印制电路或印制线路加工的板子。
简称印制板,它不包括安装在板子上的元器件和进一步的加工。
印制电路板组件:安装了元器件或其他部件的印制板部件。
板上所有安装、焊接、涂覆都已完成,习惯上按其功能或用途称为“某某板”“某某卡”,如计算机的主板、显卡等。
单面板:仅一面上有导电图形的印制板。
双面板:两面都有导电图形的印制板。
多层板:有三层或三层以上导电图形和绝缘材料层压合成的印制板。
在基板上再现导电图形有两种基本方式:减成法和加成法。
减成法:先将基板上敷满铜箔,然后用化学或机械方式除去不需要的部分。
又分蚀刻法和雕刻法。
a.蚀刻法----采用化学腐蚀办法除去不需要的铜箔。
这是主要的制造方法。
b.雕刻法----用机械加工方法除去不需要的铜箔。
这在单件试制或业余条件下可快速制出印制板。
加成法: 在绝缘基板上用某种方式敷设所需的印制电路图形,敷设印制电路有丝印电镀法、粘贴法等。
印制板是电子工业重要的电子部件之一,在电子设备中有如下功能:a.提供分离元件、集成电路等各种元器件固定、装配的机械支撑。
《印制电路板的设计与制造》习题答案项目一思考与练习Designer Summer 09主要哪几部分操作系统组成?答:Altium Designer Summer 09主要以下4大部分组成,①原理图设计系统②印刷电路板设计系统③FPGA系统④VHDL系统,其中前两个系统最常用。
2.在Altium Designer Summer 09软件中,不同xx器之间是怎样切换的?答:对于未打开的文件,在“Project”面板中双击不同的文件,这样打开不同的文件即可在不同的xx器之间切换。
对于以打开的文件,单击“Project”面板中不同的文件或单击工作窗口最上面的文件标签即可在不同的xx器之间切换。
3.电路板设计主要包括哪两个阶段?答:电路板设计主要包括两个阶段:原理图绘制和PCB 设计。
4.简述原理图的设计流程。
答:原理图绘制的基本流程如图所示。
新建原理图图纸设置装载元器件库放置元器件放置元器件元器件位置调整编译及错误检查报表输出连线 7.简述PCB设计流程。
答:PCB的设计的基本流程如图所示。
1新建PCB文件规划电路板装载网络表元器件布局布线DRC检查打印输出8.简述元件布局的基本原则。
答: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。
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,对电路的全部元器件进行布局。
在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:①尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
②某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。
带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
③对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。
若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
④应留出电路板定位孔及固定支架所占用的位置。
根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:①按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。
②以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。
元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
③位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。
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。
2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。
尽量做到元件排列、分布合理均匀,布局整齐、美观。
9.简述布线的基本原则。
答:布线的基本原则是:①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。
②印制导线的最小宽度主要导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流决定。
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。
③导线的最小间距主要最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。
④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。
⑤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。
11.简述单面PCB的制作流程。
答:单面印制电路板的制作流程如图所示。
3项目二思考与练习1.简述原理图库元件绘制流程。
答:原理图库元件绘制流程如图所示。
绘制元件图形绘制元件引脚设置引脚属性设置元件属性元件规则检查保存元件3.简述PCB封装库创建流程。
答:①启动元器件xx器②栅格设置③添加焊盘④绘制轮廓5.集成库的创建主要有几个步骤?答:集成库的创建主要有以下几个步骤:①创建集成库包②增加原理图符号元件③为元件符号建立模块联接④编译集成库7.简述双面板的制作流程。
答:双面印制电路板的制作流程如图所示。
其制作过程与单面板类似,只是双面板还要除油、黑孔、镀铜。
下料钻孔除油黑孔镀铜覆干膜字符阻焊退膜蚀刻显影曝光4项目三思考与练习1.复杂原理图层次化有什么好处?答:采用层次化设计可以把复杂的电路设计任务定义成一个模块,顶层图纸内放置各模块,下一层图纸放置各模块相对应的子图,子图内还可以放置模块,模块的下一层再放置相应的子图,这样一层套一层,可以定义多层图纸设计。
这样做还有一个好处,就是每张图纸不是很大,可以方便用小规格的打印机来打印图纸。
2.简述自上而下设计层次原理图的方法。
答:自顶向下的设计方法是:先设计顶层层次原理图的框图,并连接各框图的电气端口,再根据顶层框图生成各子原理图,再分别生成各子图电路,如图所示。
4.如何在印制电路板上覆铜?答:执行菜单命令Place→Polygon Pour弹出对话框,然后对覆铜的线宽、网格的形式、所需覆铜的网络、需覆铜的层及移除死铜进行设置,最后对选定的层进行覆铜。
5覆铜对话框设置覆铜的线宽、网格的形式、所需覆铜的网络、需覆铜的层及移除死铜6习题答案项目一思考与练习Designer Summer 09主要哪几部分操作系统组成?答:Altium Designer Summer 09主要以下4大部分组成,①原理图设计系统②印刷电路板设计系统③FPGA系统④VHDL系统,其中前两个系统最常用。
2.在Altium Designer Summer 09软件中,不同xx器之间是怎样切换的?答:对于未打开的文件,在“Project”面板中双击不同的文件,这样打开不同的文件即可在不同的xx器之间切换。
对于以打开的文件,单击“Project”面板中不同的文件或单击工作窗口最上面的文件标签即可在不同的xx器之间切换。
3.电路板设计主要包括哪两个阶段?答:电路板设计主要包括两个阶段:原理图绘制和PCB 设计。
4.简述原理图的设计流程。
答:原理图绘制的基本流程如图所示。
新建原理图图纸设置装载元器件库放置元器件放置元器件元器件位置调整编译及错误检查报表输出连线 7.简述PCB设计流程。
答:PCB的设计的基本流程如图所示。
1新建PCB文件规划电路板装载网络表元器件布局布线DRC检查打印输出8.简述元件布局的基本原则。
答: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。
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,对电路的全部元器件进行布局。
在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:①尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
②某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。
带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
③对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。
若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
④应留出电路板定位孔及固定支架所占用的位置。
根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:①按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。
②以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。
元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
③位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。
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。
2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。
尽量做到元件排列、分布合理均匀,布局整齐、美观。
9.简述布线的基本原则。
答:布线的基本原则是:①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。
②印制导线的最小宽度主要导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流决定。
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。
③导线的最小间距主要最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。
④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。
⑤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。
11.简述单面PCB的制作流程。
答:单面印制电路板的制作流程如图所示。
3项目二思考与练习1.简述原理图库元件绘制流程。
答:原理图库元件绘制流程如图所示。
绘制元件图形绘制元件引脚设置引脚属性设置元件属性元件规则检查保存元件3.简述PCB封装库创建流程。
答:①启动元器件xx器②栅格设置③添加焊盘④绘制轮廓5.集成库的创建主要有几个步骤?答:集成库的创建主要有以下几个步骤:①创建集成库包②增加原理图符号元件③为元件符号建立模块联接④编译集成库7.简述双面板的制作流程。
答:双面印制电路板的制作流程如图所示。
其制作过程与单面板类似,只是双面板还要除油、黑孔、镀铜。
下料钻孔除油黑孔镀铜覆干膜字符阻焊退膜蚀刻显影曝光4项目三思考与练习1.复杂原理图层次化有什么好处?答:采用层次化设计可以把复杂的电路设计任务定义成一个模块,顶层图纸内放置各模块,下一层图纸放置各模块相对应的子图,子图内还可以放置模块,模块的下一层再放置相应的子图,这样一层套一层,可以定义多层图纸设计。
这样做还有一个好处,就是每张图纸不是很大,可以方便用小规格的打印机来打印图纸。
2.简述自上而下设计层次原理图的方法。
答:自顶向下的设计方法是:先设计顶层层次原理图的框图,并连接各框图的电气端口,再根据顶层框图生成各子原理图,再分别生成各子图电路,如图所示。
4.如何在印制电路板上覆铜?答:执行菜单命令Place→Polygon Pour弹出对话框,然后对覆铜的线宽、网格的形式、所需覆铜的网络、需覆铜的层及移除死铜进行设置,最后对选定的层进行覆铜。
5覆铜对话框设置覆铜的线宽、网格的形式、所需覆铜的网络、需覆铜的层及移除死铜6。