PCB设计.docx

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PCB设计

1、“层（Layer）”的概念

与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所同，Protel的“层”不是虚拟的，而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。

现今，由于电子线路的元件密集安装。

防干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔，例如，现在的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。

这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层（如软件中的GroundDever和PowerDever），并常用大面积填充的办法来布线（如软件中的ExternaIP1a11e和Fill）。

上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔（Via）”来沟通。

有了以上解释，就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。

举个简单的例子，不少人布线完成，到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘，其实这是自己添加器件库时忽略了“层”的概念，没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层（Mulii一Layer）的缘故。

要提醒的是，一旦选定了所用印板的层数，务必关闭那些未被使用的层，免得惹事生非走弯路。

　　2、过孔（Via）

　　为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔，这就是过孔。

工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，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普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路相通，也可不连。

一般而言，设计线路时对过孔的处理有以下原则：

（1）尽量少用过孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙，如果是自动布线，可在“过孔数量最小化”（ViaMinimiz8tion）子菜单里选择“on”项来自动解决。

（2）需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。

　　3、丝印层（Overlay）

　　为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。

不少初学者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的PCB效果。

他们设计的印板上，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把元件标号打在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。

正确的丝印层字符布置原则是：

”不出歧义，见缝插针，美观大方”。

4、SMD的特殊性

　　Protel封装库内有大量SMD封装，即表面焊装器件。

这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。

因此，选用这类器件要定义好器件所在面，以免“丢失引脚（MissingPlns）”。

另外，这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。

　　5、网格状填充区（ExternalPlane）和填充区（Fill）

　　正如两者的名字那样，网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的，填充区仅是完整保留铜箔。

初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别，实质上，只要你把图面放大后就一目了然了。

正是由于平常不容易看出二者的区别，所以使用时更不注意对二者的区分，要强调的是，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于需做大面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。

后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。

　　6、焊盘（Pad）

　　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，在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。

选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。

Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等，但有时这还不够用，需要自己编辑。

例如，对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”，在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中，不少厂家正是采用的这种形式。

一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还要考虑以下原则：

（1）形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大；

（2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍；

　　（3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚直径大0．2-0．4毫米。

　　7、各类膜（Mask）

　　这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。

按“膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面（或焊接面）助焊膜（TOporBottom和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOporBottomPasteMask）两类。

顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。

阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。

可见，这两种膜是一种互补关系。

由此讨论，就不难确定菜单中

类似“solderMaskEn1argement”等项目的设置了。

　　8、飞线，飞线有两重含义：

（1）自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步布局后，用“Show命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况，不断调整元件的位置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。

这一步很重要，可以说是磨刀不误砍柴功，多花些时间，值！

另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布通，也可通过该功能来查找。

找出未布通网络之后，可用手工补偿，实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义，就是在将来的印板上用导线连通这些网络。

要交待的是，如果该电路板是大批量自动线生产，可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元件来进行设计.

问题1：

什么是零件封装，它和零件有什么区别？

答：

（1）零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置。

（2）零件封装只是零件的外观和焊点位置，纯粹的零件封装仅仅是空间的概念，因此不同的零件可以共用同一个零件封装；另一方面，同种零件也可以有不同的封装，如RES2代表电阻，它的封装形式有AXAIL0.4、AXAIL0.3、AXAIL0.6等等，所以在取用焊接零件时，不仅要知道零件名称还要知道零件的封装。

（3）零件的封装可以在设计电路图时指定，也可以在引进网络表时指定。

设计电路图时，可以在零件属性对话框中的Footprint设置项内指定，也可以在引进网络表时也可以指定零件封装。

问题2：

导线、飞线和网络有什么区别？

　　答：

导线也称铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊点，是印刷电路板最重要的部分，印刷电路板设计都是围绕如何布置导线来进行的。

　　与导线有关的另外一种线，常称之为飞线也称预拉线。

飞线是在引入网络表后，系统根据规则生成的，用来指引布线的一种连线。

　　飞线与导线是有本质的区别的。

飞线只是一种形式上的连线，它只是形式上表示出各个焊点间的连接关系，没有电气的连接意义。

导线则是根据飞线指示的焊点间连接关系布置的，具有电气连接意义的连接线路。

　　网络和导线是有所不同的，网络上还包括焊点，因此在提到网络时不仅指导线而且还包括和导线相连的焊点。

问题3：

内层和中间层有什么区别？

　　答：

中间层和内层是两个容易混淆的概念。

中间层是指用于布线的中间板层，该层中布的是导线；内层是指电源层或地线层，该层一般情况下不布线，它是由整片铜膜构成,是负相显示的。

问题4：

什么是内部网络表和外部网络表，两者有什么区别？

　　答：

网络表有外部网络表和内部网络表之分。

外部网络表指引入的网络表，即Sch或者其他原理图设计软件生成的原理图网络表；内部网络表是根据引入的外部网络表，经过修改后，被PCB系统内部用于布线的网络表。

严格的来说，这两种网络表是完全不同的概念，但读者可以不必严格区分。

问题5：

网络表管理器有什么作用？

　　答：

第一，引入网络表，这种网络表的引入过程实际上是将原理图设计的数据加载到印刷电路板设计系统PCB的过程。

PCB设计系统中数据的所有变化，都可以通过网络宏（NetlistMacro）来完成，系统通过比较、分析网络表文件和PCB系统的内部数据，自动产生网络宏。

第二，可以利用网络表管理器直接在PCB系统中编辑电路板各个组件间的连接关系，形成网络表。

问题6：

什么是类，引入类的概念有什么好处？

　　答：

所谓类就是指具有相同意义的单元组成的集合。

PCB中类定义是对用户开放的，用户可以自己定义类的意义及类的组成。

PCB中引入类主要有两个作用：

（1）便于布线在电路板布线过程中，有些网络需要作特殊的处理，如一些重要的数据线为了避免电路板上其他组件的干扰，在布线时往往需要加大这些数据线和和其他组件间的安全间距。

可以将这些数据线归成一个类，在设置自动布线安全间距规则时可以将这个类添加到规则中，并且适当加大安全间距，那么自动布线时，这个类中的所有数据线的安全间距都被加大；在电路板布线过程中，电源和接地线往往需要加粗，以确保连接的可靠性，可以将电源和接地线归为一类，在设置自动布线导线宽度（Width　Constraint）规则时，可以将这个类添加到规则中，并且适当加大导线宽度，那么自动布线时，这个类中的电源和接地线都会变宽。

（2）便于管理电路板组件对于一个大型的电路板，它上面有很多零件封装，还有成千上万条网络，很杂乱，利用类可以很方便的管理电路板。

例如将电路板中的所有输入网络归类，在寻找某个输入网络时，只需在这个输入网络类里查找即可；也可以将电路板中的所有限压电阻归类，在寻找某个限压电阻时，只需在这个限压电阻类里查找即可。

问题7：

如何将外加焊点加入到网络中？

　　答：

可先将焊点加入到电路板中，然后双击焊点，打开焊点属性设置对话框，在Advaced中的Net项中选择合适的网络，即可完成焊点的放置。

问题8：

内层分割有什么用处？

　　答：

分割出来的内层可以用来连接一些重要的线路，即可以提高抗干扰能力也可以对重要的电路起保护作用。

问题9：

敷铜有什么作用，应该注意些什么？

　　答：

敷铜的主要作用是提高电路板的抗干扰能力，如果要对线路进行包导线或补泪滴，那么敷铜应该放在最后进行

1.原理图常见错误：

（1）ERC报告管脚没有接入信号：

a.创建封装时给管脚定义了I/O属性；

b.创建元件或放置元件时修改了不一致的grid属性，管脚与线没有连上；

c.创建元件时pin方向反向，必须非pinname端连线。

（2）元件跑到图纸界外：

没有在元件库图表纸中心创建元件。

（3）创建的工程文件网络表只能部分调入pcb：

生成netlist时没有选择为global。

（4）当使用自己创建的多部分组成的元件时，千万不要使用annotate.

2.PCB中常见错误：

（1）网络载入时报告NODE没有找到：

a.原理图中的元件使用了pcb库中没有的封装；

b.原理图中的元件使用了pcb库中名称不一致的封装；

c.原理图中的元件使用了pcb库中pinnumber不一致的封装。

如三极管：

sch中pinnumber为e,b,c,而pcb中为1，2，3。

（2）打印时总是不能打印到一页纸上：

a.创建pcb库时没有在原点；

b.多次移动和旋转了元件，pcb板界外有隐藏的字符。

选择显示所有隐藏的字符，缩小pcb,然后移动字符到边界内。

（3）DRC报告网络被分成几个部分：

表示这个网络没有连通，看报告文件，使用选择CONNECTEDCOPPER查找。

另外提醒朋友尽量使用WIN2000,减少蓝屏的机会；多几次导出文件，做成新的DDB文件，减少文件尺寸和PROTEL僵死的机会。

如果作较复杂得设计，尽量不要使用自动布线。

在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。

PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。

布线的方式也有两种：

自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。

必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。