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PCB学习笔记
PROTEL学习
1、rules布线设置后不要重新载入网络表及封装,否则新的设置会无效。
2、PCB中有个sheet1的红色填充方框-------应该放置在规划范围以内,好像也可以删除,但是不能放在规划电路图之外------BoundingRegion。
3、PCB信号线、电源线、特别是地线的线宽最好是设定范围(max、min、优先设置三个值大小不同),从而尽量避免Width错误。
4、单位换算:
mil---千分之一英寸:
1mil=0.0254mm;100mil=2.54mm;1000mil=25.4mm;4000mil=101.6mm=10.16cm---------一般的电路板都在1000mil以上,10000mil以下。
5、原理图网络标号:
具有电气特性------具有相同网络标号的导线及元器件引脚是连在一起的----------在复杂电路图中用网络标号代替导线,方便画图并且使得电路图清晰。
6、层次电路图绘制---------实际的Stm32f103系列电路图需要使用层次电路图和网络标号。
7、扩大PCB文件绘图区域(黑色区域)的面积:
DesignBoardshipredefineboardshape绘制新的绘图区即可。
8、解决封装不合适的问题:
按1:
1打印PCB,然后把元件实物放到图纸上比对即可。
9、方块图种错误:
DuplicateNetNamesElement在总线上添加一个网络标号即可。
10、DuplicatenetnamesbussliceN000-1:
重复的网络总线名片。
DuplicateNetNameswire:
重复名称线网。
原因:
使用了总线,并且yk、yx和key&led三个电路复用总线,此类错误可能无须在意,因为线路连接正常。
11、总线使用方法:
(1)画45度角:
英文状态下,使用shift+空格键即可。
(2)总线上要有网络标号,各个线路上也要有网络标号。
(3)总线的标注:
[7..0]总线不能因为只用了0和1而写成[1..0]。
12、差分走线方法:
DesignRulesRoutingDifferentialPairsrouting(差分走线)。
----在原理图使用快捷键PVF将差分对标志放置到你需要差分对的线上。
步骤如下:
(1)规则设置:
如上所述即可。
(2)ViewWorkspacepanelsPCBPCB打开PCB面板。
(3)PCB面板上面选择DifferentialPairsEditor。
(4)点击面板左下方”Add”按钮,在对话框DifferentialPairs中选择差分线对的第一个网络和第二个网络,点击OK按钮。
(5)PlaceInteractiveDifferentialPairsRouting,在选择需要布线的差分线对的其中一个网络后,布线既开始了,不需要指定另一个网络的起点,系统会自动找到最近的点开始布线。
13、查找或选中元件:
AD09右上方有选中网络和元件的文本框输入或找到网络/元件,点回车键即可实现选中网络或者元件,用于查找或选中元件、网络。
14、流水线式布局:
对于PCB的多路输入信号和输出信号,采用流水线式布局可以加快布局方法,节约时间。
15、PGND:
接保护地或机壳(ProtectGND)----可以接网口RJ45的外壳并通过电容接到GND上,另外也可以通过电容接到电源上(如24V);PGND与GND不是同一网络,不会连接到一起;已接触电路板仅仅存在于网络模块和电源模块。
16、批量修改属性:
右键选择查找相似对象,选择相应选项的SAME,确认后第二个界面调整要批量修改的参数即可(经测试此方法不可靠)。
17、统一变更SCH封装:
该操作属于批量修改元件封装。
18、BGA封装:
(BGA_256封装-------MCF5275)
BGA特点:
引脚在芯片下面,方阵排列,仍然为贴片封装。
引脚编号:
ABCDEFGHJKLMNPRT--------分为16组,每组16个:
16*16=256。
引脚分布:
内部8*8个引脚几乎全部是电源和地;信号线分布在外围四层。
布线方法:
必须采用多层板,最外围顶层布线向外引出;次外两层中间层布线;第四层为底层布线;核心8*8个引脚为覆铜方式接入电源网络。
19、protel中port和part的区别:
--------port是端口,用来在不同的sch(原理图)之间进行电气连接,比如:
两个名称同为Power的port虽然处于不同的sch1和sch2中,但是它们之间是相互连接的。
--------part用于在原理图中,将一个元器件的管脚分成几部分表示,方便排版和观看。
通常用在芯片的管脚数量很大,一块示意图无法全部表示的时候。
比如:
一块FPGA芯片的管脚有1020个,几乎不可能用一块示意图表示,所以将它分为part1,part2,part3...这样的表示就显得简洁明了。
--------Part元件创建方法:
(1)菜单file/new/schematiclibrary新建一个原理图库。
(2)菜单tools/newcomponent新建一个原理图元件。
(3)建立Part:
在当前元件,菜单tools/newpart新建一个元件部分,依次增加n个部分。
(4)在schlibrary工作区,点击要编辑的元件,再点击edit编辑每个部分属性(包括序号、名称、封装、值等等)-----实际上属性值可以在添加元件后修改。
(5)part的切换:
ToolsgotoNext/Previouspart。
(6)注意事项:
序号(Designator)应该相同,引脚名称应该不同,封装相同。
20、层次电路图:
-------层次电路图中,电源网络不需要设置端口即可,只需要网络标号名称一致即可。
网络标号与端口号:
(1)同一个PROJECT里面的不同模块的原理图,标号一定不能重复,不同模块而相同网络标号的引脚不用端口号也可以连接到一起,最常见的是电源网络。
(2)“拥有相同的网络标号就处于同一个网络中”是有条件的,即只能保证在该原理图中处于同一网络。
如果一个工程中包括很多的原理图,比如层次原理图设计中,要保证不同原理图中的网络标号能处于同一网络中,则需单击【Project】【Project Options…】【Option】【Net Identifier Scope】项选择【Global】一项,即网络标号整个Project有效。
21、生成元器件报表(元器件清单):
ReportsBillofmaterials下面的Template删除(不用模板,否则出错)点Export即可。
-------选中Value值(可以显示电阻、电容值)。
22、GERBER文件做PCB:
GERBER文件产生方法:
FileFabricationOutputsGerberFilesLayers
GERBER文件好处:
(1)GERBER文件即光绘文件确实有利于研发的保密性。
(2)光绘文件是一页一页的,方便加工,PCB文件需要转换成一页一页的,比较麻烦。
(3)以防出错,或是防厂家修改你的资料。
使用方法:
多层板的GERBER文件包含的层面有:
GTL---toplayer顶层
GBL---bottomlayer底层
GTO---TopOverlay顶层丝印层
GBO---Bottomlayer底层丝印层
GTP---TopPaste顶层表贴(做激光模板用)----焊盘层
GBP---BottomPaste底层表贴
GTS---Topsolder顶层阻焊(也叫防锡层/绿油,负片)
GBS---BottomSolder底层阻焊
G1---Midlayer1内部走线层1
G2---Midayerr2内部走线层2
...
GP1---InternalPlane1内平面1(负片)---内部电源层
GP2---InternalPlane2内平面2(负片)
...
GM1---Mechanical1机械层1
GM2---Mechanical2机械层2
...
GKO---KeepOuter禁止布线层
GG1---DrillGuide钻孔引导层
GD1---DrillDrawing钻孔图层
GPT---ToppadMaster顶层主焊盘
GPB---BottompadMaster底层主焊盘
24、AD09与99SE格式转换:
(1)AD0999SE-------原理图和PCB都需要转换为Binary4.0格式。
(2)AD0999SE-------AD09的覆铜需要选择Hatched(Tracks/Arcs)--网状模式,因为99SE只支持网状覆铜模式。
(3)Protel99SE与AD09格式文件进行格式转换时不能在原工程文件上转换,必须先做备份,然后进行格式转换,否则会出错。
(4)格式转换后中间层未显示:
右键optionBoardlayer&color选择要显示的层面。
(5)99SE覆铜:
99SE虽然只支持网状覆铜模式,但是把GridSIZE设置成TrackWidth的两倍(比如都设置成10mil)时也相当于是solid(实心)覆铜。
25、PCB绘制注意事项:
(1)尺寸严格按照设计要求,尺寸通过修改属性值精确确定坐标和尺寸。
(2)焊盘与导线与板边沿保留一定的距离。
(3)安装孔与周围的元件保留一定的距离,导线最好也与安装孔保留距离。
(4)定尺寸后锁定重要元件和线条,防止意外挪动。
(5)走线时注意走线经过的地方不能妨碍其他走线,至少不能把其他走线堵死。
26、PCB的mark点的设置:
MARK点是使用机器焊接时用于定位的点,尤其是使用表贴元件的PCB.对于不含BGA芯片的PCB,MARK点做在对角上.可以用直径大约为1MM的表面焊盘.如果PCB的两面都有元件,则两面都应该加MARK点.PCB上BGA芯片的对角上至少应该加一个MARK点。
Mark点可以是圆形或方形焊盘,周围要保证一定的空旷度,即不能放置元件、走线、丝印等,MARK点作用如下:
1:
在SMT中印刷锡膏,高速机,泛用机置件都会以MARK点为基准.计算锡膏,贴片元件的位置.对于SMT来说没有MARK点是很难准确定位的.另外BGA及一些引脚密集的元件,有些计设时会设置专用的MARK点.用于精确定位。
2:
防呆.SMT的第一个动作皆为判断MARK点.机器的相机可以分辩出MARK的形状.如果同两个机种PCB的形状MARK完全一致时.机器在生产时就不能区分是不同的PCB.但设计成不同的MARK时机器就会识别.并发出警各,帮助操作人员发现错误。
放置MARK点注意事项:
a.Mark点中心用直径1mm的焊盘(无过孔)
b.在Mark点整体直径3mm的范围内不能有丝印、布线等穿过。
c.在TopMask层以Mark点为中心,画一个3mm圆,目的是挖掉绿油,否则机器视觉识别的时候绿油容易反光。
这个不做也行,大部分机器能够识别。
d.Mark点的外周距板子边沿>=5mm,否则部分机器识别不到。
e.以两MARK点为对角线顶点的矩形,所包含的元件越多越好。
27、PCB制作:
(1)数量、单价、工程费、测试架费(飞针)、板厚、层数、成品尺寸
(2)铜厚、材质。
表面工艺(无铅喷锡)
28、单独设置覆铜时的安全间距:
(1)ToolsPolygonPoursPolygonManagerCreatClearanceRules设置覆铜安全间距。
(2)必须修改各个层面各块覆铜的名称-----必须区分,否则默认为底层规则。
29、贴片机贴片过程:
(1)、开发者提供配料表---BOM文件(有元件代号和物料名称但是没坐标信息的文件)。
(2)、通过PCB文件或者GERBER文件得到CAD坐标文件(有元件代号和其相应的坐标信息但是没有相对应的物料名称)。
(3)、将BOM文件和CAD坐标文件合并,得到如下格式的文件:
元件代号X坐标Y坐标角度物料名称
C1005.56020.220090.000C1608C0G1H680JT
(4)、然后将合并后的CAD文件导入到你的机器里,这个过程由贴片机自带的软件完成。
30、封装的窄体和宽体:
窄体宽度3.9mm
中体宽度5.2mm
宽体宽度7.2mm
注:
元件名称后面字母代表封装---封装对应具体尺寸----无需注明窄体和宽体。
31、等长布线:
因有的PCB布线涉及到高速电路,须要布等长线,等长布线保证信号的完整性(指当在需要的时候,具有所必需达到的电压电平数值)。
32、等长布线步骤:
(1)先要清楚自己所作的电路哪几个网络线需要等长,将它们归一个类(netclass),可在DesignClasses单击NetClasses,并右键点AddClass。
(2)新类newclass可改为一个易懂的名字,并在窗口里添加你要的网络到其中.再确定!
(3)单击打开它,将需要等长的网络,从左边选取并添加到右边的窗口中。
(4)在布蛇行线时,只能在已经布好的线上修改,不能直接拉蛇线,所以得先布线,把所有指定的网络线用手工(不推荐用自动)的方式布完线,走线尽量的短,尽量的宽松,也就是说间距留大一点。
应该把最长的那一根做为基准,把它尽量的布短一点。
(5)按T,R键,单击一根走线,再按TAB键,先设置一下。
33、沉金工艺:
沉金就是上面镀金,金可以有效的阻隔铜金属和空气防止氧化,沉金是表面处理的一种方式,是通过化学反应在铜表面覆盖上一层金,又叫化金。
34、不同网络/无网络的几个焊盘/引脚连接到一起方法:
(1)把要连接在一起的焊盘/引脚的网络改成相同网络名------可以改成用过的网络名,但实际上是两个网络----两个网络名称相同,但要人为的分成两个网络。
(2)无网络的的几个焊盘/引脚连接在一起:
ToolspreferencePCBEditorRoutingconflictObject改为None。
35、PTH和NPTH区别:
PTH是沉铜孔(PlatingThroughHole),孔壁有铜,一般是过电孔(VIA)及元件孔。
NPTH是非沉铜孔(NonPlatingThroughHole),孔壁无铜,一般是定位孔及锣丝孔。
可用干膜封孔或在电镀前胶粒塞或电镀后二次钻孔或啤出。
36、过孔盖油和过孔塞油:
过孔盖油是指过孔盖上油墨就OK,要求不严;过孔塞油是指过孔要用油墨堵住。
37、过孔不应该随意改动:
钢网(stencils)也就是SMT模板(SMTStencil):
它是一种SMT专用模具;其主要功能是帮助锡膏的沉积;目的是将准确数量的锡膏转移到空PCB上的准确位置。
钢网:
上面有很多孔的钢板,孔的位置为贴片器件的焊盘或者中央位置相对应。
38、PCB生产工艺流程:
内层工艺流程:
切板内层图形转移(PCB图转移至铜板上)内层AOI(自动光学检测)内层表面黑化或棕化(树脂与铜面的接触面积增大)内层排压板X-RAY钻标靶(钻孔)修边(板边修整到需要的尺寸)、打字唛(板面上打印编号、版本等信息)
外层工艺流程图:
钻孔板面电镀(钻孔后的板材孔内沉积上导电的金属)干菲林图型电镀蚀板
干菲林:
即在经过清洁粗化的铜面上覆上一层感光材料,通过黑片或棕片曝光,显影后形成客户所要求的线路板图样,此感光材料曝光后能抗后工序的电镀过程。
蚀板:
通过去除干膜后蚀刻液与干膜下覆铜面反应蚀去铜面。
电路图形因有抗蚀阻层得以保留,褪去电路图形上覆锡层而最终得到电路图形的过程称为蚀刻(碱性)。
(1)单面板工艺流程:
下料---钻孔---外层图形---外层酸蚀--外检---阻焊---曝光---字符---整平/化学镍金---外形---测试---成检---终审---包装
(2)双面板掩孔蚀刻【图电】工艺流程:
下料---钻孔---〈铣边〉---孔化---全板镀铜【加厚镀铜】---外层图形---【图形电镀】---外层酸蚀【外层碱蚀】---〈二钻〉---外检---阻焊---曝光---字符---整平/化学镍金---外形---测试---成检---终审---包装
(3)四层板掩孔蚀刻【图电】工艺流程:
下料---内层图形---内层蚀刻---内层钻靶(AOI定位孔)---内层检验---棕化---配板---层压---外层钻靶---铣边---钻孔---孔化---全板镀铜【加厚镀铜】---外层图形---【图形电镀】---外层酸蚀【外层碱蚀】---〈二钻〉---外检---阻焊---曝光---字符---整平/化学镍金---外形---测试---成检---终审---包装
39、PCB加工要求:
(1)材质:
FR-4多功能环氧板(环氧树脂/玻璃布)
FR-4是一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级,因此目前一般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类,但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
(2)铜箔厚度:
PCB铜厚一般分为1OZ(35um)、2OZ(70um)、3OZ(105um),也有更厚的,铜厚与PCB的类型有关,像需要走大电流的开关电源就要求2OZ、信号板1OZ就够了。
一般双面板是1oz,多层板内层一般是1/2oz1/3oz,外层1oz、1/2oz、1/3oz
电源板铜厚要求高。
(3)板厚:
常见的厚度是:
0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.5,1.6mm,2.0,2.4,3.0,3.4,常规板的厚度其价格相差也不是很大,1.6mm最常见。
(4)防焊/阻焊:
使用感光油墨阻焊,常用的有绿色(最便宜)、蓝色和红色(贵)。
过孔盖油--过孔阻焊并且把过孔封住;过孔开窗---过孔阻焊后孔还是通的。
(5)焊盘处理:
有铅喷锡、无铅喷锡、沉金、电金、OSP等。
40、PCB价格因素:
影响价格的基本因素:
1. 尺寸 2. 层数 3. 表面处理(immersion gold, lead free HAL, OSP, ...) 4. 数量 5. PCB材质
影响价格的其他因素:
1. 线间线距过小 2. 孔数多 3. 最小孔径过小 4. 模具 5. 公差过紧 6. 板厚孔径比 6. 特殊要求(成品过薄或过厚,镀厚铜, 贴不可重复条码等...)
41、打开Library库文件:
View-->WorkspacePanels-->System-->Library
42、shift可以选中多个元件(类似于Ctrl键的多选功能)。
43、重新定义坐标原点:
Edit-->Origin-->Set。
44、翻转板子:
用view菜单下的FlipBoard;快捷键3:
可以直接切换到3D模式;快捷键2:
切换回2D模式;直观查看板子的信息。
45、去除死铜:
removedeadcopper。
46、从PCB导出库文件:
Design-->MakePCBlibrary(此功能在改板时特别有用)。
层次电路图
1、层次电路图分为自上向下与自下而上两种。
2、顶层方块图的端口分为输入端口、输出端口、双向端口及未定义端口-------导线分为总线(一束线)和导线。
3、自上而下法:
(1)放置方块电路place-----sheetsymbol或使用工具栏。
(2)双击方块电路可以设置属性----------------关键是设置唯一标识名designator和子原理图文件名filename。
(3)双击各个标识可以修改其属性----包括名称、字体。
(4)放置方块电路端口place---addsheetentry或使用工具栏。
(5)设置端口属性-------四种类型、双击设置。
(6)design-----creatsheetfromsymbol(7)出现的对话框中单击YES----母图子图端口方向相反;NO-----母图子图端口方向相同(8)在子图中已经布置好了输入输出端口,只需画电路图即可。
4、自下而上法:
(1)绘制所有的子电路图
(2)新建原理图文件并且在该文件中执行以下操作(3)design----creatsymbolfromsheet(4)出现的对话框中单击YES----母图子图端口方向相反;NO-----母图子图端口方向相同(5)从弹出的对话框中选择与方块图对应的子图----可以选多个(5)单击鼠标即可放置方块电路。
5、母图与子图的切换:
(1)从母图到子图--------首先编译整个项目文件------导航面板显示工程所有信息--------使用工具栏图标或者tools---up/downHierarchy--------十字状光标点击端口(可以实现精确定位)即可以切换到子原理图并且子原理图中相应的端口处于选中状态。
(2)从子图到母图------与母图到子图的切换方法相同--------关键是十字光标需要点击端口以实现精确定位。
多层板
1..多层板:
有两种电性图层,即信号层与内电层,这两种图层有着完全不同的性质和使用方法。
信号层被称为正片层,一般用于纯线路设计,包括外层线路和内层线路,而内电层被称为负片层,即不布线、不放置任何元件的区域完全被铜膜覆盖,而布线或放置元件的地方则是排开了铜膜的。
2..分割电源层:
PCB4层板中电源层分配电源网络有多个(3个以上)电源的两种不同做法:
1)分割电源层,整个电源层分割成多个个电源块。
2)电源走线,在电源层的多个电源网络走40~50mil宽的电源线,其余部分铺地。
3..常用设计方案:
此方案为业界现行四层PCB的主选层设置方案,在元件面下有一地平面,关键信号—高速信号优选布TOP层。
元件主要放置在顶层,关键信号布在顶层
TOP -----------------------------------------------------------------------------------------------------
GND ------------------------------------------------------------------------------------------------------
POWER ------------------------------------------------------------------------------------------------------
BOTTOM ------------------------------------------------------------------------------------------------------
4..过孔和走线:
通孔:
可以穿透整个PCB的过孔,双层板只有通孔,多层板才会有盲孔和埋孔。
盲孔:
有一边是在板子的表面,然后通至板子之内部为止。
埋孔:
指做在内层过孔,表底层是看不到的,用于内层信号互连。
过孔原则:
采用盲孔和埋孔技术虽然可以使布线工作变得容易,但是同时也增加了PCB设计的成本。
因此是否选取此技术,要根据实际的电路复杂程度及经济能力来决定。
布线原则:
在布线前,预先在布线规则中设置顶层采用水平布线,而底层则采用垂直布线的方式。
这样
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