PCB设计课件

PCB印刷电路板设计2012年11月印刷电路板（PCB）印刷电路板----PrintedCircuitBoard（PCB）连接、固定电子元器件实体的板子。以绝缘板为基材，在一层或数层绝缘板上做出信号板层，并适当地蚀刻成元件外形的焊点和铜膜走线来安装与连接各个电子元件。由于这种板是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。印制电路板的类别与组成1印制电路板术语PCB：印制电路板(printcircuitboard),是没有安装元件的裸板，又称印制线路板PWB（printwringboard）PCBA：已安装好元件的印制电路板(printcircuitboardassembly)SMB：表面组装印制电路板(surfacemountingboard)PCB功能：①提供对电子元器件的固定和支撑；②实现各种电子元器件之间的布线和电气连接；③提供所需要的电气特性，例如阻抗等；④提供制造工艺，锡焊图形，元件字符等。2印制电路板类别与组成单面板------仅一面有导电图形的印制电路板；双面板------两面都有导电图形的印制电路板；多层板------有四层及以上导电图形和绝缘材料层压合而成的印刷电路板按导电层数分类1.常用PCB分类：按机械强度分类刚性PCB柔性PCB刚柔结合PCB2.常用PCB组成：主要由基板、导电图形、金属表面镀层、保护涂覆层和丝印层组成。元件实物图、原理图和封装图231411U?ALM324_NSCR?RES2D?DIODEC?CAP实物图原理图封装图印刷电路板元件引脚式元件外形表面贴元件外形印刷电路板结构引脚式元件表面贴元件顶层（元件面）内层焊盘底层(焊接面）隐蔽式过孔半隐蔽式过孔通孔内层印刷电路板板层（Layer）PCB共提供了70多个板层，其中：32个信号板层（30个MidLayer，TopLayer和BottomLayer）；16个内层电源/接地板层（电源或地线走线InternalPlane）；16个机械板层（数据标记、尺寸线等Mechanical）；2个阻焊板层（顶层和底层阻焊剂TopSolder,BottomSolder）；2个锡膏板层（顶层和底层TopPaste,BottomPaste）；2个丝印板层（顶层和底层标记元件外形符号等TopOverlay,BottomOverlay）；2钻孔板层（钻孔指引层DrillGride和钻孔图层DrillDrawing）；1个禁止布线板层（板框层KeepOutLayer）；1个复合层（MultiLayer）、和多个显示用途板层。印刷电路板结构与板层印刷电路板板框板框就是为了规范元件自动布局、自动布线和设计规则检查操作功能所定义出来的合法区域，要比实体电路板的尺寸再小一点才合适。印刷电路板设计一、电路板设计流程（一）电路图电路板1.用Sch设计电路图定义元件封装通过ERC检查2.用Sch的CreateNetlist生成网络连接表3.进入PCB编辑器定义板框引入网络连接表放置元件(Component)设置布线规则自动布线手工调整保存、打印（二）直接设计电路板定义板框取用并布置元件1.进入PCB编辑器2.用PCB的网络编辑各焊盘间的网络关系设置布线规则自动布线手工调整保存、打印（三）纯手工走线1.进入PCB编辑器定义板框取用并布置元件2.直接以PlaceTrack命令，一条一条手工走线New…新建文件新建一个PCB文件：File二、PCB设计界面双击进入PCB环境主工作区菜单栏主工具栏切换标签浏览管理器工作层切换标签三、加载元件封装库：点击Add/Remove按钮四、工作层的设置：有以下两种方法（1）点击鼠标右键弹出菜单（2）DesignOptions其他层信号板层内部板层机械板层阻焊板层丝印层系统其他层板层选项标签：把需要用到的工作层打开其他层器件移动最小间距光标移动的最小间距电气栅格设置计量单位五、系统参数的设置：有以下两种方法（1）在设计窗口中单击右键弹出菜单选择Properties...(2)在主菜单Tools中选择Preferences命令弹出系统参数设置的对话框设置各种参数编辑选项自动移动选项其他区域交互式布线模式拖动图件方式选项显示选项区域显示区域：设置各项在印制板环境下是否显示显示模式切换范围区域板层绘制顺序：点击后可以弹出设置板层顺序的对话框进行设置设置板层、文字、屏幕等颜色显示隐藏标签编辑设定各种默认值对进行信号完整性分析的元件进行设置各种参数设置完以后在禁止布线层下面绘制一个禁止布线框：用PlaceTrack命令画一个框注意：禁止布线框必须封闭，才能保证元件都在其中六、加载网络表：用DesignNetlist命令设定正确的路径选中在原理图中创建的网络表文件然后点击OK删除网络表中没有的元件替换不符合的元件封装操作顺序操作内容错误内容表示网络表文件没有错误可以执行（Execute)若网络表有错误则必须先改正所有错误，直到没错了才能执行加载网络表。1.引线重叠，增加了节点。2.元件引脚间缺少引线。3.元件的序号（Designator）重复(Duplicate)。4.元件的封装（Footprint）与PCB所打开库的封装不一致。5.电源的网络号不正确。如：接地端没有改为GND；用电源符号作输出端6.元件引脚与封装引脚的编号不一致。元件引脚:NameNumberName可标记引脚的名称，如Vcc，GND，+，-，1、2.Number应该和封装引脚的序号Designator一致7.自建元件的引脚方向不正确。（一）Sch所生成网络表的常见错误：（二）、修改或新建元件封装：有些元件封装在PCB库里没有时网络表也会显示错误；用户可以修改已有的元件封装或自己创建来获得需要的封装。方法一：直接在PCB图上修改元件封装例：在SCH中取LED的封装为Diode0.4,于PCB中修改步骤:(1)ToolsMakeLibrary(2)在自己的库中选中Diode0.4，进行编辑去掉引脚，修改焊盘尺寸和形状方法二：通过元件制作向导修改或新建元件封装步骤:(1)ToolsMakeLibrary或FileNewPCBLibrary(2)ToolsNewComponent元件制作向导…方法三：拷贝后修改成所需元件封装加载完毕所有元件都已经放在了禁止布线框中若网络表显示没有错误了可以点击执行（Execute)加载七、元件的布局：自动布局或手动布局，可以先利用自动布局然后再用手动布局进行调整。（一）自动布局：ToolsAutoplace...自动布局器：适用于元件较少的电路板整体布局器：适用于元件较多的电路板（二）推挤的方法摆放元件：设置了推挤深度就可以进行推挤，将所有堆在一起的元件推开设置推挤深度ToolsAlignComponentsSetShoveDepthToolsAlignComponentsshove开始推挤推挤完毕的元件基本没有重叠的，可以继续用手动布局进行调整，将元件摆放合理以利于布线（三）手动布局：用鼠标左键点击要摆放的元件拖住不放，这时此元件周围的飞线都显示出来，将其拖到合理的位置再释放鼠标释放位置可以参考飞线的情况，应以元件之间的飞线最少飞线交叉最少为原则。拖动期间可以配合使用空格键、X键、Y键分别进行旋转90度、水平翻转、垂直翻转。八、布线：自动布线和手动布线（一）自动布线：布线之前要先进行一些默认参数的设置DesignRules布线规则标签安全间距默认为10mil布线拐角模式默认为45度双击该项适合范围为整板默认顶层走水平线底层走竖直线注意：RoutingLayers（布线层）必须设置通常都设为水平或竖直，电源线和地线也应该一致，顶层走水平线底层走竖直线。设置布线优先级设置布线拓扑关系双击该项设置过孔尺寸默认值过孔外径最大值、最小值、优选值过孔孔径最大值、最小值、优选值双击该项设置线宽适用范围电路板上所用最大线宽即电源线、地线宽度优先使用的线宽电路板上所用的最小线宽即信号线宽度注意：布线之前ClearanceConstraint（走线间距）和WidthConstraint（线宽约束）二者至少设置一项。设置完毕以后可以开始自动布线：AutoRouteSetup弹出对话框布线合格性对话框锁定预布线，保护手动布好的线布线间距25.0000设置完单击RouteAll开始布线，布线结束会弹出布线信息布线完毕检查如果发现有些线不合理，则应该撤消布线:使用ToolsUn-Route命令撤消全部布线撤消某个网络的布线撤消某条布线撤消某个元件的全部布线（二）手动布线：可以全部都用手动布线完成也可以对自动布线完的结果进行手动调整达到合理的布线要求。手动布线的基本步骤：（2）利用小键盘上的*键切换到顶层或底层或点击标签（3）PlaceTrack命令或用PlacementTools中的按钮（1）设置导线的一些默认参数DesignRules(前面已介绍）点击完以后光标变成十字状同一层导线的绘制：单击鼠标左键确定导线的起点，移到终点的位置单击左键两次确定终点，即画完一段导线，可以继续执行画线命令画下一段导线，也可以点鼠标右键两次结束画线命令画完一段导线相应的飞线就消失了不同层导线的绘制：顶层红色，底层蓝色画完顶层导线后用小键盘上的*键切换到底层继续画底层导线，系统会在换层的位置自动打过孔。注意：画线过程中可以用Shift+空格键切换导线模式系统自动放置的过孔（三）移动已经布好的导线（1）移动整条导线：EditMoveDrag左键单击要移动的导线，移动到合适的位置，单击左键或按回车键将导线放置；右键或Esc键完成移动（2）移动导线端点：EditMoveDragTrackEnd可以将导线的端点拖拉到合适的位置释放（3）截断导线再移动：EditMoveBreakTrack移动导线到要截断的导线上选择合适的位置截断（四）删除导线：键盘法：单击导线Delete删除多条导线：按Shift键不放，依次单击要删除的导线Ctrl+Delete逐条删除，右键退出EditDelete（四）修改导线属性：双击要修改的导线弹出对话框线宽通常电源线应该30~50mil信号线12mil导线所在的层导线所属的网络导线的起点坐标导线的终点坐标（五）修改过孔：双击要修改的过孔弹出对话框过孔的外径过孔的通孔直径过孔的起始层过孔的终止层过孔的横坐标位置过孔的纵坐标位置过孔所在的网络