第8章制作印制电路板

第8章制作印制电路板8.1印制电路板布线工具布线工具栏(WiringTools)：可通过执行命令View→Toolbars→Wiring打开工具栏，工具栏中每一项都与菜单Place下的各命令项对应。绘图工具栏：是实用工具栏的一个子工具栏。8.1.1交互布线命令Place→InteractiveRouting或布线工具栏中的按钮执行布线命令后，光标变成十字状，单击鼠标左键，确定网络连接导线的起点，然后将光标移到导线的下一个位置，再单击鼠标左键，即可绘制出一条导线；完成一次布线后，单击鼠标右键，完成当前网络的布线，光标变成十字状，此时可以继续其他网络的布线。双击鼠标右键或按两次〈Esc〉键，光标变成箭头状，退出该命令状态。1．交互布线参数设置在放置导线时，可以按Tab键打开交互布线设置对话框。ViaHoleSize：UserPreferredWidth：设置布线时的导线宽度。Applytoalllayer：所有层均使用这种交互布线参数。ViaDiameter：Layer：设置要布的导线的所在层。RoutingConflictResolution：布线冲突解决方法InteractiveRoutingOptions：相关的交互布线优先选项RoutingGlossEffort：布线优化强度InteractiveRoutingWidth/ViaSizeSource：交互布线的导线宽和过孔的大小。EditWidthRule：布线宽度约束EditViaRule：过孔约束PinSwapping：设置引脚交换。引脚交换就是指两个或更多同样类型的交换。2．查看导线属性双击已布的导线，弹出Track属性界面：8.1.2放置焊盘1．放置焊盘的步骤绘图工具栏中的放置焊盘命令，或执行Place→Pad命令。2．焊盘属性设置在放置焊盘的状态下按〈Tab〉键，或双击已旋转的焊盘。8.1.3放置过孔1．放置过孔绘图工具栏中的按钮，或执行Place→Via命令。2．过孔属性设置在放置过孔时按〈Tab〉键，或双击已放置的过孔。注意：过孔尽量少用，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，可选择“过孔数量最小化”自动解决。另外如果需要的载流量越大，所需的过孔尺寸也越大，如电源层和地层与其他层连接所用的过孔就要大一些。8.1.4设置补泪滴焊盘和过孔等可以进行补泪滴设置。命令Tools→Teardrops，系统将弹出补泪滴设置对话框。如果要对单个焊盘或过孔补泪滴，可以先单击焊盘或过孔，使其处于选中状态，然后选择补泪滴对话框中SelectedObjectsOnly选项。注意：对于贴片和单面板一定要对过孔和焊盘补泪滴。8.1.5放置填充(Fill)填充用于制作PCB插件的接触面或者用于增强系统的抗干扰性能而设置的大面积电源或地。在制作电路板的接触面时，放置填充的部分在实际制作的电路板上是外露的敷铜区。填充通常放置在PCB的顶层、底层或内部的电源层或接地层上。绘图工具栏中的按钮，或选择执行Place→Fill命令。填充属性设置：鼠标右键→Properties命令项；双击已放置填充；在放置填充状态下，按〈Tab〉键。8.1.6放置多边形敷铜平面用于为大面积电源或接地敷铜，增强系统的抗干扰性能。绘图工具栏中的按钮，或Place→PolygonPour命令。8.1.7分割多边形Place→SlicePolygonPour8.1.8放置字符串：Place→String。8.1.9放置坐标：Place→Coordinate命令。8.1.10绘制圆弧或圆：1．绘制圆弧(1)边缘法：Place→Arc(Edge)命令。(2)中心法：Place→Arc(Center)命令。(3)角度旋转法：Place→Arc(AnyAngle)命令。2．绘制圆：Place→FullCircle命令。3．编辑圆弧或圆8.1.11放置尺寸标注：Place→Dimension。8.1.12设置初始原点：1)绘图工具栏中的按钮，或执行Edit→Origin→Set命令。2)恢复原来的坐标系，执行命令Edit→Origin→Reset。8.1.13放置元件封装Place→Component命令，或单击布线工具栏的按钮。设置元件封装属性8.2单面板和多层板制作简介单面板：单面板设计是印制电路板设计的起步；双面板：电路比单面板复杂，但由于双面都能布线，设计并不比单面板困难，成为现在最普遍电路设计方式，双面板可以制作较为复杂的电路，其主要特点是可以跨线，当两点间的连线不能在一面布通时，可通过过孔到另一面布线，一般来说，在线密度允许的情况下，双面板的线路一般都能布通。多面板：工艺要求高，制作费用高。PCB设计步骤：准备好原理图和网络表；规划电路板，确定电路板边界(尺寸大小)；装入网络表和元件封装；对元件封装进行布局(自动布局或手工布局)；布线(自动布线，手工修改调整)。8.3规划电路板和电气定义电路板的规划就是确定电路板边界，即电路板尺寸。规划PCB的布局有两种方法：一是手动设计规划电路板和电气定义，另一种方法是利用AltiumDesigner的PCBBoardWizard。8.3.1手动规划电路板元件布置和路径安排的外层限制一般由KeepOutLayer中放置的轨迹线或圆弧所确定，这也就确定了电路板的电气轮廓。一般这个外层轮廓边界与板的物理边界相同，设置这个电路板边界时，必须确保轨迹线和元件不会距离边界太近，该轮廓边界为设计规则检查器(DesignRuleChecker)、自动布局器(Autoplacer)和自动布线器(Autorouter)所用。手动电路板规划及定义电气边界的步骤：1)File→New→PCB，启动PCB设计管理器。2)在编辑区下方选中标签Keep-OutLayer，该层为禁止布线层，用于设置电路板的边界，以将元件限制在这个范围之内。3)Place→Keepout→Track，或绘图工具栏中相应的按钮。4)绘制板边定义线，定义封闭的PCB限制区域。板边线属性设置：绘制过程中按Tab键绘制完成后双击8.3.2使用向导生成电路板PCBBoardWizard如果板卡的尺寸与图纸的尺寸相差较大，可以执行Design→BoardOptions命令打开板卡选项设置对话框，设置图纸的宽度。8.4准备原理图和印制电路板1)设计原理图，确保所有元件均具有有效的封装定义，元件的封装必须是系统中具有的封装。2)规划PCB的大小。8.5元件封装库的操作8.5.1装入元件库1)Design→Add/RemoveLibrary命令，或单击控制面板上的Libraries按钮打开元件库浏览器，再单击Libraries按钮即可。2)元件库对话框AvailableLibraries：Project：显示当前项目的PCB元件库，在该选项卡中单击AddLibrary即可向当前项目添加元件库。Installed：显示已经安装的PCB元件库，指外部的元件库。单击Install即可装载元件库到当前项目。SearchPath：显示搜索的路径。8.5.2浏览元件库对装入的元件库进行浏览：1)Design→BrowseComponents，或Libraries面板。2)在该对话框中可以查看元件的类别和形状等。Libraries按钮：元件库的装载操作；Search按钮：元件或封装的搜索操作；Place按钮：将选中的元件封装放置到电路板。8.5.3搜索元件库8.6网络与元件的装入1．编译设计项目：装入原理图的网络与元件前，应先编译设计项目，检查是否有错误；2．装入网络与元件1)打开已经创建的PCB文件。2)执行Design→ImportChangesFromFPGA_Spartan.PRJPCB命令。8.7元件的自动布局命令Tools→AutoPlacement→AutoPlayer。(1)ClusterPlacer自动布局器：将元件按连通属性分为不同的元件束，并且将这些元件按照一定几何位置布局。这种布局方式适合于元件数量较少(小于100)的PCB制作。(2)StatisticalPlacer统计布局器：使用统计算法来放置元件，使连接长度最优化，如果元件数量超过100，建议使用统计布局器(StatisticalPlacer)。GroupComponents：将连接密切的元件归为一组。在排列时，将该组的元件作为群体而不是个体来考虑。RotateComponents：允许元件重组转向。AutomaticPCBUpdate：自动更新PCB的网络和元件信息。PowerNets：定义电源网络名称。GroundNets：定义接地网络名称。GridSize：设置元件自动布局时的栅格间距大小。注意：在运行自动布局前，应确保已经定义了一个PCB的电气边界，并确保电气边界的属性为Keepout。在执行自动布局前，应该将当前原点设置为系统默认的绝对原点位置(可以执行Edit→Origin→Reset命令)，因为自动布局使用绝对原点为参考点。8.8手工调整元件的布局8.8.1选取元件拖动鼠标，直接将元件放在鼠标所形成的矩形框中。菜单命令为Edit→Select。InsideAreaOutsideAreaAllBoardNetConnectedCopperPhysicalConnectionComponentConnectionComponentNetRoomConnectionsAllonLayerFreeObjectsAllLockedOffGridPadsToggleSelection释放元件的选择，Edit→Deselect子菜单。8.8.2旋转元件1)选中需要旋转的元件。2)执行Edit→Move→RotateSelection命令，在系统弹出的旋转角度设置对话框中设置角度，按系统提示选取旋转基准点。技巧：按住元件后，按Space键即可旋转元件。X、Y健：翻转(慎用！)8.8.3移动元件选择了元件后，菜单Edit→Move：MoveDragComponentRe-RouteBreakTrackDragTrackEndMove/ResizeTrackMoveSelectionRotateSelectionFlipSelection技巧：在进行手动移动元件期间，按〈CTRL+N〉键可以使网络飞线暂时消失，当移动到指定位置后，网络飞线自动恢复。移动元件的简单操作：首先用鼠标左键单击需要移动的元件，并按住左键不放，此时光标变为十字状，表明已选中要移动的元件了。按住鼠标左键不放，然后拖动鼠标，则十字光标会带动被选中的元件进行移动，将元件移动到合适的位置后，松开鼠标左键即可。8.8.4排列元件Edit→Align子菜单元件位置调整(Tool→ComponentPlacement)工具栏8.8.5调整元件标注8.8.6剪贴复制元件1．一般性的粘贴复制2．选择性的粘贴：执行Edit→PasteSpecial8.8.7元件的删除1．一般元件的删除：Eidt菜单中的Clear和Delete命令。2．导线删除导线段的删除：选中，按Delete键。或Edit→Delete，点导线。两焊盘间导线的删除：Edit→Select→PhysicalConnection，Ctrl+Delete。删除相连接的导线：Edit→Select→ConnectedCopper，Ctrl+Delete删除同一网络的所有导线：Edit→Select→Net，Ctrl+Delete。8.9添加网络连接Design→Netlist→Editnets。技巧：网络连接也可以直接在焊盘属性对话框中修改或添加。8.10设计规则的设置8.10.1布线基本知识1．工作层信号层(SignalLayer)：丝印层(SilkscreenLayer)：其他层面(Others)：禁止布线层(KeepOutLayer)和多层(Multi-Lay