ProtelDXP原理图与PCB设计PCB设计系统的工作环境.pptx

第7章PCB设计系统的工作环境7.1PCB设计基础7.1.1PCB的结构一般来说，所谓印制电路板就是通过印制板上的印制导线、焊盘以及金属化过孔等来实现电路元件各个引脚之间的电气连接，它也常被称为印刷电路板或者印制板，即通常所说的PCB（PrintedCircuitBoard）板。在绝缘性能很高的材料上，通过一定的电子工艺覆盖一层导电性能良好的铜膜，这样就构成了生产印制电路板所必须的材料——覆铜板；然后按照电路设计的要求，在覆铜板上刻蚀出导电图形并且钻出元件引脚安装孔、实现电气互连的过孔以及固定整个电路板所学的螺丝孔等；这样设计人员就能够获得设计电子系统所需的印制电路板。印制电路板的种类很多，分类方法也多种多样：根据覆铜板材料的不同可以将其分为纸制覆铜板、玻璃布覆铜板和挠性覆铜板；根据覆铜板导电层数的不同可以将其分为单面板、双面板和多层板，这种分类方法是一种最常见的分类方法。（1）单面板（SignalLayerPCB）单面板是一种一面有覆铜、另一面没有覆铜的较为简单的印制电路板，因此它只能够在覆铜的一面进行布线并放置元件。一般来说，单面板结构简单、不需要打过孔并且成本较低，因此批量生产的简单电路设计通常会采用单面板的形式。由于单面板只允许在覆铜的一面上进行布线并且不允许导线交叉，因此单面板的布线难度较大并且布通率很低。虽然说设计人员可以采用飞线的方法来对未布通的导线进行布线，但是飞线过多会增加焊接印制电路板的工作量并且飞线很容易脱落，所以通常只有非常简单的电路才会采用单面板的设计方案，否则通常采用双面板的设计方案。（2）双面板（DoubleLayerPCB）双面板是一种两面都有覆铜、两面都可以进行布线操作的印制电路板。双面板包括顶层（TopLayer）和底层（BottomLayer）两个层面，其中顶层一般为元件层，底层为焊锡层面。由于双层板两面都可以布线并且可以通过过孔来进行顶层和底层之间的电气连接，因此双面板应用范围十分广泛，是目前应用最为广泛的一种印制电路板结构。在双面板的制作过程中，由于需要制作连接顶层和底层的金属化过孔，因此它的生产工艺流程要比单面板复杂、成本也较高。一般来说，双面板其实无所谓元件层和焊锡层面，因为这两个层面都既可以安装元件，也可以用来布线。但是为了区别起见，它的两个工作层面通常被分为顶层和底层，而且通常规定顶层用来安放元件，底层用来进行布线，这时根据实践经验总结出来的一个规律。（3）多层板（MultipleLayerPCB）随着集成电路技术的不断发展，元件的集成度越来越高，元件的引脚数目越来越多，印制电路板中的元件连接关系也越来越复杂，这时双面板已经不能满足布线的需要和电磁干扰的屏蔽要求，因此出现了多层板。所谓多层板就是指包含了多个工作层面的印制电路板，除了顶层和底层之外，它还包括信号层、中间层、内部电源和接地层等。一般情况下，多层板中的导电层数为4、6、8、10等，例如在4层板中：顶层和底层是信号层；在顶层和底层之间是电源层和接地层。在多层板中，设计人员可以充分利用印制电路板的多层结构来解决电路中的电磁干扰问题，从而提高了电路系统的可靠性；由于多层板布线层数多、走线方便、布线率高、连线短以及面积小等优点，目前大多数较为复杂的电路苦系统均采用多层印制电路板的结构。7.1.2元件封装元件封装是指实际的电子元件或者集成电路的外观尺寸，例如元件引脚的分布、直径以及引脚之间的距离等，它是使元件引脚和印制电路板上的焊盘保持一致的重要保证。由于元件封装只是元件的外观和引脚的位置分布，因此纯粹的元件封装仅仅是一个空间的概念。也就是说，不同的电子元件可以使用同一个元件封装，而同种元件也可以有不同的元件封装形式，例如“RES”通常代表电阻，它可以有AXIAL0.3、AXIAL0.4和AXIAL0.6等几种封装形式。通过上面的概念介绍可知，设计人员在取用需要焊接的电子元件时，不仅要知道电子元件的名称，而且还要知道电子元件的封装形式，否则在设计过程中将会出现问题。在印制电路板的设计过程中，元件的封装形式可以在电路原理图的设计过程中指定，也可以在装入网络报表的过程中指定。（1）元件封装的分类针脚式元件封装：这种元件封装一般是针对针脚类元件而言的。具有针脚式元件封装的元件在进行焊接时，首先要将元件的针脚插入到焊盘的过孔上，然后再进行焊接操作。由于这种封装的元件焊盘过孔贯穿于整个印制电路板的所有板层，因此在焊盘属性设置对话框中，“Layer”选择栏中应该选择“MultiLayer”选项。表面贴元件封装：这种元件封装一般是针对表面贴元件而言的。具有表面贴元件封装的元件在进行焊接时，要求它的焊盘只能分布在电路板的顶层或者底层。由于焊盘只能分布在电路板的表面，因此在焊盘属性设置对话框中，“Layer”选择栏中应该选择“TopLayer”