1、第6章 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.1 印制電路板結(jié)構(gòu)6.1.1 印制電路板（PCB）的基本構(gòu)成一塊完整的印制電路板應(yīng)由以下幾部分組成。（1）絕緣基材：一般由酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂或玻璃纖維等具有絕緣隔熱的材質(zhì)制成，用于支撐整個(gè)電路。（2）銅箔層：為印制板主體，在銅箔層構(gòu)成電路的電氣連接關(guān)系，銅箔的層數(shù)定義為印制板的層數(shù)。（3）導(dǎo)電圖形：由裸露的焊盤和被阻焊劑覆蓋的銅膜電路組成。6.1.2 印制電路板分類1單面板（Signal Layer PCB）單面板是指一面有敷銅，另一面沒有敷銅的電路板。優(yōu)點(diǎn)是制作簡單，成本低。2雙面板（Double Layer PCB）雙面板即兩個(gè)面都敷銅的電路板，包括頂層（Top

2、Layer）和底層（Bottom Layer ），頂層一般為元件面，底層一般為焊錫面。雙面板的雙面都可以布線，因此布通率高，是現(xiàn)在最常用的3多層板（Multiple Layer PCB）一種印制電路板。多層板是由交替的導(dǎo)電圖形層及絕緣材料層層壓、粘合而成。多層板的抗干擾能力強(qiáng)，但制作成本高，層數(shù)越多制作過程越復(fù)雜，成本也越高。6.2 印制電路板中的各種對(duì)象及在軟件中的表示6.2.1 印制電路板中的各種對(duì)象1焊盤（pad）焊盤的作用是放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引腳。2過孔（Via）過孔的作用是連接印制電路板不同板層的銅箔導(dǎo)線，由銅箔構(gòu)成，具有導(dǎo)電特性。它是多層PCB的重要組成部分之一，鉆孔的費(fèi)用通

3、常占PCB制板費(fèi)用的30%到40%。簡單說來，PCB上的每一個(gè)孔都可以稱之為過孔。3銅膜導(dǎo)線銅膜導(dǎo)線也稱銅膜走線，簡稱導(dǎo)線，用于各導(dǎo)電對(duì)象之間連接，由銅箔構(gòu)成，具有導(dǎo)電特性。4各類膜（Mask）這些膜不僅是PCB制作工藝過程中必不可少的，而且更是元件焊裝的必要條件。按“膜”所處的位置及其作用，“膜”可分為元件面（或焊接面）助焊膜（Top or Bottom）和元件面（或焊接面）阻焊膜（Top or Bottom Paste Mask）兩類。5字符可以是元器件的標(biāo)號(hào)、標(biāo)注或其他需要標(biāo)注的內(nèi)容，不具有導(dǎo)電特性。6元器件符號(hào)輪廓表示元器件實(shí)際所占空間的大小，不具有導(dǎo)電特性。6.2.2 在軟件中的表示

4、1PCB工作層定義在軟件中首先要了解PCB的各個(gè)工作層，表6.2中列出了PCB工作層的定義。表 6.2 2各對(duì)象在軟件中的表示如下圖6-2-3為軟件中的PCB圖片，藍(lán)色和紅色的線就是銅膜導(dǎo)線，藍(lán)色線為底層走線，紅色線為頂層走線。“5.1K”和“LM35接口”等字均稱為字符。焊盤及過孔如圖6-2-3所示。圖6-2-36.3 元器件封裝6.3.1 元器件封裝概述元器件封裝是印刷電路設(shè)計(jì)中很重要的概念。元器件的封裝是實(shí)際元器件焊接到印制電路板時(shí)的焊接位置與焊接形狀，包括實(shí)際元器件的外型尺寸、所占空間位置、各管腳之間的間距等。它不僅起著安放、固定、密封和保護(hù)芯片的作用，而且是芯片內(nèi)部世界和外部溝通的橋

5、梁。 元器件封裝是一個(gè)空間的概念，對(duì)于不同的元器件可以有相同的封裝，同樣一種封裝可以用于不同的元器件。因此，在繪制印制電路板時(shí)不僅需要知道元器件的名稱，還要知道該元器件的封裝形式。6.3.2 元件封裝的分類元器件封裝大體可以分為兩類：直插式和表面粘貼式。1直插式封裝 在采用直插式封裝設(shè)計(jì)焊盤時(shí)應(yīng)將焊盤屬性設(shè)置為多層（Multi-Layer）。如圖6-3-1所示 2表貼式封裝 如圖6-3-2所示。圖6-3-1 直插式元器件封裝圖6-3-2 表貼式元器件封裝6.3.3 常見元器件的封裝Altium Designer將常用封裝集成在Miscellaneous Devices.IntLib和Misce

6、llaneous Connectors.IntLib兩個(gè)集成庫中。其中Miscellaneous Devices.IntLibMiscellaneous中包含常用元器件封裝，Connectors.IntLib中包含常用接插件封裝。1電阻類（1）直插式電阻。（2）表貼式電阻。2電容類電容類分為極性電容和無極性電容兩種不同的封裝3二極管類（a）整流二極管、（b）穩(wěn)壓二極管、（c）開關(guān)二極管、（d）直插式發(fā)光二極管、（e）貼片發(fā)光二極管、（f）貼片二極管4晶體管類常見的晶體管封裝如圖6-3-15所示，Miscellaneous Devices.PcbLib集成庫中提供的有 TO-92、TO-92A等

7、。5集成電路類集成電路常見封裝是雙列直插式封裝和表面粘貼式（SMD）。6接插件類接插件常用于PCB板和外部設(shè)備及部件的連接，在PCB設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)。圖6-3-15 三極管常用封裝TO-92，TO-92A6.3.4 元器件的封裝編號(hào)元器件封裝的編號(hào)一般為元器件類型加上焊點(diǎn)距離（焊點(diǎn)數(shù)）再加上元器件外形尺寸，可以根據(jù)元器件外形編號(hào)來判斷元器件封裝規(guī)格。6.4 PCB編輯器6.4.1 在項(xiàng)目中創(chuàng)建PCB文件在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，必須建立一個(gè)PCB文件。通常建立PCB文件的方法有三種。第一種方法：手動(dòng)創(chuàng)建PCB文件，然后指定PCB文件的屬性，規(guī)劃電路板邊界。第二種方法：通過向?qū)蒔CB文件。這種方法可以

8、在生成PCB文件的過程中設(shè)置PCB的各種參數(shù)。第三種方法：采用PCB模板創(chuàng)建PCB文件。用這種方法生成PCB文件之前要確定是否有適合的模板文件。6.4.2 PCB編輯器參數(shù)設(shè)置 在使用PCB設(shè)計(jì)向?qū)?chuàng)建PCB文檔之后，即啟動(dòng)了PCB板編輯器，主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：1、主菜單欄2、常用工具欄 本節(jié)介紹PCB圖紙的布線板層和非電層的設(shè)置、圖紙顯示顏色的設(shè)置和網(wǎng)格等設(shè)置，以及元件封裝庫的添加、元件封裝的放置和元件封裝的修改。 左下角為當(dāng)前光標(biāo)位置坐標(biāo)和計(jì)量單位顯示，當(dāng)前為英制單位，如果需要計(jì)量單位在英制和公制之間切換，可以通過快捷鍵【Q】實(shí)現(xiàn)。1設(shè)置布線板層Altium Designer提供了一個(gè)

9、板層管理器對(duì)各種板層進(jìn)行設(shè)置和管理，啟動(dòng)板層管理器的方法有兩種：執(zhí)行主菜單命令Design Layer Stack Manager。在右側(cè)PCB圖紙編輯區(qū)內(nèi)，單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中執(zhí)行Option Layer Stack Manager命令，均可啟動(dòng)板層管理器。管理器如圖所示板層管理器默認(rèn)雙面板設(shè)計(jì)，即給出了兩層布線層頂層和底層。在Add Layer的下拉菜單中有Add Layer與Add Internal Plane兩個(gè)可選項(xiàng)，其在板層管理器的設(shè)置及功能如下：Add Layer按鈕，用于向當(dāng)前設(shè)計(jì)的PCB板中增加一層中間信號(hào)層（Signal Layer）。Add Internal

10、Plane按鈕，用于向當(dāng)前設(shè)計(jì)的PCB板中增加一層內(nèi)層（Internal Plane）。新增加的層面將添加在當(dāng)前層的下面。Move Up和Move Down按鈕：將當(dāng)前指定的層進(jìn)行上移和下移操作。Delete Layer按鈕：刪除所選定的當(dāng)前層。2圖紙顏色設(shè)置顏色顯示設(shè)置對(duì)話框用于圖紙的顏色設(shè)置，打開顏色顯示設(shè)置對(duì)話框的方式有兩種：執(zhí)行主菜單命令Design Board Layers，即可打開顏色顯示設(shè)置對(duì)話框。在右邊PCB圖紙編輯區(qū)內(nèi)，單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇Options Board LayersColors，也可打開顏色顯示設(shè)置對(duì)話框3使用環(huán)境設(shè)置和格點(diǎn)設(shè)置PCB板的使用環(huán)境

11、設(shè)置和格點(diǎn)設(shè)置可以在設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行，打開該對(duì)話框的方法有如下三種： 執(zhí)行菜單命令Design Board Options Grid，可打開柵格管理器對(duì)話框 在右邊PCB圖紙編輯區(qū)內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇Options GridsManger命令。 在右邊PCB圖紙編輯區(qū)內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇Snap Gird GridsManger命令。4元件庫的加載和元件放置（1）加載元件封裝庫的元件庫管理器的窗口如圖6-4-21示。單擊【Libraries】按鈕，打開Available Libraries（添加刪除組件庫）在該對(duì)話框中可以對(duì)元件庫進(jìn)行添加和刪除操作。6-4-21（2）放置元件封裝在Altium Designer PCB編輯器中，除了可以自動(dòng)裝入元件封裝外，還可以通過手動(dòng)方式將元件封裝放置到工作窗口內(nèi)。放置元件封裝的具體步驟如下。 執(zhí)行菜單命令Place Component命令，彈出放置元件對(duì)話框 在該對(duì)話框的放置類型中，選擇放置封裝，即可以輸入元件的封裝形式、序號(hào)和注釋等參數(shù)。 例如放置元件S9018三極管，選中“Component”，依次填入三極管在元件庫中的名稱2N3904、三極管在電路中的標(biāo)識(shí)符Q1，注釋Comment可以填寫元件的名稱S9018。 再選中“Footprint”