1、1第七章第七章 PCB PCB设计入门设计入门教学目标：教学目标：1 1、了解电路板种类、了解电路板种类 2 2、熟悉封装的种类、熟悉封装的种类 3 3、理解元件封装尺寸的含义、理解元件封装尺寸的含义 4 4、熟悉电路板常用名词、熟悉电路板常用名词 5 5、理解电路板层概念和功能、理解电路板层概念和功能2第一章7.1.7.1.印制电路板简介印制电路板简介PCB（Printed Circuit Board），中文名），中文名称为印制电路板，称为印制电路板，又称印刷线又称印刷线路板路板.几乎每个电子产品都有几乎每个电子产品都有PCB板，它为电子元器件的放置和电气连接提供板，它为电子元器件的放置和电
2、气连接提供了一个平台。了一个平台。PCB的基板是由绝缘隔热材质，如玻璃纤维环氧树脂板，在的基板是由绝缘隔热材质，如玻璃纤维环氧树脂板，在PCB的表面均的表面均匀地覆盖者红褐色的铜箔，通过有选择地去除不需要的铜箔部分来获得所需要匀地覆盖者红褐色的铜箔，通过有选择地去除不需要的铜箔部分来获得所需要的的导电图形的方法，留下来的部分变成网状的细小线路，这些线路被称作导的的导电图形的方法，留下来的部分变成网状的细小线路，这些线路被称作导线或布线，用来提供给线或布线，用来提供给PCB上的元器件的电气连接。上的元器件的电气连接。3第一章7.2 印制电路板的种类印制电路板的种类按照线路板层数可分为按照线路板层
3、数可分为单面板、双面板、多层线路板和软性印制电路板。单面板、双面板、多层线路板和软性印制电路板。单层板单层板（Single-sided Boards）：单层板是最基本的）：单层板是最基本的PCB，零件集中在电路板的一面，导线则集中在，零件集中在电路板的一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以这种另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以这种PCB叫作单面板（叫作单面板（Single-sided Boards），因为单面板），因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉
4、而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路和初级电路才使用这类板子。早期的电路和初级电路才使用这类板子。双层板（双层板（Double-Sided Boards）：这种）：这种电路电路板板的两面都有布线，双层板两面间的导线通过孔的两面都有布线，双层板两面间的导线通过孔（Via，金属导孔）相连，因为双面板的面积比单，金属导孔）相连，因为双面板的面积比单面板大了一倍，双面板解决了单面板中因为布线交面板大了一倍，双面板解决了单面板中因为布线交错的难点（可以通过孔导通到另一面），它更适合错的难点（可以通过孔导通到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。用在比单面板更复杂的电路上。多层板（多层板（Mu
5、lti-Layer Boards）：多层板是在双）：多层板是在双层板的基础上发展而来的，它除了包含顶层、底层两层板的基础上发展而来的，它除了包含顶层、底层两个信号层外，还增加了内部电源层、接地层，以及中个信号层外，还增加了内部电源层、接地层，以及中间信号层，现在电脑板卡通常是间信号层，现在电脑板卡通常是4至至8层结构。层结构。4第一章软性电路板又称柔性线路板、挠性线路板。简称软板或软性电路板又称柔性线路板、挠性线路板。简称软板或FPC，是，是相对于普通硬树脂线路板而言，软性电路板具有配线密度高、重量相对于普通硬树脂线路板而言，软性电路板具有配线密度高、重量轻、厚度薄、配线空间限制较少、灵活度高
6、等优点。轻、厚度薄、配线空间限制较少、灵活度高等优点。5第一章7.3 7.3 元器件封装元器件封装元件封装是指元件的外形和管脚分布。在元件封装是指元件的外形和管脚分布。在PCBPCB板中元件封装是实际元板中元件封装是实际元件的几何模型，其尺寸大小和高度都需要考虑。件的几何模型，其尺寸大小和高度都需要考虑。电子技术飞速发展，电子元件电子技术飞速发展，电子元件日新月异，电子元件品牌和生产日新月异，电子元件品牌和生产厂家众多，元件有很多系列，每厂家众多，元件有很多系列，每个系列的元件尺寸不尽相同，对个系列的元件尺寸不尽相同，对应的元件封装也不尽相同。因此，应的元件封装也不尽相同。因此，PCBPCB板
7、设计时要充分考虑元件的板设计时要充分考虑元件的不同，合理选用元件封装。才能不同，合理选用元件封装。才能够保障元件能够装配和产品质量。够保障元件能够装配和产品质量。6第一章7.3.17.3.1封装类型封装类型电子元件有通孔插装技术（电子元件有通孔插装技术（THTTHT）和表）和表面贴装技术（面贴装技术（SMTSMT）两大类，）两大类，对应的封装也有通孔插装技术元件封对应的封装也有通孔插装技术元件封装和贴片元件封装装和贴片元件封装7第一章7.3.2 7.3.2 通孔插装技术元件封装通孔插装技术元件封装电子技术发展初器，常用的二极管、三极管、电阻、电容和集成电路（电子技术发展初器，常用的二极管、三极
8、管、电阻、电容和集成电路（ICIC）等是）等是插装技术元件；电子元件多，封装也多。例如，通孔插装的集成电路（插装技术元件；电子元件多，封装也多。例如，通孔插装的集成电路（ICIC）就有）就有单列直插式、双列直插式（单列直插式、双列直插式（DIPDIP，DualInDualIn-Line Package-Line Package）、球栅阵列封装（）、球栅阵列封装（BGABGA）等等。电子技术不断朝集成化发展，出现了集成元件和贴片元件，现在插装元件等等。电子技术不断朝集成化发展，出现了集成元件和贴片元件，现在插装元件和贴片元件共存，和贴片元件共存，PCBPCB设计过程中也有注意跟进元件选用对应类型
9、的封装。设计过程中也有注意跟进元件选用对应类型的封装。同种元件也可以有不同的封装形式，如电阻的封装就有同种元件也可以有不同的封装形式，如电阻的封装就有AXIAL-0.3AXIAL-0.3、AXIAL-0.4 AXIAL-0.4、AXIAL-0.5AXIAL-0.5等。等。7.3.2.17.3.2.1电阻电阻电阻是最基本元件，电阻按电阻是最基本元件，电阻按额定功率有额定功率有1/16W 1/16W、1/8W 1/8W、1/4W 1/4W、1/2W 1/2W、1W 1W、2W 2W、5W 5W、10W10W等系列，元件大等系列，元件大小不一样，电阻的封装常用有小不一样，电阻的封装常用有AXIAL-
10、AXIAL-0.30.3至至AXIAL-1.0AXIAL-1.0等。电阻元件封装命名等。电阻元件封装命名一般由两部分构成，前面字母为封装类一般由两部分构成，前面字母为封装类别，如电阻为别，如电阻为AXIALAXIAL；后一部分代表焊；后一部分代表焊盘间距，单位为英寸，盘间距，单位为英寸，0.30.3表示焊盘间表示焊盘间距为距为0.30.3英寸。英寸。提示：英寸和提示：英寸和mil(mil(密尔密尔)关系：关系：1 1英寸英寸=1000mil=25.4mm=1000mil=25.4mm8第一章7.3.2.2 7.3.2.2 电容的封装电容的封装电容种类比较多，主要可以分为无极性电容（如陶瓷电容）
11、和有极性电容电容种类比较多，主要可以分为无极性电容（如陶瓷电容）和有极性电容（电解电容），封装有（电解电容），封装有RADRAD系列，系列，CAPRCAPR系列和系列和RBRB系列。系列。RADRAD系列对应封装系列对应封装RAD-RAD-0.10.1至至RAD-0.4RAD-0.4；RADRAD表示电阻，表示电阻，0.10.1表示焊盘间距为表示焊盘间距为0.10.1英寸；电容的封装英寸；电容的封装CAPRCAPR系列和系列和RBRB系列。系列。对于对于CAPRCAPR系列，第一个数字也代表焊盘间距，但单位为毫米（系列，第一个数字也代表焊盘间距，但单位为毫米（mmmm）,第二和第二和第三个数字
12、表示元件外形轮廓尺寸第三个数字表示元件外形轮廓尺寸(长长X X宽，单位为宽，单位为mm)mm)。如。如 对于对于RBRB系列，第一数字表示焊盘间距（单位为系列，第一数字表示焊盘间距（单位为mmmm）,第二个数字表示电解第二个数字表示电解电容电容 圆筒外径，如圆筒外径，如RB5-10.5.RB5-10.5.。9第一章7.3.3 7.3.3 贴片元件封装简介贴片元件封装简介现代电子设备功能越来越强大，集成化程度越来越高，现在广泛采现代电子设备功能越来越强大，集成化程度越来越高，现在广泛采用表面贴片元件（用表面贴片元件（SMT）表面贴片元件的封装表面贴片元件的封装与与插装技术元件封装插装技术元件封装
13、有较大的区别。下面有较大的区别。下面简单介绍一下简单介绍一下,贴片电贴片电阻和贴片电容在外形阻和贴片电容在外形上非常相似，所以它上非常相似，所以它们可以采用相同的引们可以采用相同的引脚封装，常用贴片电脚封装，常用贴片电阻、电容的封装如图阻、电容的封装如图所示。所示。10第一章表面贴片元件的封装与表面贴片元件的封装与插装技术元件封装有较大的区别。下面简单介绍一插装技术元件封装有较大的区别。下面简单介绍一下下,贴片电阻和贴片电容在外形上非常相似，所以它们可以采用相同的引脚贴片电阻和贴片电容在外形上非常相似，所以它们可以采用相同的引脚封装，常用贴片电阻、电容的封装如图所示。封装，常用贴片电阻、电容的
14、封装如图所示。图图 7-9 7-9 贴片电阻、电容的封装贴片电阻、电容的封装2012-08052012-0805表示封装的尺寸，表示封装的尺寸，20122012是公制单位，是公制单位，08050805是英制单位，一般数字前两位表示焊盘间距，后面两是英制单位，一般数字前两位表示焊盘间距，后面两位表示焊盘大小位表示焊盘大小2012-08052012-0805表示焊盘间距为表示焊盘间距为2.0mm(80mil)2.0mm(80mil)，焊盘大小大约是，焊盘大小大约是1.2mm(50mil)1.2mm(50mil)11第一章7.3.47.3.4通过库标签浏览元件封装通过库标签浏览元件封装元件种类和规格
15、多，对于封装也多，同一种元件也可以选用不同元件种类和规格多，对于封装也多，同一种元件也可以选用不同的封装，的封装，通常可以通过库标签来浏览和选择封装。通常可以通过库标签来浏览和选择封装。下面就是电容的库浏览。下面就是电容的库浏览。12第一章13第一章7.5 7.5 电路板工作层面的类型电路板工作层面的类型PCBPCB一般包括很多层，不同的层包含不同的设计信息。电路板设计者给电路板厂家提供层（一般包括很多层，不同的层包含不同的设计信息。电路板设计者给电路板厂家提供层（LayersLayers）信息，理解各层作用对电路板设计至关重要，读者结合实际电路板和后面章节的学习逐步理解层的作用。信息，理解各
16、层作用对电路板设计至关重要，读者结合实际电路板和后面章节的学习逐步理解层的作用。【Top LayerTop Layer】顶层，信号层，铜箔默认为红色。通常在顶顶层，信号层，铜箔默认为红色。通常在顶层制作铜箔导线，元件元件安插在本层面的焊孔中，焊接层制作铜箔导线，元件元件安插在本层面的焊孔中，焊接在底层焊接面上，所以本层又称为元件面，表面贴片元件在底层焊接面上，所以本层又称为元件面，表面贴片元件也尽可能安装在顶层。也尽可能安装在顶层。【Bottom LayerBottom Layer】底层，信号层，铜箔导线默认为蓝色，底层，信号层，铜箔导线默认为蓝色，底层又称为焊接层。底层又称为焊接层。【Top
17、 OverlayTop Overlay】和和【Bottom OverlayBottom Overlay】顶层丝印层和底顶层丝印层和底层丝印层，显示元件外形、编号以及元件在电路板中的布层丝印层，显示元件外形、编号以及元件在电路板中的布局情况。丝印层是为了方便电路的安装和维修，在电路板局情况。丝印层是为了方便电路的安装和维修，在电路板的表面印上所需要的标志图案和文字代号等，如元件编号的表面印上所需要的标志图案和文字代号等，如元件编号、元件外形、厂家标志、生产日期等。主要通过丝印的方、元件外形、厂家标志、生产日期等。主要通过丝印的方式印制上去。式印制上去。【Mechanical4Mechanical
18、4】机械层，主要为电路板厂制作电路板时提机械层，主要为电路板厂制作电路板时提供所需要的加工尺寸信息，如电路板边框尺寸、固定孔、供所需要的加工尺寸信息，如电路板边框尺寸、固定孔、对准孔、以及大型元件或散热片的安装孔等尺寸标住信息对准孔、以及大型元件或散热片的安装孔等尺寸标住信息，机械层没有电气特性。本软件支持，机械层没有电气特性。本软件支持1616个机械层。个机械层。【Keep Out LayerKeep Out Layer】禁止布线层，一般位于电路板的边框禁止布线层，一般位于电路板的边框，用于限制铜箔导线的范围，自动布线时铜箔导线被限制，用于限制铜箔导线的范围，自动布线时铜箔导线被限制在该层导
19、线限制的区域范围内。在该层导线限制的区域范围内。【Multi Multi ayerayer】复合层，用于提供焊盘和过孔等信息。复合层，用于提供焊盘和过孔等信息。14第一章7.4 7.4 电路板常用名词电路板常用名词1 1、导线、导线 铜膜导线也称为铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊盘和过孔，铜膜导线也称为铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊盘和过孔，印制导线的质量体现在其宽度（印制导线的质量体现在其宽度（WidthWidth）和导线之间的间距（）和导线之间的间距（ClearanceClearance）2 2个方面。导线个方面。导线宽度参数有导线设计宽度及其允许偏差、最小线宽等；导线间距主要由电气
20、安全要求、宽度参数有导线设计宽度及其允许偏差、最小线宽等；导线间距主要由电气安全要求、生产工艺的精度和导线间所承受的电荷的大小。生产工艺的精度和导线间所承受的电荷的大小。、焊盘、过孔、铜膜导线、飞线、焊盘、过孔、铜膜导线、飞线2 2、焊盘（、焊盘（PadPad）。用于放置焊锡）。用于放置焊锡,以便焊接元件引脚导线，以便焊接元件引脚导线，印刷电路板上所有元器件的电气连接都是通过焊盘来实现的，由于焊盘工艺不同，焊盘印刷电路板上所有元器件的电气连接都是通过焊盘来实现的，由于焊盘工艺不同，焊盘一般可以分为两种类型，一种是非过孔焊盘一般可以分为两种类型，一种是非过孔焊盘(单面板、单面板、SMTSMT工艺
21、工艺)；另外一种是过孔焊盘；另外一种是过孔焊盘（双层板、多层板）（双层板、多层板）对于有过孔的焊盘，其尺寸主要体现在过孔的直径和焊盘的直径，对于有过孔的焊盘，其尺寸主要体现在过孔的直径和焊盘的直径，如果元件库已经提供了所用元件的封装模型，则在如果元件库已经提供了所用元件的封装模型，则在PCBPCB中放置元件，系统会自动导入对中放置元件，系统会自动导入对应的元件封装、编号等标志。应的元件封装、编号等标志。3 3、过孔（、过孔（ViaVia）是用来实现双层板或多层板相邻层之间的电气连接，是多层）是用来实现双层板或多层板相邻层之间的电气连接，是多层PCBPCB板的重要板的重要组成部分之一，从工艺制作
22、流程来分，过孔一般分三类：通孔（组成部分之一，从工艺制作流程来分，过孔一般分三类：通孔（Through viaThrough via）从顶层贯）从顶层贯通到底层为通孔；盲孔（通到底层为通孔；盲孔（Blind viaBlind via）从顶层通到内层或从内层到底层为盲孔；内层间的）从顶层通到内层或从内层到底层为盲孔；内层间的埋孔（埋孔（Buried viaBuried via）。）。4 4、飞线：在、飞线：在PCBPCB的自动布线时，有供观察用的类似橡皮筋的网络连线，它在形式上表明了的自动布线时，有供观察用的类似橡皮筋的网络连线，它在形式上表明了各个焊盘间的连接关系，并没有实际的电气连接关系。各个焊盘间的连接关系，并没有实际的电气连接关系。
