PCB印刷电路板

Protel 99 SE所提供的工作层大致可以分为7类:Signal Layers(信号层)、InternalPlanes(内部电源/接地层)、 Mechanical Layers(机械层)、Masks(阻焊层)、 Silkscreen(丝印层)、Others(其他工作层面)及System(系统 工作层)，在PCB设计时执行菜单命令 [Design]设 计/[Options...]选项 可以设置各工作 层的可见性。 1.SigFra Baidu bibliotekal Layers(信号层) Protel 99 SE提供有32个信号层，包括[TopLayer](顶层)、
互交融。其目的是防止相互干扰。最好的走向是按直线，但一般不易 实现，最不利的走向是环形，所幸的是可以设隔离带来改善。对于是 直流，小信号，低电压PCB设计的要求可以低些。所以“合理”是相对 的。 2、选择好接地点：小小的接地点不知有多少工程技术人员对它 做过多少论述，足见其重要性。一般情况下要求共点地，如：前向放 大器的多条地线应汇合后再与干线地相连等等。现实中，因受各种限 制很难完全办到，但应尽力遵循。这个问题在实际中是相当灵活的。 每个人都有自己的一套解决方案。如能针对具体的电路板来解释就容 易理解。 3、合理布置电源滤波/退耦电容：一般在原理图中仅画出若干电 源滤波/退耦电容，但未指出它们各自应接于何处。其实这些电容是为 开关器件(门电路)或其它需要滤波/退耦的部件而设置的，布置这些电 容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。有趣的是，当 电源滤波/退耦电容布置的合理时，接地点的问题就显得不那么明显。 4、线条有讲究：有条件做宽的线决不做细；高压及高频线应园 滑，不得有尖锐的倒角，拐弯也不得采用直角。地线应尽量宽，最好 使用大面积敷铜，这对接地点问题有相当大的改善。
PCB印刷电路板设计要求 怎样才能正确，可靠，合理的设计好线路板，电路板, PCB板， 铝基板,高频板,PCB等等有以下几点建议。 1、正确 这是PCB印刷电路板设计最基本、最重要的要求，准确实现电原 理图的连接关系，避免出现“短路”和“断路”这两个简单而致命的错 误。这一基本要求在手工设计和用简单CAD软件设计的PCB中并不容 易做到，一般的产品都要经过两轮以上试制修改，功能较强的CAD软 件则有检验功能，可以保证电气连接的正确性。 2、可靠 这是PCB 设计中较高一层的要求。连接正确的电路板不一定可靠 性好，例如板材选择不合理，板厚及安装固定不正确，元器件布局布 线不当等都可能导致PCB不能可靠地工作，早期失效甚至根本不能正 确工作。再如多层板和单、双面板相比，设计时要容易得多，但就可 靠而言却不如单、双面板。从可靠性的角度讲，结构越简单，使用面 越小，板子层数越少，可靠性越高。 3、合理 这是PCB 设计中更深一层，更不容易达到的要求。一个印制板组 件，从印制板的制造、检验、装配、调试到整机装配、调试，直到使 用维修，无不与印制板的合理与否息息相关，例如板子形状选得不好 加工困难，引线孔太小装配困难，没留试点高度困难，板外连接选择 不当维修困难等等。每一个困难都可能导致成本增加，工时延长。而 每一个造成困难的原因都源于设计者的失误。没有绝对合理的设计， 只有不断合理化的过程。它需要设计者的责任心和严谨的作风，以及 实践中为断总结、提高的经验。 4、经济 这是一个不难达到、又不易达到，但必须达到的目标。说“不 难”，板材选低价，板子尺寸尽量小，连接用直焊导线，表面涂覆用最 便宜的，选择价格最低的加工厂等等，印制板制造价格就会下降。但 是不要忘记，这些廉价的选择可能造成工艺性，可靠性变差，使制造 费用、维修费用上升，总体经济性不一定分理处，因此说“不易”。“必 须”则是市场竞争的原则。竞争是无情的，一个原理先进，技术高新的 产品可能因为经济性原因夭折。 重点： 1、要有合理的走向：如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高 频/低频，高压/低压等，它们的走向应该是呈线形的(或分离)，不得相
（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面 的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线 可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的 电路上。 多层板（Multi-Layer Boards） 为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线 板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢 （压合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是 偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构， 不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用 相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机 的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧 密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机 板，也许可以看出来。 我们刚刚提到的导孔（via），如果应用在双面板上，那么一定都 是打穿整个板子。不过在多层板当中，如果您只想连接其中一些线 路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技术可以避免这个问题，因为它们只穿透 其中几层。盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不须穿透整个板 子。埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。 在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。所以我们将各 层分类为信号层（Signal），电源层（Power）或是地线层 （Ground）。如果PCB上的零件需要不同的电源供应，通常这类 PCB会有两层以上的电源与电线层。
[BottomLayer](底层)、[MidLayer1](中间层1)、[MidLayer2] (中间层2)……[Mid Layer30](中间层30)。信号层主要用于放 置元件 (顶层和底层)和走线。信号层是正性的，即在这些工 作层面上放置的走线或其他对象是覆铜的区域。 2.InternalPlanes(内部电源/接地层) Protel 99 SE提供有16个内部电源/接地层(简称内电层): [InternalPlane1]—[InternalPlane16]，这几个工作层面专 用于布置电源线和地线。放置在这些层面上的走线或其他对象 是无铜的区域，也即这些工作层是负性的。 每个内部电源/接地层都可以赋予一个电气网络名称，印制电 路板编辑器会自动地将这个层面和其他具有相同网络名称 (即 电气连接关系)的焊盘，以预拉线的形式连接起来。在Protel 99 SE中。还允许将内部电源/接地层切分成多个子层，即每个 内部电源/接地层可以有两个或两个以上的电源，如+5V和+l5V 等等。 3.Mechanical Layers(机械层) Protel 99 SE中可以有16个机械层:[Mechanical1]— [Mechanical16]，机械层一般用于放置有关制板和装配方法的 指示性信息，如电路板物理尺寸线、尺寸标记、数据资料、过 孔信息、装配说明等信息。 4.Masks(阻焊层、锡膏防护层) 在Protel 99 SE中，有2个阻焊层:[Top Solder](顶层阻焊层) 和(Bottom Solder](底层阻焊层)。阻焊层是负性的，在该层 上放置的焊盘或其他对象是无铜的区域。 通常为了满足制造公差的要求，生产厂家常常会要求指定一个 阻焊层扩展规则，以放大阻焊层。对于不同焊盘的不同要求， 在阻焊层中可以设定多重规则。 Protel 99 SE还提供了2个锡膏防护层，分别是[Top Paste] (顶层锡膏防护层)和(Bottom Paste](底层锡膏防护层)。锡膏 防护层与阻焊层作用相似，但是当使用"hot re-follow"(热对 流)技术来安装SMD元件时，锡膏防护层则主要用于建立阻焊层 的丝印。该层也是负性的。
（一）PCB概念 ●PCB=Printed Circuit Board印刷电路板 ●PCB在各种电子设备中有如下功能。 1.提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。 2.实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接（信 号传输）或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。 3.为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供 识别字符和图形。 （二）PCB技术发展概要 从1903年至今,若以PCB组装技术的应用和发展角度来看,可分为 三个阶段 ●通孔插装技术(THT)阶段PCB 1.金属化孔的作用：
(1).电气互连---信号传输 (2).支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小 a.引脚的刚性 b.自动化插装的要求 2.提高密度的途径 (1)减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限 制，孔径≥0.8mm (2)缩小线宽/间距：0.3mm—0.2mm—0.15mm —0.1mm (3)增加层数：单面—双面—4层—6层—8层—10层—12层—64层 ●表面安装技术（SMT）阶段PCB 1.导通孔的作用：仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的 小，堵上孔也可以。 2.提高密度的主要途径 ①.过孔尺寸急剧减小：0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm— 0.25mm ②.过孔的结构发生本质变化： a.埋盲孔结构 优点：提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减 少层数、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制，减小了串扰、噪声或失 真（因线短，孔小） b.盘内孔（hole in pad）消除了中继孔及连线 ③薄型化：双面板：1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm ④PCB平整度： a.概念：PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。 b.PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果 c.连接盘的表面涂层：HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU… ●芯片级封装(CSP)阶段PCB CSP以开始进入急剧的变革于发展其之中,推动PCB技术不断向 前发展， PCB工业将走向激光时代和纳米时代. 印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种 电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在 大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供 上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零 件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。 板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在 表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上 的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的 细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，
并用来提供PCB上零件的电路连接。 导线（Conductor Pattern） 为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线 上。在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则 都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能 穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此， PCB的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面 （Solder Side）。 如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也 可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）。由于 插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。下面看到的是 ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件（这 里指的是CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定 杆，可以在您插进零件后将其固定。 ZIF插座 如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称「金手指」 的边接头（edge connector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这 些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片 PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽 Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都 是借着金手指来与主机板连接的。 边接头（俗称金手指） PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的颜色。这 层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的 地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通 常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在 板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面 PCB的种类 单面板（Single-Sided Boards） 我们刚刚提到过，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导 线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这 种PCB叫作单面板（Single-sided）。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*而必须绕独自的路 径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。 双面板（Double-Sided Boards） 这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在 两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的「桥梁」叫做导孔