第7章 印制电路板设计基础
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altiumdesigner教学PPT 第7章
自动布局规则设置
进行PCB自动布局之前，设计者应该养成良好的规则习惯，首先应对 【Placement】（布局规则）进行设置。单击【Placement】前面的符号，可 以看到需要设置的布局子规则有6项，如图7-3所示。
图7-3 【Placement】布局规则中的子规则
【Room Defination】规则设置
图7-4 规则操作菜单
【Room Defination】规则设置
在弹出的菜单（图7-4）中执行【新规则】命令后，系统会在【Room Defination】子规则中建立一个新规则，同时，【Room Defination】选项的前 面出现一个，单击符号展开，可以看到已经新建了一个【Room Defination】 子规则，单击即可在对话框的右边打开如图7-5所示的窗口。
图7-15 完成手动布局
3D效果图
在3D效果图上用户可以看到PCB板的实际效 果及全貌，并通过3D效果图来察看元件封 装是否正确、元件之间的安装是否有干涉和 是否合理等。总之，在3D效果图上用户可 以看到将来的PCB板的全貌，可以在设计阶 段把一些错误改正，从而缩短设计周期并降 低成本。因此，3D效果图是一个很好的元 器件布局分析工具，设计者在今后的工作中 应当熟练掌握。
Байду номын сангаас
图7-1 打开【PCB规则及约束编辑器】
自动布局规则设置
打开后的【PCB规则及约束编辑器】对话窗如图7-2所示。这个对话窗中包含 了许多的PCB设计规则和约束条件。
图7-2 【PCB规则和约束编辑器】对话窗
自动布局规则设置
在【PCB规则和约束编辑器】对话窗的左边窗口中，系统 列出了所提供的10大类设计规则（Design Rules），他们 分别是：【Electrical】（电气规则）、【Routing】（布线 规则）、【SMT】（表贴式元件规则）、【Mask】（屏蔽 层规则）、【Plane】（内层规则）、【Testpoint】（测 试点规则）、【Manufacturing】（制板规则）、【Hign Speed】（高频电路规则）、【Placement】（布局规则） 和【Signal Integrity】（信号完整性分析规则）。在上述 的每一类规则中，又分别包含若干项具体的子规则。设计 者可以单击各规则类前面的符号进行展开，查看每类中具 体详细的设计规则。如图中所示的就是【Electrical】大类 中的【Clearance】子规则设置窗口。
第7章 印制电路板设计基础
上的电气导线，一般还会在导线表面再附上一层薄的绝
缘层；而焊锡则是附着在过孔和焊盘的表面。 每块印制电路板实际上都有两个面，习惯上根据使用 的板层多少，分为单层板、双面板和多层板。
《电子线路计算机辅助设计（Protel 2004）(第2版）》
第7章 印制电路板设计基础
1.单层板 一面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。单 层板只能在敷铜的一面放置元件和布线，适用 于简单的电路板。它具有不用打过孔、成本低
《电子线路计算机辅助设计（Protel 2004）(第2版）》
第7章 印制电路板设计基础
1．元件封装的分类
元件的封装形式可以分成两大类，即针脚式元件封装和STM (表 面粘贴式) 元件封装。
(1) 针脚式元件封装 针脚式封装元件焊接时先要将元件针脚插 入焊盘导通孔，然后再焊锡。由于针脚式元件封装的焊盘导通孔贯 穿整个电路板，所以其焊盘的属性对话框中，PCB的层属性必须为 MultiLayer( 多层 ) 。例如 AXIAL-0.4 为电阻封装，如图 7.3 所示。 DIP-8为双列直插式集成电路封装，如图7.4所示。
《电子线路计算机辅助设计（Protel 2004）(第2版）》
第7章 印制电路板设计基础
3.多层板 包含了多个工作层面。它是在双面板的基础上增加了
内部电源层、接地层及多个中间信号层。其缺点是制
作成本很高。印制电路板四层结构示意如图7.1所示，
图7.1
印制电路板的结构示意
《电子线路计算机辅助设计（Protel 2004）(第2版）》
间的距离，以免放电引出意外短路。带强电的元件应尽量布置在
调试时手不易触及的地方。 3 ）重量超过 15g 的元件，应当用支架加以固定，然后焊接。
那些又大又重、发热量多的元件，不宜装在印制板上，而应装在
第7章 PCB设计基础
• 4. 元件的图形符号 • 元件的图形符号反映了元件外形轮廓的形状及尺寸，与元件的引脚布
局一起构成元件的封装形式。印制元件图形符号的目的是显示元件在 PCB上的布局信息，为装配、调试及检修提供方便。在Protel 2004中， 元件的图形符号被设置在丝印层。
7.1.2 PCB的基本元素
• 5. 其他辅助性说明信息 • 为了阅读PCB或装配、调试等需要，可以加入一些辅助信息，包括图形或文字。
图7.3 【板层和颜色】对话框
7.1.3 PCB工作层与管理
• 在【板层和颜色】对话框中，有六个区域分别设置在PCB编辑区要显示的工作层
•
及其颜色。在每个区域中有一个【表示】复选框，选中工作层，在PCB编辑区中 将显示该层标签页；单击【颜色】下的颜色，弹出【颜色】对话框，在该对话框 中可以对电路板层的颜色进行编辑。 在系统颜色栏中，可以对网络连接预拉线(Connections and From Tos)、DRC错 误标记(DRC Error Markers)、选择目标后的颜色(Selections)、可视栅格(Visible Grid)、焊盘内孔(Pad Holes)、过孔内孔(Via Holes)、PCB边框颜色(Board Line Color)、PCB区域颜色(Board Area Color)、图纸边框颜色(Sheet Line Color)、图 纸区域颜色(Sheet Area Color)、工作窗口起始颜色(Workspace Start Color)及工 作窗口结束颜色(Workspace End Color)等内容进行颜色设置和是否显示设置。 3. 工作层的管理 按快捷键D|K弹出【图层堆栈管理器】对话框，如图7.4所示。在该对话框中， 可以为顶部或底部添加绝缘层(【顶部绝缘体】)、(【底部绝缘体】)；可以追加 层(【追加层】)、添加内部电源/接地层(【加内电层】)、将选中的工作层上移 (【向上移动】)或下移(【向下移动】)、删除当前层(【删除】)、设置属性参数 (【属性】)和配置钻孔对，单击【菜单】按钮弹出的菜单，和面板上的命令按钮 相同。
印制电路板设计基础
印制电路板设计基础作者：电子虫虫 [ 打印][ 返回]一、印制电路设计说明印制电路基材、结构尺寸、电气、机电元件的实际位置及尺寸，印制导线的宽度、间距、焊接盘及通孔的直径，印制接触片的分配，互连电气元件的布线要求以及为制定文件、制备照明底图所提供的各种数据等各项工作，统称为印制电路设计。
二、印制电路板的特点和类型印制电路是指在绝缘基板的表面按预定设计，用印制的方法所形成的印制导线和印制元件系统。
具有印制电路的绝缘基板(底板)称之为印制电路板(简称印制板)。
目前在电子设备中广泛应用的印制电路板只有印制导线而很少有印制元件。
若在印制板上连接有元器件和某些机械结构件，且安装、焊接、涂覆等装配工序均已完成，则该印制电路板即称之为印制装配板。
当前电子设备中广泛应用小型元件、晶体管、集成电路等，它们都必须安装在印制板上。
特别是表面安装元件的应用，更和印制电路板密不可分。
使用印制电路板的电子设备具有可靠性高、一致性好和稳定性好；机械强度高、抗振动、抗冲击性强；设备的体积小、重量轻；便于标准化、便于维修等优点。
缺点是制造工艺较复杂，小批量生产经济性差。
印制电路板按其结构可分为以下四种：1.单面印制板。
在厚度为1mm～2mm的绝缘基板的一个表面敷有铜箔，并通过印制与腐蚀工艺将其制成印刷电路。
2.双面印制板。
在厚度为1mm～2mm的绝缘基板的两个表面敷有铜箔，并通过印制与腐蚀工艺将其制成双面印刷电路。
3.多层印制板。
在绝缘基板上制成三层以上印制电路的印制板称为多层印制板。
它是由几层较薄的单面或双面印制电路板(厚度在0.4mm以下)叠合而成。
为了把夹在绝缘基板中间的印制导线引出，多层印制板上安装元件的孔必需金属化处理。
即在小孔内表面涂覆金属层使之与夹在绝缘层中的印制导线沟通。
随着集成电路的规模扩大，其引脚也日益增多。
就会出现单双面的印制板面上可容纳全部元件而无法容纳所有的导线。
多层印制板可解决此问题。
4.挠性印制板。
印制电路板设计规范
布线优化
选择合适的线宽、间距和层叠结构， 降低电磁干扰和信号延迟。
阻抗控制
通过精确计算和控制线宽、间距等参 数，确保信号线的阻抗匹配，减少信 号反射和失真。
电源完整性设计
合理规划电源分布网络，减小电源噪 声和电压降，提高供电稳定性。
设计修改与迭代
设计修正
根据仿真结果和实际测试数据，对电路板设计进行必要的修正和改 进。
机械稳定性
确保印制电路板的结构设计能够承受正常的机械应力，如弯曲、 扭曲和振动等。
振动容限
评估印制电路板的振动容限，以确保在振动环境中仍能保持性能。
连接器设计
优化连接器的设计，以提高其机械强度和稳定性，减少因振动而产 生的连接问题。
07 设计验证与优化
设计审查与仿真
审查设计规则
确保电路板设计符合预定的设 计规则，如线宽、间距、层叠
元件间距和方向
元件间距
元件之间的间距应满足电气安全 和生产工艺要求，避免过近导致 短路或过远增加布线难度。
元件方向
元件的放置方向应统一、整齐， 便于识别和装配，同时应避免相 邻元件之间产生干扰或耦合。
04 布线规范
布线基本原则
1 2
确定合理的布线路径
遵循电路原理，确保信号传输的正确性和稳定性。
性能。
防尘与防潮设计
03
采取适当的防尘和防潮措施，以减少环境因素对电路板性能的
影响。
热设计考虑
热传导路径
优化印制电路板的热传导路径，确保热量能够有效地从发热元件 传导出去。
散热器设计
根据需要为关键元件配置散热器，以提高散热效率。
温度监控
设计温度监控功能，以便实时监测印制电路板的温度，防止过热。
印制电路板图设计基础
查找选取工具栏 查找选取工具栏是通过执行“View\Toolbars\Find Selections”选项来进行打开或关闭的。打开的查找选取工具栏如图所示。该工具栏方便选择原来所选择的对象。 图6.24 查找选取工具栏
6.3.2 PCB设计管理器
启动PCB设计管理器 单击“Browse PCB”标签，即可进入PCB设计管理器。
多层板中导电层的数目一般为4、6、8、10等，例如在四层板中，上、下面（层）是信号层（信号线布线层），在上、下两层之间还有电源层和地线层，如图6.3所示。
PART ONE
图6.3 多层印制电路板剖面
根据覆铜板基底材料的不同，可以将印制板分为纸质覆铜箔层压板和玻璃布覆铜箔层压板两大类。它们都是使用粘结树脂将纸或玻璃布粘在一起，然后经过加热、加压工艺处理而成。
表面贴装式元件封装，如图6.5所示。这类元件在焊接时元件与其焊盘在同一层。故在其焊盘属性对话框中，Layer属性必须为单一板层（如Top layer 或Bottom layer）。 图6.5 表面贴装式元件封装
01
04
02
03
元件封装的编号
元件封装的编号规则一般为：
“元件类型+焊盘距离（焊盘数）+元件外形尺寸”。
PCB图例
Pad Via Clearance
6.2 新建PCB文件
执行菜单命令“File\New…”
图6.18 新建文件对话框
Main Toolbar（主工具栏）
Placement Tools（放置工具栏）
Component Placement（元件布置工具栏）
Find Selections（查找选取工具栏）。
1
2
6.1.3 元件封装（Footprint）
电子线路CAD实用教程-基于Altium Designer平台PCB设计基础
2023/5/15
第7章 PCB设计基础
电子产品的功能由原理图决定（所用元器件以及它们之间的连接关系），但 电子产品的许多性能指标，如成品率、热稳定性、可靠性、抗震强度、EMC指标 等不仅与原理图设计、元器件品质、生产工艺有关，而且很大程度上取决于印制 电路板布局、布线是否合理。在电路图和元器件相同条件下，印制板设计是否合 理将直接影响到产品的稳定性（例如电路系统性能指标等几乎不随环境温度的变 化而变化）和可靠性（抗干扰性能及平均无故障工作时间）、成品率(PCB设计 过程中的元件布局会影响焊接质量——虚焊或桥连短路；布线间距不合理导致短 路)、生产效率等。
(铜8)膜执厚行原度“、D理板es图i芯gn及”编菜绝单辑缘下层是的厚“P度LC；ayBer设Sta计ck M的an前ager提…”和(层基堆栈础管，理)命实令际，在上“编层堆辑栈原管理理器图”窗的口最内，终设目置工的作就层的是参为数，了如编各导辑电层 1P5mCmB，文则D件-d。>2×有0. 关原理图编辑方法可参阅第2、4章内容。
在6.2、6.3节中，已简要介绍了Altium Designer PCB编辑器的基本操作方法，本章将 详细介绍与PCB设计有关的基本知识。
2023/5/15
第7章 PCB设计基础
7.1 PCB设计操作流程
在Altium Designer中进行印制板(PCB)设计流程大致如下：
(1) 编辑原理图。 (2) 确定电路板数量与层数。 (3) 初步确定电路板形状及尺寸(指在形状、尺寸没有约束情况下)。 (4) 创建空白的PCB文件。 (5) 装入常用集成元件库以及用户自己创建的PCB设计专用元件库文件（.PcbLib）。 (6) 通过“Update PCB Document …”(更新PCB文件)命令将原理图中元件封装图及电气
第7章 PCB设计基础
电子产品的功能由原理图决定（所用元器件以及它们之间的连接关系），但 电子产品的许多性能指标，如成品率、热稳定性、可靠性、抗震强度、EMC指标 等不仅与原理图设计、元器件品质、生产工艺有关，而且很大程度上取决于印制 电路板布局、布线是否合理。在电路图和元器件相同条件下，印制板设计是否合 理将直接影响到产品的稳定性（例如电路系统性能指标等几乎不随环境温度的变 化而变化）和可靠性（抗干扰性能及平均无故障工作时间）、成品率(PCB设计 过程中的元件布局会影响焊接质量——虚焊或桥连短路；布线间距不合理导致短 路)、生产效率等。
(铜8)膜执厚行原度“、D理板es图i芯gn及”编菜绝单辑缘下层是的厚“P度LC；ayBer设Sta计ck M的an前ager提…”和(层基堆栈础管，理)命实令际，在上“编层堆辑栈原管理理器图”窗的口最内，终设目置工的作就层的是参为数，了如编各导辑电层 1P5mCmB，文则D件-d。>2×有0. 关原理图编辑方法可参阅第2、4章内容。
在6.2、6.3节中，已简要介绍了Altium Designer PCB编辑器的基本操作方法，本章将 详细介绍与PCB设计有关的基本知识。
2023/5/15
第7章 PCB设计基础
7.1 PCB设计操作流程
在Altium Designer中进行印制板(PCB)设计流程大致如下：
(1) 编辑原理图。 (2) 确定电路板数量与层数。 (3) 初步确定电路板形状及尺寸(指在形状、尺寸没有约束情况下)。 (4) 创建空白的PCB文件。 (5) 装入常用集成元件库以及用户自己创建的PCB设计专用元件库文件（.PcbLib）。 (6) 通过“Update PCB Document …”(更新PCB文件)命令将原理图中元件封装图及电气
印制电路板设计基础.pptx
型化、轻量化；纳米技术
印制板技术水平的标志
双面和多层孔金属化板，以两个焊盘间能布 设导线的根数为标志
一根：低密度印制板，导线宽度大于0.3mm 两根：中密度印制板，导线宽度约为0.2mm 三根：高密度印制板，导线宽度0.1~0.15mm 四根：超高密度印制板，线宽0.05~0.08mm
多层板，以孔径大小、层数多少为综合衡量 标志
属于技术密集、资金密集且高污染的行业
PCB价格的组成
PCB所用材料不同 PCB所采用生产工艺的不同 PCB本身的难度不同 客户要求不同 PCB厂家不同 付款方式不同 区域不同
以上均为造成PCB价格不同的原因
印制电路板的优点
在封装设计中，印制电路的物理特性的通用性比普通的接线更好 电路永久地附着在介质材料上，此介质基材也用作电路元件的安装
面 不会产生导线错接或短路 能严格地控制电参数的重现性 大大缩小了互连导线的体积和重量 可能采用标准化设计 有利于备件的呼唤和维护 有利于机械化、自动化生产 能节约原材料和提高生产率、降低电子产品的成本
印制电路在制造和使用中的缺点
结构的平面性，要求设计和安装上使用一些 专门的设备和操作技巧
多层板：由数层绝缘板和导电铜膜压合而成，除 了顶层和底层之外，还包括中间层、内部电源及 接地层等，适用于复杂的高密度布线场合。
PCB的制造原理
PCB的加工方法很多，按制作工艺分为 减成法（铜蚀刻法）
先用光化学法或丝网漏印法或电镀法在敷铜箔 板的铜表面上，将一定的由抗蚀材料组成的电 路图形转移上去，再用化学腐蚀的方法将不必 要的部分蚀刻掉，留下所需要的电路图形。
印制电路板的特点
集成电路离不开印制板 高新技术产品少不了印制板 现代科学和管理体现在印制板企业
印制板技术水平的标志
双面和多层孔金属化板，以两个焊盘间能布 设导线的根数为标志
一根：低密度印制板，导线宽度大于0.3mm 两根：中密度印制板，导线宽度约为0.2mm 三根：高密度印制板，导线宽度0.1~0.15mm 四根：超高密度印制板，线宽0.05~0.08mm
多层板，以孔径大小、层数多少为综合衡量 标志
属于技术密集、资金密集且高污染的行业
PCB价格的组成
PCB所用材料不同 PCB所采用生产工艺的不同 PCB本身的难度不同 客户要求不同 PCB厂家不同 付款方式不同 区域不同
以上均为造成PCB价格不同的原因
印制电路板的优点
在封装设计中，印制电路的物理特性的通用性比普通的接线更好 电路永久地附着在介质材料上，此介质基材也用作电路元件的安装
面 不会产生导线错接或短路 能严格地控制电参数的重现性 大大缩小了互连导线的体积和重量 可能采用标准化设计 有利于备件的呼唤和维护 有利于机械化、自动化生产 能节约原材料和提高生产率、降低电子产品的成本
印制电路在制造和使用中的缺点
结构的平面性，要求设计和安装上使用一些 专门的设备和操作技巧
多层板：由数层绝缘板和导电铜膜压合而成，除 了顶层和底层之外，还包括中间层、内部电源及 接地层等，适用于复杂的高密度布线场合。
PCB的制造原理
PCB的加工方法很多，按制作工艺分为 减成法（铜蚀刻法）
先用光化学法或丝网漏印法或电镀法在敷铜箔 板的铜表面上，将一定的由抗蚀材料组成的电 路图形转移上去，再用化学腐蚀的方法将不必 要的部分蚀刻掉，留下所需要的电路图形。
印制电路板的特点
集成电路离不开印制板 高新技术产品少不了印制板 现代科学和管理体现在印制板企业
Protel DXP原理图与PCB设计-7Z
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。
（5）PCB板的自动布线 Protel DXP设计系统中的自动布线器采用了人工智能技术，
它是一种最先进的无网格、基于形状的对角线自动布线技 术，布通率接近于100％。设计人员只需要在自动布线之 前进行简单的布线参数和布线规则设置，自动布线器就会 根据设置的设计法则和自动布线规则选取最佳的自动布线 策略来完成PCB板的自动布线。
7.1.5 安全间距 在设计印制电路板的过程中，设计人员为了避免或者减小
导线、过孔、焊盘以及元件之间的相互干扰现象，需要在 这些对象之间留出一定的间距，这个距离一般称为安 一般来讲，印制电路板设计的一般流程如图7-1所示。
图7-1 印制电路板设计的一般流程
（3）多层板（Multiple Layer PCB） 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。
• 电容类：电容类元件封装可以分为两类，它们分别是非极
性电容类和极性电容类。非极性电容类元件封装的编号为 RADxx，其中数字xx表示元件封装引脚间的距离；极性电 容类元件封装的编号为为RBxx-yy，其中数字xx表示元件 引脚间的距离，数字yy表示元件的直径。
7、PCB设计基础
18
层
Protel的“层”不是虚拟的，而是印制板材料本身实实 在在的铜箔层。
现今，由于电子线路的元件密集安装、抗干扰和布线等 特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印制板不仅上 下两面可供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹 层铜箔。
例如：现在的计算机主板所用的印制板材料大多在4层 以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为 简单的电源布线层(Ground Dever和Power Dever)，并 常用大面积填充的办法来布线(如Fill)。上下位置的表面 层与中间各层需要连通的地方用“过孔(Via)”来沟通。
24
印制电路板布线流程
4.装入网络表及元件封装
网络表是电路板自动布线的灵魂，也是电路原理图设计 系统与印刷电路板设计系统的接口。只有将网络表装入之 后，才能完成对电路板的自动布线。元件的封装就是元件的 外形，对于每个装入的元件必须有相应的外形封装，才能保 证电路板布线的顺利进行。
5.元件的布局
布局可以让Protel99 SE自动布局。规化好电路板并装 入网络表后，用户可以让程序自动装入元件，并自动将元件 布置在电路板边框内。Protel99 SE也可以让用户手工布 局。元件的布局合理，才能进行下一步的布线工作。
13
元件封装
两种最常见的封装，即DIP封装(属于针脚式元件封 装)和芯片载体封装(属于SMT元件封装)：
(1) DIP封装：双列指插封装(Dual In-line Package)， 结构特点是适合PCB的穿孔安装，易于对PCB布线和 操作方便。DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插 式DIP、单层陶瓷双列直插式DIP、引线框架式DIP。
4
印制电路板结构
单面板 双面板 多层板
层
Protel的“层”不是虚拟的，而是印制板材料本身实实 在在的铜箔层。
现今，由于电子线路的元件密集安装、抗干扰和布线等 特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印制板不仅上 下两面可供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹 层铜箔。
例如：现在的计算机主板所用的印制板材料大多在4层 以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为 简单的电源布线层(Ground Dever和Power Dever)，并 常用大面积填充的办法来布线(如Fill)。上下位置的表面 层与中间各层需要连通的地方用“过孔(Via)”来沟通。
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印制电路板布线流程
4.装入网络表及元件封装
网络表是电路板自动布线的灵魂，也是电路原理图设计 系统与印刷电路板设计系统的接口。只有将网络表装入之 后，才能完成对电路板的自动布线。元件的封装就是元件的 外形，对于每个装入的元件必须有相应的外形封装，才能保 证电路板布线的顺利进行。
5.元件的布局
布局可以让Protel99 SE自动布局。规化好电路板并装 入网络表后，用户可以让程序自动装入元件，并自动将元件 布置在电路板边框内。Protel99 SE也可以让用户手工布 局。元件的布局合理，才能进行下一步的布线工作。
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元件封装
两种最常见的封装，即DIP封装(属于针脚式元件封 装)和芯片载体封装(属于SMT元件封装)：
(1) DIP封装：双列指插封装(Dual In-line Package)， 结构特点是适合PCB的穿孔安装，易于对PCB布线和 操作方便。DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插 式DIP、单层陶瓷双列直插式DIP、引线框架式DIP。
4
印制电路板结构
单面板 双面板 多层板
七印制电路板基础PPT课件
双层PBC,虽然有顶层板（装有元件的一层）和底层（有一个接地 平面或零伏参考面）但总认为RF电流的回流路径仍然处在顶层 内。如图。
所以，进行双层板设计时，最好的方法是把它看成两个单层板来
设计，顶层和底层板都采用单层板的设计规则和设计技术。任
何时候都要保证接地环路控制，要为RF回流电流提供实际存在
的线条。
PCB很难加工；
可以防止线条上的RF能量向空间辐射，然而这些RF能量会传送 到位于外层的元件的引线端子上。如果没有在元件装配设计时提 供了恰当的RF回流路径，这些元件将辐射所有的内部的RF电能
第18页/共39页
射频转移
射频转移是处理电磁能量由高频段向低频段转移的 设计。 射频转移表示，当一个电路的电磁能量由高频段区 域向低频段区域进发时，信号将发生固有的传输延 迟。 引起这种信号传输减缓作用是因为所有的元件都有 输入电容和内部传播延迟
对于多层参考平面的情形，与零伏参考平面邻近的 布线层比邻近电源平面的布线层更具有高速信号线 条的特性
第6页/共39页
单面板设计：通常只用于那些不包含周期信号（时钟） 的产品或者用于模拟信号的仪器和控制系统中 ➢单面板PCB一般只用在几百千赫兹工作的情形 ➢最便捷的设计单面PCB的方法是由设计电源和接地线开 始，然后设计高风险信号（时钟），该信号的线条必须紧 靠近接地线条，最后再进行其余线条的设计
第25页/共39页
接地连接的距离
如何使PCB组装中的RF回流效应最小呢？
如果多层板安装时有机架地，最简单的方法是在PCB上设 计许多个安装到机架地的接地桩。那么，这些接地点的相 互距离应该有多远？如果设计者有选择位置的可能，那么 在具体地应用这一技术时，应该将接地桩摆放在什么位置 处？
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（6）自动布线。
（7）手工调整。 （7）文件保存及输出。
第7章 印制电路板设计基础
7.3 PCB板设计的基本原则
PCB板设计的基本原则主要是使所设计电子电路获得 最佳的性能，并具备造价低和有良好的抗干扰能力。 PCB板设计所遵循的一般基本原则: 1. 元件布局原则
(1) PCB板大小要合适。过大时，线路长，成本和阻抗 增加，抗噪声能力下降；过小时，散热不好，相邻线路受 干扰。电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3:2或4:3 。
第7章 印制电路板设计基础 (7) 热敏元件要尽量远离大功率元件。
(9) 电路板上重量较大的元件应尽量靠近印制电路
板支撑点，使印制板电路板翘曲度降至最小。重量超 过15g的元件，应用支架予以固定；又大又重、发热多
的元件，不宜装在PCB板上，而装于机箱底板上。
(10) 对于需要调节的元件，如电位器、微调电阻、 可调电感等的安装位置应充分考虑整机结构要求：对 于需要机外调节的元件，其安装位置与调节旋钮在机 箱面板上的位置要一致；对于机内调节的元件，其放 置位置以打开机盖后即可方便调节为原则。
第7章 印制电路板设计基础
电子电路CAD技术
主讲：林 科 辅导：覃志松
第7章 印制电路板设计基础
第7章 印制电路板设计基础
7.1 印制电路板基础
7.2 印刷电路板布线流程
7.3 PCB板设计的基本原则
7.4 PCB设计编辑器
7.5 设计电路板工作层
7.6 PCB电路参数设置
第7章 印制电路板设计基础
件引脚焊盘和金属化过孔实现，除了元件引脚焊盘孔
外，用于实现不同层电气互连的金属化过孔最好贯穿 整个电路板，以方便钻孔加工，在经过特定工艺处理 后，不会造成短路。在如图7-1(c)所示的四层板中，给 出五个不同类型的金属化过孔。例如，用于元件面上 印制导线与电源层相连的金属化过孔中，为了避免与 地线层相连，在该过孔经过的地线层上少了一个比过 孔大的铜环（很容易通过刻蚀工艺实现）。
电图形，导电图形中除了焊盘、印制导线外，
还有用于使上、下两面印制导线相连的金属化 过孔。在双面板中，元件也只安装在其中的一 个面上，该面同样称为“元件面”，另一面称 为“焊锡面”。在双面板中，需要制作连接上、
下面印制导线的金属化过孔，生产工艺流程比
单面板多，成本高。
第7章 印制电路板设计基础
随着集成电路技术的不断发展，元器件 集成度越来越高，引脚数目迅速增加，电路
通过一定的工艺，在绝缘性能很高的基材上覆盖一层 导电性能良好的铜薄膜，就构成了生产印制电路板所必需
的材料——覆铜板。按电路要求，在覆铜板上刻蚀出导电
图形，并钻出元件引脚安装孔、实现电气互连的过孔以及 固定整个电路板所需的螺丝孔，就获得了电子产品所需的
印制电路板。
第7章 印制电路板设计基础 2. 印制板种类及结构 印制板种类很多，（1）根据导电层数目的不同， 可以将印制板分为单面电路板（简称单面板）、双 面电路板（简称双面板）和多层电路板；（2）根据 覆铜板基底材料的不同，又可将印制板分为纸质覆铜 箔层压板和玻璃布覆铜箔层压板两大类。此外，采
第7章 印制电路板设计基础
(a)
图7-1 单面、双面及多面印制电路板剖面
第7章 印制电路板设计基础
(b)
图7-1 单面、双面及多面印制电路板剖面
第7章 印制电路板设计基础
(c)
图7-1 单面、双面及多面印制电路板剖面
第7章 印制电路板设计基础
双面板的结构如图7-1(b)所示，基板的上下 两面均覆盖铜箔。因此，上、下两面都含有导
使用酚醛树脂粘结的纸质覆铜箔层压板称 为覆铜箔酚醛纸质层压板，其特点是成本低，
主要用作收音机、电视机以及其他电子设备的
印制电路板。 使用环氧树脂粘结的纸质覆铜箔层压板称 为覆铜箔环氧纸质层压板。覆铜箔环氧纸质层 压板的电气性能和机械性能均比覆铜箔酚醛纸 质层压板好，也主要用在收音机、电视机以及 其他低频电子设备中。
7.1 印制板设计基础
1. 印制电路板的概念 印制板也称为印制线路板或印制电路板，通过印 制板上的印制导线、焊盘及金属化过孔实现元器件引
脚之间的电气连接。由于印制板上的导电图形（如元
件引脚焊盘、印制连线、过孔等）以及说明性文字 （如元件轮廓、序号、型号）等均通过印制方法实现，
因此称为印制电路板。
第7章 印制电路板设计基础
用挠性塑料作基底的印制板称为挠性印制板，常用
做印制电缆。
第7章 印制电路板设计基础 单面板的结构如图7-1(a)所示，所用的覆铜板只有 一面敷铜箔，另一面空白，因而也只能在敷铜箔面上 制作导电图形。单面板上的导电图形主要包括固定、 连接元件引脚的焊盘和实现元件引脚互连的印制导线， 该面称为“焊锡面”——在Protel99SE PCB编辑器中被 称为“Bottom”（底）层。没有铜膜的一面用于安放元 件，因此该面称为“元件面”——在Protel99SE PCB编 辑器中被称为“Top”（顶）层。
第7章 印制电路板设计基础
3. 印制板材料 根据覆铜板基底材料的不同，可以将印制
板分为纸质覆铜箔层压板和玻璃布覆铜箔层压
板两大类。它们都是使用粘结树脂将纸或玻璃
布粘在一起，然后经过加热、加压工艺处理而
成。 目前常用的粘结树脂主要有酚醛树脂、环 氧树脂和聚四氟乙烯树脂三种。
第7章 印制电路板设计基础
图中元器件连接关系越来越复杂。此外，器
件工作频率也越来越高，双面板已不能满足 布线和电磁屏蔽要求，于是就出现了多层板。 在多层板中导电层的数目一般为 4、6、7、10 等，例如在四层板中，上、下面（层）是信
号层（信号线布线层），在上、下两层之间
还有电源层和地线层，如图7-1(c)所示。
第7章 印制电路板设计基础
在多层板中，可充分利用电路板的多层结 构解决电磁干扰问题，提高了电路系统的可靠
性；由于可布线层数多，走线方便，布通率高，
连线短，印制板面积也较小（印制导线占用面 积小），目前计算机设备，如主机板、内存条、 显示卡等均采用4或6层印制电路板。
第7章 印制电路板设计基础 在多层电路板中，层与层之间的电气连接通过元
粘贴式（STM）封装两大类。
元件封装的编号一般为元件类型+焊盘距 离（焊盘数）+元件外型尺寸。 （第9章讨论）
第7章 印制电路板设计基础
7.2 印刷电路板布线流程
印刷电路板设计的一般步骤如下： （1）绘制电路图，生成网络表。 （2）规划电路板。包括对板的尺寸、层、元件的安装位置和封装形 式等的规划。 （3）设置参数。主要是对元件的布置参数、层参数、布线参数等的 设置，有些参数可用默认值。 （4）装入网络表及元件封装。 （5）元件的自动和手工布局。
宽），耐潮湿（可以在潮湿环境下使用），耐酸、碱
（即化学稳定性高），是制作高频、微波电子设备印制 电路板的理想材料，只是价格较高。
第7章 印制电路板设计基础
4. 元件的封装 元件封装是指元件焊接到电路板时所指 的外观和焊盘位置。它是保证用户正确取用
元件和把元件正确焊接到电路板上的保证。
元件封装形式可分为针脚式封装和表面
给出了合理及不合理的连线方式。
第7章 印制电路板设计基础
图7-2 连线举例
第7章 印制电路板设计基础
3. 焊盘大小
导线与焊盘、过孔必须以45或90相连。焊盘太大易形成 虚焊，焊盘外径D一般不小于（D+1.2)mm ，D为引线孔径。 焊盘（Pad）作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。 过孔（Via）是指在各层需要连接的导线的文汇处钻上一
第7章 印制电路板设计基础 (2) 在双面、多面印制板中，上下两层信号线的走线方向 要相互垂直或斜交叉，尽量避免平行走线；对于数字、模拟
混合系统来说，模拟信号走线和数字信号走线应分别位于不
同面内，且走线方向垂直，以减少相互间的信号耦合。 (3) 输入和输出端的导线应尽量避免相邻平行，最好在其 间添加地线，以防反馈耦合。 (4) 在数据总线间，可以加信号地线，来实现彼此的隔离；
如：图2-35所示的电路很简单，元件数量少，完全可 以使用单面板，并假设元件尺寸也不大，电路板尺寸为 2000 mil×1500 mil（相当于50.7 mm×37.1 mm）。
第7章 印制电路板设计基础 (2)按照电路的流程安排各个功能元件的位置，使
布局便于信号流通和保持方向一致。
(3)以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来 进行布局。元件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB板上， 尽量减少和缩短各元件之间的引线和连接。 (4) 元件位置安排的一般原则。在PCB设计中，如
果电路系统同时存在数字电路、模拟电路以及大电流电
路，则必须分开布局，使各系统之间耦合达到最小。 (5) 元件离印制板边框的最小距离必须大于2 mm，
如果印制板安装空间允许，最好保留5～10 mm。
第7章 印制电路板设计基础 (6) 元件放置方向。在印制板上，元件只能沿水平 和垂直两个方向排列，否则不利于插件。 (7) 元件间距。对于中等密度印制板、小元件，如 小功率电阻、电容、二极管、三极管等分立元件彼此的 间距与插件、焊接工艺有关：当采用自动插件和波峰焊 接工艺时，元件之间的最小距离可以取50～100 mil（即 1.27～2.54 mm）；而当采用手工插件或手工焊接时，元 件间距要大一些，如取100 mil或以上，否则会因元件排 列过于紧密，给插件、焊接操作带来不便。大尺寸元件， 如集成电路芯片，元件间距一般为100～150 mil。对于 高密度印制板，可适当减小元件间距。
个共孔。
焊盘形状可以是圆形、长方形、椭圆、八角形等，如图73所示。为了增加焊盘的附着力，在中等密度布线条件下，一
般采用椭圆形或长圆形焊盘，因为在环宽相同的情况下，长圆
形、椭圆形焊盘面积比圆形和方形大；在高密度布线情况下， 常采用圆形或方形焊盘。