基于Protel的电子线路板设计第6章

电路原理图中使用的元件符号着重于元件图的逻辑意义， 而不太注重实际的尺寸与外观。其代表电气特性的部分，就 是引脚。引脚名称(或引脚序号)及元件序号是延续该元件电 气意义的主要数据。元件封装则着重于元件的实体，包括尺 寸及相对位置，其承接电气特性的部分是焊盘名称(或焊盘 序号)及元件序号。换言之，原理图中的引脚名称(或引脚序 号)转移到PCB板中就是焊盘名称(或焊盘序号)，而原理图中 的元件序号转移到PCB板中就是相同的元件序号，如图6.4 所示。
第6章 印刷电路板(PCB)的设计基础
6.1 PCB设计的基础概念
6.3 PCB文件编辑器的基本操作技巧 6.4 PCB板的工作层 6.5 PCB浏览器的使用
பைடு நூலகம்.1 PCB设计的基础概念
6.1.1 什么是印刷电路板 将电子元器件及其之间复杂的连接关系，按预定设计，
制成印刷线路、印制元件或由两者结合而成的导电图形，蚀 刻在一块绝缘基材上，提供电子元器件在安装与互连时的主 要支撑，称为印刷电路。在绝缘基材上，只提供元器件之间 电气连接的导电图形，称为印制线路(Printed Wiring)，它不 包括印制元件。印制电路或者印制线路的成品板称为印刷电 路板，也称PCB(Printed Circuit Board)板。标准的PCB板如 图6.1所示。
图6.5 常见THT封装元件外形图
(2) SMT封装。使用表面贴片式封装技术的元件，引脚 焊在元件的同一面。这种技术不用为焊接每一个引脚而在 PCB上钻孔，并且SMT封装元件比THT封装元件要小，为 PCB板节省了空间，因此使用SMT元件的PCB板，其上的元 件相对要密集很多。另外，SMT元件要比THT元件便宜，所 以现今的PCB上大部分都采用SMT封装的元件。
6.1.3 印刷电路板的组成要素 1．元件封装 1) 基本概念 元件封装是电子元件在印刷电路板上的投影轮廓图，既
描绘了元件的实际外观大小尺寸，又比较精确地描绘了元件 引脚之间的相对位置。简要地说，就是表达元件的外形尺寸 和焊盘位置坐标的图形。可见，元件封装是实际元件的空间 的、物理上的概念。
用户在电路设计过程中，无论是绘制原理图还是设计 PCB板，都需要表达元件的具体图形，由此可以清晰地表达 各个元件之间的连接关系。编辑原理图时，使用的是原理图 元件库中的元件符号；编辑PCB板时，所使用的是PCB元件 封装库中的元件封装；而电路图与PCB板之间沟通的渠道就 是网络表。
图6.1 标准的PCB板图示
PCB板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、电气 连接(信号传输)或电绝缘。 (3) 提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。 (4) 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。
2. 按布线层数分 印刷电路板按布线层数可分为单面板、双面板和多层板 三类。目前，单面板和双面板的应用最为广泛。 1) 单面板 单面板即绝缘基板上仅一面具有导电图形的印刷电路板， 如图6.2所示。这样用户只能在没有导电图形的另一面放置 元器件。单面板适用于比较简单的电路，具有成本低、不用 打过孔等优点，但是实际的线路设计工作往往比双面板和多 层板困难。
图6.2 单面板
2) 双面板 双面板是绝缘基板的两面都有导电图形的印刷电路板， 如图6.3所示。由于两面都有导电图形，因此一般采用金属 化孔使两面的布线连接起来。双面板是被广泛采用的一种电 路结构，一般用于比较复杂的电路，使电路板的导线更加密 集，体积也减小很多。
图6.3 双面板
3) 多层板 多层板即在绝缘基板上，印制三层或三层以上导电图形 的印刷电路板。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。各层 之间信号的连通是通过通孔、埋孔和盲孔技术实现的。 多层板主要应用于导线很密集或体积很小的电路。它在 双面板的基础上，增加了内部电源层、接地层和多个中间信 号层。如果PCB板上的元器件需要不同的电源供应，则通常 这类PCB会有两层以上的电源层与接地层。
图6.4 电路原理图中的元件符号与PCB板中的元件封装
2) 元件封装的分类 元件的封装形式可以分成两大类，即插入式封装(THT, Through Hole Technology)和表面贴片式封装(SMT，Surface Mounted Technology)。 (1) THT封装。将元件安置在板子的一面，将引脚焊在 另一面上，这种技术称为插入式(THT)封装技术。由于要为 这种元件每个引脚钻一个孔，因此实质上占掉了PCB板两面 的空间，并且焊盘也比较大。但是，THT元件和SMT元件相 比较，它与PCB的连接性比较好。像插座这类元件需要承受 一定的压力，所以通常它们都是THT封装的。 图6.5所示是常见的THT封装元件外形图，它们分别是 S(Single In-line Package)、DIP (Dual In-line Package)和三端 调压器。
6.1.2 印刷电路板的分类 1. 按绝缘基材分 按照绝缘基材的不同，印刷电路板可分为刚性印刷电路
板、挠性印刷电路板和刚挠结合印刷电路板。 1) 刚性印刷电路板 刚性印刷电路板具有一定的机械强度，用它制成的部件
具有一定的抗弯能力，在使用时处于平展状态。一般电子设 备中使用的都是刚性印刷电路板。
2) 挠性印刷电路板 挠性印刷电路板又称软性电路板，是用挠性基材制成的 电路板，即FPC。其主要特点是：可弯曲折叠，能方便地在 三维空间装连，减小了电子整机设备的体积；质量轻，配线 一致性好，使电子整机设备的可靠性得到提高。 3) 刚挠结合印刷电路板 刚挠结合印刷电路板是利用挠性基材并在不同区域与刚 性基材结合而制成的印刷电路板。挠性基材和刚性基材上的 导电图形通常是互连的。使用挠性印刷电路板和刚挠结合印 刷电路板可以连接不同平面内的电路，可以折叠、卷曲、弯 曲，也可以连接活动部件，实现三维布线。