最新[教育]第5章 印制电路板设计初步

第5章 印制电路板设计初步 图5-2 Protel99 SE PCB编辑器窗口
第5章 印制电路板设计初步
● 通过上述方式创建的PCB文件没有自动生成印 制板的边框，只适用于创建非标准尺寸印制板。对于 标准规格印制板，如对于ISA、PCI总线扩展卡来说， 最好通过“Printed Circuit Board Wizard”(印制板向导) 创建标准尺寸的PCB文件，然后通过原理图编辑器窗 口内的“Update PCB…(更新PCB)”命令，把原理图中 元件封装图、电气连接直接装入PCB文件内。
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5.2 Protel99 SE PCB的启动及界面认识
5.2.1 启动PCB编辑器 1．创建新的PCB文件 在Protel99 SE状态下，可通过如下方式之一创建新
的PCB文件，进入PCB编辑状态： ● 任何时候，单击“File”菜单下的“New”命令，
在图1-6所示窗口内直接双击“PCB Document”(PCB文 档)文件图标，即可创建新的、空白的PCB文件，进入 印制板编辑状态，如图5-2所示。
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在多层电路板中，层与层之间的电气连接通过元 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(经特定工艺处理后，不会造成短路)，以方 便钻孔加工。图5-1(c)所示的四层板中，给出了五种不 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)，这样该金属化过孔就不 会与地线层相连。
使用环氧树脂粘结的玻璃布覆铜箔层压板称为覆 铜箔环氧玻璃布层压板。这是目前使用最广泛的印制 电路板材料之一，它具有良好的电气和机械性能，耐 热，膨胀系数小，尺寸稳定，可在较高温度下使用， 可广泛用作各种电子设备、仪器的印制电路板。
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使用聚四氟乙烯树脂粘结的玻璃布覆铜箔层压板称为覆 铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层 压板介电性能好(介质损耗小、介电常数低)，耐高温(工作温 度范围宽)，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。
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。
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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 用作收音机、电视机以及其他低频电子设备计初步
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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，于是就出现了多层印制板。在多 层印制板中，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、 下两层之间还有内电源层、内地线层，如图5-1(c)所示。在 多层印制板中，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。多层印制板可布线层 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。
有关通过“Printed Circuit Board Wizard”(印制电路 板向导)创建新PCB文件的操作过程在第6章中将做详细 介绍。
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5.2.2 PCB编辑器界面 Protel99 SE印制板编辑窗口如图5-2所示，菜单栏内包含
了 “ File”( 文 件 ) 、 “ Edit”( 编 辑 ) 、 “ View”( 浏 览 ) 、 “Place”(放置)、“Design”(设计)、“Tools”(工具)、“Auto Route”(自动布线)等，这些菜单命令的用途随后会逐一介绍。
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第5章 印制电路板设计初步
5.1 印制板设计基础
5.1.1 印制板种类及结构 印制板种类很多，根据导电层数的不同，可将印
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；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，主要用于连接可 移动部件，例如DVD机内激光头与电路板之间就通过 挠性印制电缆连接。
与原理图编辑器相似，在印制板编辑、设计过程中，除 了可使用菜单命令操作外，PCB编辑器也将一系列常用的菜 单命令以工具“按钮”形式罗列在“工具栏”内，用鼠标单 击“工具栏”上的某一“工具”按钮，即可迅速执行相应的 操作，使用起来方便、快捷。PCB编辑器提供了主工具栏 (Main Toolbar)、放置工具(Placement Tools)栏(窗)。必要时可 通过“View”菜单下的“Toolbars”命令打开或关闭这些工具 栏(窗)。缺省时这两个工具栏均处于打开状态。
此外，对防火有特殊要求的电子设备，如计算机主机电 源，使用的印制板材料还必须具有阻燃或自熄性能。
覆铜箔层压板有时也简称为覆铜板，主要性能指标有基 板厚度、铜箔厚度、铜膜抗剥强度、翘曲度、介电常数、介 质损耗角正切等，常用纸质、玻璃布覆铜箔层压板厚度为 1.5～2.0 mm，铜箔厚度为35～50 μm。
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5.1.2 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。使 用粘结树脂将纸或玻璃布粘在一起，然后经过加热、 加压工艺处理就形成了纸质覆铜箔层压板和玻璃布覆 铜箔层压板。
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。