PCB设计基础Altium-Designer.ppt
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1、一、教学回顾n1、原理图编辑器、工具栏的使用等;n2、简单原理图设计;n3、层次原理图设计;第第7 7章章 PCB设计基础一设计基础一n二、教学内容:二、教学内容:1、PCB设计的基本原则设计的基本原则 n2、PCB的设计流程的设计流程 n3、利用向导创建、利用向导创建PCB n4、设置、设置PCB设计参数设计参数 n5、导入网络表、导入网络表n三、教学要求:三、教学要求:n1熟练掌握设计流程及基本原则;熟练掌握设计流程及基本原则;n2、熟练掌握利用向导创建、熟练掌握利用向导创建PCB 文件。文件。一、一、 PCB板的分类与结构板的分类与结构nPCB根据电路板的结构可以分为单面板根据电路板的结
2、构可以分为单面板(Signal Layer)PCB、双层板、双层板(Double Layer)PCB和多层板和多层板(Multi Layer)PCB 3种。种。n单面板单面板即只有一个导电层,在这个层中包含焊盘及印即只有一个导电层,在这个层中包含焊盘及印制导线,这一层也称作焊接面,另外一面则称为元件制导线,这一层也称作焊接面,另外一面则称为元件面。单面板的成本较低,但由于所有导线集中在一个面。单面板的成本较低,但由于所有导线集中在一个面中,所以很难满足复杂连接的布线要求。适用于线面中,所以很难满足复杂连接的布线要求。适用于线路简单及对成本敏感的场合,如果存在一些无法布通路简单及对成本敏感的场合
3、,如果存在一些无法布通的网络,通常可以采用导线跨接的方法。的网络,通常可以采用导线跨接的方法。四、教学过程四、教学过程n双层板双层板,是一种包括顶层,是一种包括顶层(Top Layer)和和底层底层(Bottom Layer)的电路板,的电路板,双面双面都都有覆铜,都可以有覆铜,都可以布线布线。通常情况下,元件。通常情况下,元件一般处于顶层一侧,顶层和底层的电气连一般处于顶层一侧,顶层和底层的电气连接通过焊盘或过孔实现,无论是焊盘还是接通过焊盘或过孔实现,无论是焊盘还是过孔都进行了内壁的金属化处理。相对于过孔都进行了内壁的金属化处理。相对于单面板而言,两面布线极大地提高了布线单面板而言,两面布
4、线极大地提高了布线的灵活性和布通率,可以适应高度复杂的的灵活性和布通率,可以适应高度复杂的电气连接的要求,双面板在目前应用最为电气连接的要求,双面板在目前应用最为广泛。广泛。n多层板多层板是在顶层和底层之间加上若干中间层构成,是在顶层和底层之间加上若干中间层构成,中间层包含电源层或信号层,各层间通过焊盘或过中间层包含电源层或信号层,各层间通过焊盘或过孔实现互连。多层板适用于制作复杂的或有特殊要孔实现互连。多层板适用于制作复杂的或有特殊要求的电路板。多层板包括顶层求的电路板。多层板包括顶层(Top Layer)、底层、底层(Bottom Layer)、中间层、中间层(MidLayer)及电源及电
5、源接接地层地层(Internal Plane)等,层与层之间是绝缘层,等,层与层之间是绝缘层,绝缘层用于隔离电源层和布线层,绝缘层的材料要绝缘层用于隔离电源层和布线层,绝缘层的材料要求有良好的绝缘性能、可挠性及耐热性等。求有良好的绝缘性能、可挠性及耐热性等。2、 PCB板的组成板的组成 n PCB 板包含一系列元器件、由印刷电板包含一系列元器件、由印刷电路板材料支持并通过铜箔层进行电气连接路板材料支持并通过铜箔层进行电气连接的电路板,首先来认识一些重要的组成部的电路板,首先来认识一些重要的组成部分。分。n1)、元器件图形符号:元器件图形符号: 元器件的参数、封装外形,用白色文字印刷在元器件的参
6、数、封装外形,用白色文字印刷在PCB板板上的丝印层上的丝印层(overlay)。 PCB中元器件主要有元器件图形(即封装外形)、焊中元器件主要有元器件图形(即封装外形)、焊盘及元器件属性三部分组成。盘及元器件属性三部分组成。元器件属性元器件属性元器件图形元器件图形焊盘焊盘n元器件图形:元器件图形:一般是印刷在顶层丝印层(一般是印刷在顶层丝印层(Top Overlay)或底层丝印层(或底层丝印层(Bottom Overlay)上的图形,无电气意义。上的图形,无电气意义。电路原理图中的元器件与电路原理图中的元器件与PCBPCB中的元器件是中的元器件是一一对应一一对应的。的。元器件焊盘元器件焊盘元器
7、件封装元器件封装DIP8封装封装元器件序号元器件序号元器件名称元器件名称元器件管脚元器件管脚元器件图形元器件图形2)、导线导线/飞线飞线: 在在PCB设计中,线有二种设计中,线有二种: 一种称一种称铜膜走线铜膜走线,也叫导线,也叫导线,用于连接各个焊盘用于连接各个焊盘; 一种叫一种叫飞线飞线,也叫也叫 预拉线预拉线.飞线是系统生成用来飞线是系统生成用来指引布线的一种连线指引布线的一种连线.飞线飞线已布好已布好的线的线3)、)、焊盘焊盘: 主要用于固定元器件,也可用来作为信号进主要用于固定元器件,也可用来作为信号进入元器件的组成部分。入元器件的组成部分。n 焊盘的标准形状有焊盘的标准形状有3种,
8、即圆形种,即圆形(Round)、方、方形形(Rectangle)和八角形和八角形(Octagonal),可以根据,可以根据需要进行自定义。需要进行自定义。4)、)、过孔过孔: 在多层电路板中,为实现元器件之间信号的相同,在多层电路板中,为实现元器件之间信号的相同,通常需要在导线上设置过孔。通常需要在导线上设置过孔。 注意:过孔用于实现注意:过孔用于实现不同工作层间的电气连接,不同工作层间的电气连接,与与元件引脚的焊接及固定无关。元件引脚的焊接及固定无关。 过孔分为三种:过孔分为三种: 从顶层贯穿至底层的称为从顶层贯穿至底层的称为穿透式过孔穿透式过孔; 只实现顶层或底层与中间层连接的过孔称为只实
9、现顶层或底层与中间层连接的过孔称为盲孔盲孔; 只实现中间层连接,而没有穿透顶层或底层的过孔称为只实现中间层连接,而没有穿透顶层或底层的过孔称为埋埋孔孔。 过孔只有圆形,主要有两个参数:即孔径大小过孔只有圆形,主要有两个参数:即孔径大小(Hole Size)和过孔直径和过孔直径(Diameter),如图,如图8.2所示。所示。图8.2 过孔的形状和尺寸顶层铜箔顶层铜箔底层铜箔底层铜箔中间沉铜中间沉铜5)、)、敷铜敷铜: 在电路板中需要的部位敷铜,可以减少电路阻抗,在电路板中需要的部位敷铜,可以减少电路阻抗,改善电路性能。改善电路性能。6)、绝缘材料板()、绝缘材料板(机械层机械层):): 是是P
10、CB的基板,用来作为安装元器件时的支撑的基板,用来作为安装元器件时的支撑物。物。7)、助焊膜:)、助焊膜: 涂于焊盘上,提高可焊性的一层涂料膜。涂于焊盘上,提高可焊性的一层涂料膜。8)、阻焊膜:)、阻焊膜: 涂在焊盘以外的各部位,用于阻止这些部位上涂在焊盘以外的各部位,用于阻止这些部位上锡,防止波峰焊时产生桥接现象,提高焊接质量。锡,防止波峰焊时产生桥接现象,提高焊接质量。3. 元件封装元件封装n1). 元件封装的分类元件封装的分类n 元件的封装可以分为针脚式封装和表面粘贴式(SMT)封装两大类。(1)插针式封装插针式封装 插针式封装是针对插针类元件的,针脚类元件焊接时先要插针式封装是针对插针
11、类元件的,针脚类元件焊接时先要将元件针脚插入焊盘导孔中,然后再焊锡。由于焊点导孔贯将元件针脚插入焊盘导孔中,然后再焊锡。由于焊点导孔贯穿整个电路板,所以在其焊盘的属性对话框中,穿整个电路板,所以在其焊盘的属性对话框中,Layer板层属板层属性必须为性必须为Multi Layer。(2)表面粘贴式封装表面粘贴式封装 表面粘贴式封装的焊盘只限于表面板层,即表面粘贴式封装的焊盘只限于表面板层,即顶层顶层或或底层底层。在其焊盘的属性对话框中,在其焊盘的属性对话框中,Layer板层属性必须为单一表面。板层属性必须为单一表面。2)、常用元件的封装)、常用元件的封装常用的分立元件封装有:常用的分立元件封装有
12、:n 二极管类二极管类(DIODE-0.5DIODE-0.7)、n 极性和非极性电容类极性和非极性电容类(RB5-10.5RB7.6-15、RAD-0.1RAD-0.4)、n 电阻类电阻类(AXIAL-0.3AXIAL-1.0)和可变电阻类和可变电阻类(VR1VR5)、n 集成电路有集成电路有DIP-xxx封装和封装和SIL-xxx封装。封装。3)、元件封装的编号)、元件封装的编号 元件封装的编号原则:元件封装的编号原则: 元件类型焊盘距离元件类型焊盘距离(焊盘数焊盘数)元件外形尺寸元件外形尺寸 例如:例如:(1)、电阻的封装为)、电阻的封装为AXIAL-0.4, 表示此元件封装为轴状,两焊盘
13、间的距离为表示此元件封装为轴状,两焊盘间的距离为400mil(100mil=2.54mm);(2)、极性电容类元件封装)、极性电容类元件封装RB7.6-15 表示引脚间距为表示引脚间距为7.6mm,元件直径为,元件直径为15mm;(3)、)、DIP-24 表示双列直插式元件封装,表示双列直插式元件封装,24个焊盘引脚。个焊盘引脚。二极管封装形式二极管封装形式 电解电容封装形式电解电容封装形式 无极性电容封装形式无极性电容封装形式 电阻封装形式电阻封装形式元件封装图元件封装图元件封装图元件封装图集成电路封装形式集成电路封装形式(双排直插双排直插) (单排直插单排直插) 小功率晶体封装形式小功率晶
14、体封装形式 电位器封装形式电位器封装形式图图8.11 常用元件的封装常用元件的封装 XTAL1 XTAL1(晶振类)(晶振类) VR5VR5(电位器类)(电位器类) SIP-8SIP-8(单列直插类)(单列直插类) d FUSE(保险管)(保险管) DB9/MDB9/M(D D型连接器)型连接器) TO-92BTO-92B(小功率三极(小功率三极管)管) LCC16 LCC16(贴片元件类)(贴片元件类) DIP-16DIP-16(双列直插类)(双列直插类) TO-220TO-220(三极管类)(三极管类) 元件封装图元件封装图4、 PCB工作层简介 在在Protel 2004的的PCB编辑器
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