第5章 印制电路板设计基础(new).ppt

第5章 印制电路板设计基础 5.1 印制电路板概述 5.2 PCB图设计流程 5.3 Protel99 SE PCB的启动及窗口认识 5.4手工设计单面印制板——Protel99 SE PCB基本操作 5.5 创建元件封装 5.1 印制电路板概述 1.为什么叫印制电路板? 印制板是印制线路板或印制电路板(Printed Circuit Board, 缩写为PCB)的简称，通过印制板上的印制导线、焊 盘及金属化过孔、敷铜区等导电图形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、元件轮廓线以及说明 性文字（如元件序号、型号）等均通过印制方法实现，因此 称为印制电路板。 2. 印制电路板制作过程 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、固定大尺寸元件以及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。 5.1.1 印制板种类及结构 印制板种类很多，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；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，如DVD机内激光头与电路板之间就通过挠性印制电缆连接。 单面板的结构如图5-1(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Protel99 SE 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Protel99 SE PCB编辑器中被称为“Top”（顶）层。 由于单面板结构简单，没有过孔，生产成本低，因此， 线路相对简单，工作频率较低的电子产品，如收录机、电视 机、计算机显示器等电路板一般采用单面板。尽管单面板生 产成本低，但单面板布线设计难度最大。原因是只能在一个 面上布线，布通率比双面板、多层板低；可利用的电磁屏蔽 手段也有限，电磁兼容性指标不易达到要求。 理论上，对于平面网孔电路，在单面板上布线的布通率 为100%；对于非平面网孔电路，在单面板上无法通过印制板 导线连接的少量导电图形可作用 “跨接线”连接，但跨接线数 目必须严格限制在一定的范围内，否则电路性能指标下降。 双面板的结构如图5-1(b)所示，基板的上下两面均覆 盖铜箔。因此，上、下两面都含有导电图形（焊盘、印制导 线及使上、下两面印制导线相连的金属化过孔）。在双面板 中，其中的一个面同样称为“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，成本略高。 但由于能两面走线，布线相对容易，布通率高。借助与 地线相连的敷铜区即可较好地解决电磁干扰问题，因此应用 范围很广，多数电子产品，如CVD机、单片机控制板等均采 用双面板结构。 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，于是就出现了多层板。在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5-1(c)所示。 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。 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。 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。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。 使用酚醛树脂粘结的纸质覆铜箔层压板称为覆铜箔