信息與通信第五章 電路CAD 印制電路板設(shè)計初步

《信息與通信第五章 電路CAD 印制電路板設(shè)計初步》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《信息與通信第五章 電路CAD 印制電路板設(shè)計初步（105頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第5章章印制電路板設(shè)計初步印制電路板設(shè)計初步5.1印制板設(shè)計基礎(chǔ)印制板設(shè)計基礎(chǔ)5.2Protel99PCB的啟動及窗口認(rèn)識的啟動及窗口認(rèn)識5.3手工設(shè)計單面印制板手工設(shè)計單面印制板Protel99PCB基本操作基本操作5.1印制板設(shè)計基礎(chǔ)印制板設(shè)計基礎(chǔ) 印制板也稱為印制線路板或印制電路板，通過印制板上的印制導(dǎo)線、焊盤及金屬化過孔實現(xiàn)元器件引腳之間的電氣連接。由于印制板上的導(dǎo)電圖形（如元件引腳焊盤、印制連線、過孔等）以及說明性文字（如元件輪廓、序號、型號）等均通過印制方法實現(xiàn)，因此稱為印制電路板。通過一定的工藝，在絕緣性能很高的基材上覆蓋一層導(dǎo)電性能良好的銅薄膜，就構(gòu)成了生產(chǎn)印制電路板所必需的

2、材料覆銅板。按電路要求，在覆銅板上刻蝕出導(dǎo)電圖形，并鉆出元件引腳安裝孔、實現(xiàn)電氣互連的過孔以及固定整個電路板所需的螺絲孔，就獲得了電子產(chǎn)品所需的印制電路板。5.1.1印制板種類及結(jié)構(gòu)印制板種類及結(jié)構(gòu) 印制板種類很多，根據(jù)導(dǎo)電層數(shù)目的不同，可以將印制板分為單面電路板（簡稱單面板）、雙面電路板（簡稱雙面板）和多層電路板；根據(jù)覆銅板基底材料的不同，又可將印制板分為紙質(zhì)覆銅箔層壓板和玻璃布覆銅箔層壓板兩大類。此外，采用撓性塑料作基底的印制板稱為撓性印制板，常用做印制電纜。單面板的結(jié)構(gòu)如圖5-1(a)所示，所用的覆銅板只有一面敷銅箔，另一面空白，因而也只能在敷銅箔面上制作導(dǎo)電圖形。單面板上的導(dǎo)電圖形主要

3、包括固定、連接元件引腳的焊盤和實現(xiàn)元件引腳互連的印制導(dǎo)線，該面稱為“焊錫面”在Protel99 PCB編輯器中被稱為“Bottom”（底）層。沒有銅膜的一面用于安放元件，因此該面稱為“元件面”在Protel99 PCB編輯器中被稱為“Top”（頂）層。(a)圖5-1 單面、雙面及多面印制電路板剖面(b)圖5-1 單面、雙面及多面印制電路板剖面(c)圖5-1 單面、雙面及多面印制電路板剖面 雙面板的結(jié)構(gòu)如圖5-1(b)所示，基板的上下兩面均覆蓋銅箔。因此，上、下兩面都含有導(dǎo)電圖形，導(dǎo)電圖形中除了焊盤、印制導(dǎo)線外，還有用于使上、下兩面印制導(dǎo)線相連的金屬化過孔。在雙面板中，元件也只安裝在其中的一個面

4、上，該面同樣稱為“元件面”，另一面稱為“焊錫面”。在雙面板中，需要制作連接上、下面印制導(dǎo)線的金屬化過孔，生產(chǎn)工藝流程比單面板多，成本高。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，元器件集成度越來越高，引腳數(shù)目迅速增加，電路圖中元器件連接關(guān)系越來越復(fù)雜。此外，器件工作頻率也越來越高，雙面板已不能滿足布線和電磁屏蔽要求，于是就出現(xiàn)了多層板。在多層板中導(dǎo)電層的數(shù)目一般為4、6、8、10等，例如在四層板中，上、下面（層）是信號層（信號線布線層），在上、下兩層之間還有電源層和地線層，如圖5-1(c)所示。在多層板中，可充分利用電路板的多層結(jié)構(gòu)解決電磁干擾問題，提高了電路系統(tǒng)的可靠性；由于可布線層數(shù)多，走線方便，布通率

5、高，連線短，印制板面積也較?。ㄓ≈茖?dǎo)線占用面積?。?，目前計算機設(shè)備，如主機板、內(nèi)存條、顯示卡等均采用4或6層印制電路板。在多層電路板中，層與層之間的電氣連接通過元件引腳焊盤和金屬化過孔實現(xiàn)，除了元件引腳焊盤孔外，用于實現(xiàn)不同層電氣互連的金屬化過孔最好貫穿整個電路板，以方便鉆孔加工，在經(jīng)過特定工藝處理后，不會造成短路。在如圖5-1(c)所示的四層板中，給出五個不同類型的金屬化過孔。例如，用于元件面上印制導(dǎo)線與電源層相連的金屬化過孔中，為了避免與地線層相連，在該過孔經(jīng)過的地線層上少了一個比過孔大的銅環(huán)（很容易通過刻蝕工藝實現(xiàn)）。5.1.2印制板材料印制板材料 根據(jù)覆銅板基底材料的不同，可以將印制板

6、分為紙質(zhì)覆銅箔層壓板和玻璃布覆銅箔層壓板兩大類。它們都是使用粘結(jié)樹脂將紙或玻璃布粘在一起，然后經(jīng)過加熱、加壓工藝處理而成。目前常用的粘結(jié)樹脂主要有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯樹脂三種。使用酚醛樹脂粘結(jié)的紙質(zhì)覆銅箔層壓板稱為覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板，其特點是成本低，主要用作收音機、電視機以及其他電子設(shè)備的印制電路板。使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)的紙質(zhì)覆銅箔層壓板稱為覆銅箔環(huán)氧紙質(zhì)層壓板。覆銅箔環(huán)氧紙質(zhì)層壓板的電氣性能和機械性能均比覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板好，也主要用在收音機、電視機以及其他低頻電子設(shè)備中。使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)的玻璃布覆銅箔層壓板稱為覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板。這是目前使用最廣泛的印制電路板材料之一，它具有

7、良好的電氣和機械性能，耐熱，尺寸穩(wěn)定性好，可在較高溫度下使用。因此，廣泛用作各種電子設(shè)備、儀器的印制電路板。使用聚四氟乙烯樹脂粘結(jié)的玻璃布覆銅箔層壓板稱為覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板。由于其介電性能好（介質(zhì)損耗小、介電常數(shù)低），耐高溫（工作溫度范圍寬），耐潮濕（可以在潮濕環(huán)境下使用），耐酸、堿（即化學(xué)穩(wěn)定性高），是制作高頻、微波電子設(shè)備印制電路板的理想材料，只是價格較高。5.2Protel99PCB的啟動及窗口的啟動及窗口認(rèn)識認(rèn)識 在Protel99狀態(tài)下，單擊“File”菜單下的“New”命令，然后在彈出窗口中直接雙擊“PCB Document”（PCB文檔）文件圖標(biāo)，即可創(chuàng)建新的PCB文件

8、并打開印制板編輯器。當(dāng)然，如果設(shè)計文件包(.ddb)內(nèi)已經(jīng)含有PCB文件，在“設(shè)計文件管理器”窗口內(nèi)直接單擊相應(yīng)文件夾下的PCB文件圖標(biāo)來打開PCB編輯器，并進入對應(yīng)PCB文件的編輯狀態(tài)。Protel99印制板編輯窗口如圖5-2所示，菜單欄內(nèi)包含了“File”（文件）、“Edit”（編輯）、“View”（瀏覽）、“Place”（放置）、“Design”（設(shè)計）、“Tools”（工具）、“Auto Route”（自動布線）等，這些菜單命令的用途將在后續(xù)操作中逐一介紹。圖圖5-2 Protel99 PCB編輯器窗口編輯器窗口 與電原理圖編輯器相似，在印制板編輯、設(shè)計過程中，除了可以使用菜單命令操作

9、外，PCB編輯器也將一系列常用的菜單命令以工具按鈕形式羅列在“工具欄”內(nèi)，用鼠標(biāo)單擊“工具欄”上的某一“工具”按鈕，即可迅速執(zhí)行相應(yīng)的操作。PCB編輯器提供了主工具欄（Main Toolbar）、放置工具（Placement Tools）欄（窗）。必要時可通過“View”菜單下的“Toolbars”命令打開或關(guān)閉（缺省時這兩個工具欄均處于打開狀態(tài)）這些工具欄（窗）。主工具欄（窗）內(nèi)有關(guān)工具的作用與SCH編輯器主工具欄的相同或相近，在此不再介紹。放置工具欄內(nèi)的工具名稱如圖5-3所示。圖圖5-3 放置工具窗口內(nèi)的工具放置工具窗口內(nèi)的工具 啟動后，PCB編輯區(qū)內(nèi)顯示的柵格線是第二柵格線，大小為100

10、0 mil，即25.4 mm。在編輯區(qū)下方顯示目前已打開的工作層和當(dāng)前所處的工作層。PCB瀏覽窗（Browse PCB）內(nèi)顯示的信息及按鈕種類與瀏覽對象有關(guān)，如圖5-4所示，單擊瀏覽對象選擇框下拉按鈕，即可選擇相應(yīng)的瀏覽對象，如Library(元件封裝庫)、Components（元件）、Nets（節(jié)點）、“Net Classes”（節(jié)點組）、“Component Classes”（元件組）、“Violations”（違反設(shè)計規(guī)則）等。圖圖5-4 不同瀏覽對象對應(yīng)的瀏覽不同瀏覽對象對應(yīng)的瀏覽窗窗 瀏覽對象的選擇與當(dāng)前的操作狀態(tài)有關(guān)，例如在手工放置元件封裝圖時，可選擇“Library”作為瀏覽對象

11、（如圖5-2所示）；在手工調(diào)整元件布局過程中，可選擇“Components”（元件）作為瀏覽對象；在手工調(diào)整布線過程中，可選擇“Nets”（節(jié)點）作為瀏覽對象；在元件組管理操作（如在組內(nèi)增加或刪除元件）過程中，可選擇“Component Classes”（元件組）作為瀏覽對象；在節(jié)點組管理操作（如在組內(nèi)增加或刪除節(jié)點）過程中，可選擇“Net Classes”（節(jié)點組）作為瀏覽對象；而糾正設(shè)計錯誤時，可以選擇“Violations”（違反設(shè)計規(guī)則）作為瀏覽對象。PCB編輯器內(nèi)工具欄的位置也可移動，例如將鼠標(biāo)移到工具欄上的空白位置，按下鼠標(biāo)左鍵不放，移動鼠標(biāo)器，即可移動工具欄位置。當(dāng)工具欄移到工作

12、區(qū)內(nèi)時就會自動變成“工具窗”；反之，將“工具窗”移到工作區(qū)邊框時又會自動變成工具欄。在Protel99 PCB編輯器中，可以選擇英制（單位為mil）或公制（單位為mm）兩種長度計量單位，彼此之間的換算關(guān)系如下：1 mil=0.0254 mm 10 mil=0.254 mm 100 mil=2.54 mm 1000 mil（1英寸）=25.4 mm 5.3手工設(shè)計單面印制板手工設(shè)計單面印制板Protel99PCB基本操作基本操作 為了便于理解PCB編輯器的基本概念,掌握PCB設(shè)計的基本操作方法，下面以手工設(shè)計如圖2-35所示的電路的印制板為例，介紹Protel99 PCB印制板編輯器的基本操作。

13、如圖2-35所示的電路很簡單，元件數(shù)量少，完全可以使用單面板，并假設(shè)元件 尺 寸 也 不 大，電 路 板 尺 寸 為 2 0 0 0 mil1500 mil（相當(dāng)于50.8 mm38.1 mm）。5.3.1工作參數(shù)的設(shè)置與電路板尺寸工作參數(shù)的設(shè)置與電路板尺寸規(guī)劃規(guī)劃 1.設(shè)置工作層設(shè)置工作層 執(zhí) 行“D e s i g n”菜 單 下 的“O p t i o n s”命 令，并 在 彈 出 的“Document Options”（文檔選項）窗內(nèi)，單擊“Layers”標(biāo)簽（如圖5-5所示），選擇工作層。圖圖5-5 選擇選擇 PCB編輯器的工作層編輯器的工作層 各層含義如下：1)Signal La

14、yers（信號層）Protel99 PCB編輯器最多支持以下16個信號層：Top，即頂層，也稱為元件面，是元器件的安裝面。在單面板中不能在元件面內(nèi)布線，只有在雙面或多面板中才允許在元件面內(nèi)進行少量布線。在單面板中，由于元件面內(nèi)沒有印制導(dǎo)線，表面安裝元件只能安裝在焊錫面上；而在多面板中，包括表面安裝元件在內(nèi)的所有元件，應(yīng)盡可能安裝在元件面上，但表面安裝元件也可以安裝在焊錫面上。Bottom，即底層，也稱為焊錫面，主要用于布線。焊錫面是單面板中惟一可用的布線層，同時也是雙面、多面板的主要布線層。Mid1Mid14是中間信號層，主要用于放置信號線。只有5層以上電路板才需要在中間信號層內(nèi)布線。2)In

15、ternal Plane（內(nèi)電源/地線層）Protel99 PCB編輯器最多支持4個內(nèi)電源/地線層，主要用于放置電源/地線網(wǎng)絡(luò)。在3層以上電路板中，信號層內(nèi)需要與電源或地線相連的印制導(dǎo)線可通過元件引腳焊盤或過孔與內(nèi)電源/地線層相連，從而極大地減少了電源/地線的連線長度。另一方面，在多層電路板中，充分利用內(nèi)地線層對電路板中容易產(chǎn)生輻射或受干擾部分進行屏蔽。在單面板和雙面板中，電源線/地線與信號線在同一層內(nèi)走線，因此也就不存在內(nèi)電源/地線層。3)Mechanical（機械層）機械層沒有電氣特性，主要用于放置電路板一些關(guān)鍵部位的注標(biāo)尺寸信息、印制板邊框以及電路板生產(chǎn)過程中所需的對準(zhǔn)孔（但印制電路板上

16、固定大功率元件所需的螺絲孔以及電路板安裝、固定所需的螺絲孔一般以孤立焊盤形式出現(xiàn)，這樣焊盤的銅環(huán)可作墊片使用，另外對于需要接地的，如三端穩(wěn)壓器散片的固定螺絲孔焊盤可直接放在接地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處）。打印時往往與其他層套疊打印，以便對準(zhǔn)。Protel99允許同時使用4個機械層，但一般只需使用12個機械層。例如，將對準(zhǔn)孔、印制板邊框等放在機械層4（Mech 4）內(nèi)（打印時，一般需要與其他層套疊打印，以便對準(zhǔn)）；而注標(biāo)尺寸、注釋文字等放在機械層1內(nèi)，打印時不一定需要套疊打印。4)Drill Layers（鉆孔層）該層主要用于繪制鉆孔圖以及孔位信息。5)Silkscreen（絲印層）通過絲網(wǎng)印刷方式將元件外形

17、、序號以及其他說明文字印制在元件面或焊錫面上，以方便電路板生產(chǎn)過程的插件（包括表面封裝元件的貼片）以及日后產(chǎn)品的維修操作。絲印層一般放在頂層（Top），對于故障率較高、需要經(jīng)常維修的電子產(chǎn)品，如電視機、計算機顯示器、打印機等的主機板在元件面和焊錫面內(nèi)均可設(shè)置絲印層。6)Solder Mask（阻焊層）設(shè)置阻焊層的目的是為了防止進行波峰焊接時，連線、填充區(qū)、敷銅區(qū)等不需焊接的地方也粘上焊錫。在電路板上，除了需要焊接的地方（主要是元件引腳焊盤、連線焊盤）外，均涂上一層阻焊漆（阻焊漆一般呈綠色或黃色）。7)Paste Mask（焊錫膏層）設(shè)置焊錫膏層的目的是為了便于貼片式元器件的安裝。隨著集成電路技

18、術(shù)的飛速進步，電子產(chǎn)品體積越來越小，傳統(tǒng)穿通式集成電路芯片封裝方式，如雙列直插式（DIP）、單列直插式（SIP）、引腳網(wǎng)格陣列（PGA）等芯片封裝方式已明顯不適應(yīng)電子產(chǎn)品小型化、微型化要求。8)Other（其他）圖5-5中的“Other”設(shè)置框包括以下各項：Keep Out Layer，即禁止布線層。Multi Layer，允許或禁止在屏幕上顯示各層信息。Visible Grid，可視柵格線（點）開/關(guān)。Pad Holes，焊盤孔顯示開/關(guān)。Via Holes，金屬化過孔的孔徑顯示開/關(guān)。Conne，“飛線”顯示開/關(guān)。DRC Error，設(shè)計規(guī)則檢查開/關(guān)。2.設(shè)置可視柵格大小及格點鎖定設(shè)置

19、可視柵格大小及格點鎖定距離距離 執(zhí)行“Design”菜單下的“Options”命令，并在彈出的“Document Options”（文檔選項）窗內(nèi)，單擊“Options”標(biāo)簽（如圖5-6所示），選擇可視柵格大小、形狀以及鎖定格點距離等。圖圖5-6 設(shè)置設(shè)置PCB編輯區(qū)可視格點大小編輯區(qū)可視格點大小 第一組可視格點間距缺省值為20 mil，第二組可視格點間距缺省值為1000 mil；可視格點形狀可以選擇線（Line）或點（Dot）形式。格點鎖定距離為20 mil，電氣格點自動搜索范圍缺省值為8 mil。在以集成電路為主的電路板中，為了便于在集成電路引腳之間走線，可將格點鎖定距離設(shè)為10 mil，

20、相應(yīng)的電氣格點自動搜索半徑設(shè)為4 mil。格點鎖定距離（Snap）的選擇與最小布線寬度及間距有關(guān)。例如，當(dāng)最小布線寬度為d1,最小布線間距為d2時，可將格點鎖定距離設(shè)為（d1+d2）/2，這樣，連線時可保證最小線間距為d2。測量單位可以選擇公制（Metric）或英制（Imperial）。選擇公制時，所有尺寸以mm為單位；選擇英制時，以mil作單位。盡管我國采用公制，長度單位用mm，但由于元器件，如集成電路芯片尺寸、引腳間距等均以mil為單位，因此，選擇英制單位，操作更方便，定位更精確。3.選擇工作層、焊盤、過孔等在選擇工作層、焊盤、過孔等在屏幕上的顯示顏色屏幕上的顯示顏色 工作層、焊盤、過孔等

21、在屏幕上的顏色可以采用系統(tǒng)給定的缺省設(shè)置。在缺省狀態(tài)下，元件面為紅色，焊錫面為藍(lán)色。執(zhí) 行“T o o l s”菜 單 下 的“Preferences”命令，并在彈出的“Preferences”(特性選項)窗內(nèi)，單擊“Color”標(biāo)簽，如圖5-7所示，即可重新設(shè)置各工作層、焊盤、過孔等的顯示顏色。圖圖5-7 設(shè)置各層、焊盤、過孔等在屏幕上的顯示顏色設(shè)置各層、焊盤、過孔等在屏幕上的顯示顏色 將鼠標(biāo)移到相應(yīng)工作層顏色框內(nèi)，單擊左鍵，即可調(diào)出“Choose Color”（顏色選擇）配置窗，單擊其中某顏色后，再單擊“OK”按鈕關(guān)閉即可。單擊“Schemes”（方案）設(shè)置框內(nèi)的“Defaults”（缺省

22、）按鈕，即恢復(fù)所有工作層的缺省色；單擊“Classic”按鈕，即可按系統(tǒng)最佳配置設(shè)定工作層的顏色。4.選擇光標(biāo)形狀、移動方式等選擇光標(biāo)形狀、移動方式等 執(zhí) 行“T o o l s”菜 單 下 的“Preferences”命令，并在彈出的“Preferences”（特性選項）窗內(nèi)，單擊“Options”標(biāo)簽（如圖5-8所示），即可重新設(shè)置光標(biāo)形狀、屏幕自動更新方式等。圖圖5-8 設(shè)置光標(biāo)形狀、移動方式設(shè)置光標(biāo)形狀、移動方式 1)Editing（編輯設(shè)置）Snap To Center：對準(zhǔn)中心，缺省時處于禁止?fàn)顟B(tài)。Extend Selection：允許/禁止同時存在多個選擇框，缺省時處于允許狀態(tài)。

23、Remove Duplicate：禁止/允許自動刪除重復(fù)元件。Confirm Global：當(dāng)該項處于選中狀態(tài)時，修改操作對象前將給出提示信息。Rotation Step：設(shè)置旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)角，缺省時為90。Cursor Type：光標(biāo)形狀。2)Auto Pan屏幕自動移動方式設(shè)置 Style：選擇屏幕自動移動方式。Step Size：定義移動步長。Shift Step Size：定義按下Shift鍵不放時的移動步長。3)PCB在線功能設(shè)置 Online DRC：允許/禁止“設(shè)計規(guī)則”在線檢查。Loop Removal：是否清除回路布線。Interactive Routing Mode：選擇相

24、互作用布線模式。4)顯示方式設(shè)置 顯示方式選項較多，比較重要且常需要重新選擇的有：Highlight in Full：允許/禁止選取的圖元高亮度顯示充滿整個屏幕。Use Net Color For Highlight：設(shè)置是否使用網(wǎng)絡(luò)顏色顯示高亮度圖元。Single Layer Mode：設(shè)置是否只顯示當(dāng)前工作層。Redraw Layer：重新繪制工作層。Transparent Layer：設(shè)置透明顯示模式。5.3.2元件封裝庫的裝入元件封裝庫的裝入 PCB99元件封裝圖形庫存放在“Design Explorer 99LibraryPCB”文件夾內(nèi)三個不同的子目錄內(nèi)，其中Generic Foo

25、tprints文件夾中存放了通用元件封裝圖，Connectors文件夾中存放了連接類元件封裝圖，IPC Footprints文件夾中存放了IPC封裝元件圖。常用元器件封裝圖形存放在Design Explorer 99LibraryPCBGeneric FootprintsAdvpcb.ddb圖形庫文件中，因此在PCB編輯器中一般需要裝入Advpcb.ddb 元件封裝圖形庫，操作過程如下：(1)單擊“Browse PCB”按鈕，進入PCB編輯界面；在PCB編輯器窗口內(nèi)，單擊“Browse”（瀏覽）窗內(nèi)的下拉按鈕，選擇“Libraries”（元件封裝圖形庫）作為瀏覽對象。(2)如果元件庫列表窗內(nèi)沒

26、有列出所需元件封裝圖形庫，如PCB Footprints.lib，可單擊“Add/Remove”按鈕。在如圖5-9所示的“PCB Libraries”窗口內(nèi)，不斷單擊“搜尋（I）”下拉列表窗內(nèi)目錄，將Design Explorer 99LibraryPCBGeneric Footprints目錄作為當(dāng)前搜尋目錄，在PCB庫文件列表窗內(nèi)，尋找并單擊相應(yīng)的庫文件包，如Advpcb.ddb，再單擊“Add”按鈕，即可將指定圖形庫文件加入到元件封裝圖形庫列表中，然后再單擊“OK”按鈕，退出如圖5-9所示的“PCB Libraries”窗口。圖圖5-9 PCB Libraries管理窗口管理窗口 (3)

27、在PCB編輯器窗口的元件庫列 表 窗 內(nèi)，找 出 并 單 擊“P C B Footprints.lib”，將它作為當(dāng)前元件封裝圖形庫，庫內(nèi)的元件封裝圖形即顯示在“Components”（元件列表）窗內(nèi)。所謂元件封裝圖形，就是元件外輪廓形狀及引腳尺寸，它由元件引腳焊盤大小、相對位置及外輪廓形狀、尺寸等部分組成。圖5-10給出了電阻、電容、三極管和14引腳雙列直插式DIP14的封裝圖外形及各部分名稱。圖5-10 元件常見封裝圖舉例 5.3.3畫圖工具的使用畫圖工具的使用 裝入元件封裝圖形庫，設(shè)置工作層及有關(guān)參數(shù)后，不斷單擊主工具欄內(nèi)的“放大”按鈕，適當(dāng)放大編輯區(qū)，然后就可以在編輯區(qū)內(nèi)放置元件和連線

28、。1.放置元件放置元件 手工放置元件操作與后面介紹的元件手工布局操作要領(lǐng)相同，先確定電路中核心或?qū)Ψ胖梦恢糜刑厥庖蟮脑恢?。在如圖2-35所示的電路中，首先放置的元件應(yīng)該是9013三極管，序號為Q101，假設(shè)封裝形式為TO-92A。在PCB99編輯器中，放置元件的操作過程如下：(1)單擊“畫圖”工具欄內(nèi)的“放置元件”工具，在如圖5-11所示的窗內(nèi)，直接輸入元件的封裝形式、序號和注釋信息。封裝形式和序號不能省略，可在“注釋信息”文本盒內(nèi)輸入元件的型號，如“9013”或元件的大小，如“51”、“1k”等。但注釋信息并不必需，有時為了保密，故意不給出元件型號、大小，或制版時隱藏注釋信息。圖5-1

29、1 放置元件對話窗 如果操作者不能確定元件的封裝形式，可單擊圖 5-11中的“Browse”（瀏覽）按鈕。單擊“Browse”按鈕后，將出現(xiàn)如圖5-12所示的對話窗。圖圖5-12 瀏覽元件封裝形式瀏覽元件封裝形式 在元件列表窗內(nèi)單擊不同元件（或按鍵盤上的上、下光標(biāo)控制鍵），即可迅速觀察到庫內(nèi)元件的封裝圖，找到指定元件后，單擊“Close”按鈕，關(guān)閉瀏覽窗口，返回如圖5-11所示的放置元件對話窗。(2)然后單擊“OK”按鈕，所選元件的封裝圖即出現(xiàn)在PCB編輯區(qū)內(nèi)，如圖5-13所示。其實，在如圖5-2所示的“B r o w s e P C B”窗 口 中，在“Components”（元件列表）窗口

30、內(nèi)找出并單擊元件封裝圖（如TO-92A）后，再單擊“Components”（元件列表）窗口下的“Place”按鈕，將元件直接拖進PCB編輯區(qū)內(nèi)。這樣來完成元件放置操作會更簡單（這與在SCH編輯狀態(tài)下，放置元件的操作方法完全相同）。圖5-13 處于浮動狀態(tài)的元件封裝圖 (3)移動光標(biāo)，將元件移到適當(dāng)位置后，單擊鼠標(biāo)左鍵固定即可。在PCB中放置元件封裝圖的操作過程與在SCH編輯器中放置元件電氣圖形符號的操作過程基本相同，在元件未固定前，可按如下鍵移動元件位置：空格鍵：旋轉(zhuǎn)元件的方向。X鍵：使元件關(guān)于X對稱。Y鍵：使元件關(guān)于Y對稱。（這里需要說明的是：在PCB編輯器中，盡管可以通過X、Y鍵使處于激活

31、狀態(tài)的元件關(guān)于左右或上下對稱，但一般不能進行對稱操作，否則可能造成元件無法安裝。）按Tab鍵，激活元件屬性對話窗，以便修改元件序號、注釋信息等內(nèi)容。元件屬性對話窗如圖5-14所示。圖5-14 元件屬性對話窗 用同樣方法將電阻R101R104封裝圖（假設(shè)封裝形式為AXIAL0.5）、電容C101C103的封裝圖（假設(shè)封裝形式為RB.2/.4）放在三極管Q101附近，如圖5-15所示。圖5-15 放置元件后 2.連線前的準(zhǔn)備連線前的準(zhǔn)備進一步調(diào)整進一步調(diào)整元件位置元件位置 手工布局操作只是大致確定了各元件的相對位置，布線（無論是手工連線還是自動布線）前，要進一步調(diào)整元件位置，使元件在印制板上的排列

32、滿足下列要求：(1)為了方便自動插件操作，除個別特殊元件外，元件沿水平或垂直方向排列，且所有元件（至少是同類元件）在板上排列方向要一致，即所有電阻、IC芯片等必須橫排或豎排。(2)印制電路板上的元件，盡可能呈“井”字形排列，即垂直排列的元件，盡可能靠左或右對齊；水平排列的元件，必須靠上或下對齊。這樣不僅美觀，連線長度也短。(3)布線或連線前，所有引腳焊盤必須位于柵格點上，使連線與焊盤之間的夾角為135或180，以保證連線與元件引腳焊盤連接處的電阻最小。調(diào)整結(jié)果如圖5-16所示。圖5-16 調(diào)整元件位置后 3.放置印制導(dǎo)線放置印制導(dǎo)線 對于手工編輯來說，完成了元件位置的精確調(diào)整后，就可以進入布線

33、操作；對于自動布線來說，完成了元件位置的精確調(diào)整后，就可以進入預(yù)布線操作。手工布線操作過程如下：(1)選擇布線層：在PCB編輯器窗口下已打開的工作層列表中，單擊印制導(dǎo)線放置層。對于單面板來說，只能在Bottom Layer（即焊錫面）上連線。(2)執(zhí)行“Design”菜單下的“Rules”命令，單擊“Routing”標(biāo)簽，再單擊“Rule Classes”（規(guī)則類型）選項框內(nèi)的“Width Constraint”（布線寬度），即可顯示線寬設(shè)定狀態(tài)，如圖5-17所示。圖圖5-17 導(dǎo)線寬度設(shè)置導(dǎo)線寬度設(shè)置 線寬適用范圍一般是Board（即整個電路板），如果最小線寬與最大線寬相同，需要修改時，可單

34、擊圖5-17中的“Properties”按鈕，進入線寬設(shè)置對話窗，如圖5-18所示。在最大值、最小值窗口內(nèi)分別輸入最大線寬和最小線寬，并確定適用范圍后，單擊“OK”按鈕，返回如圖5-17所示的窗口，然后單擊“Close”按鈕。圖圖5-18 最大和最小線寬度設(shè)置最大和最小線寬度設(shè)置 (3)單擊放置工具欄內(nèi)的“放置導(dǎo)線”工具，然后按下Tab鍵，激活“Track Properties”（導(dǎo)線屬性）選項設(shè)置窗，如圖5-19所示。圖圖5-19 導(dǎo)線屬性設(shè)置窗導(dǎo)線屬性設(shè)置窗 (4)將光標(biāo)移到連線的起點，單擊鼠標(biāo)左鍵固定，移動光標(biāo)到印制導(dǎo)線轉(zhuǎn)折點，單擊鼠標(biāo)左鍵固定，再移動光標(biāo)到印制導(dǎo)線的終點，單擊鼠標(biāo)左鍵固

35、定，再單擊右鍵終止（但這時仍處于連線狀態(tài)，可以繼續(xù)放置其他印制導(dǎo)線。當(dāng)需要取消連線操作時，必須再單擊鼠標(biāo)右鍵或按下Esc鍵），即可畫出一條印制導(dǎo)線，如圖5-20所示。連線結(jié)束后的印制板如圖5-21所示。圖5-20 在焊錫面上繪制的一條導(dǎo)線 圖5-21 完成連線后的印制板 4.焊盤焊盤 焊盤也稱為連接盤，與元件相關(guān)，或者說焊盤是元件封裝圖的一部分。在印制板上，僅使用少量孤立焊盤，以便放置少量飛線、電源/地線或輸入/輸出信號線的連接盤以及大功率元件固定螺絲孔、印制板固定螺絲孔等。在Protel99 PCB編輯器中，元件引腳焊盤的大小、形狀均可重新設(shè)置。焊盤形狀可以是圓形、長方形、橢圓、八角形等，如

36、圖5-22所示。為了增加焊盤的附著力，在中等密度布線條件下，一般采用橢圓形或長圓形焊盤，因為在環(huán)寬相同的情況下，長圓形、橢圓形焊盤面積比圓形和方形大；在高密度布線情況下，常采用圓形或方形焊盤。圖5-22 常用焊盤形狀 對于DIP封裝的集成電路芯片來說，引腳間距為100 mil，在缺省狀態(tài)下，焊盤外徑為50 mil，即1.27 mm，引線孔徑為32 mil，即0.81 mm，當(dāng)需要在引腳間走一連線時，最小線寬可取20 mil，即0.508 mm，這時印制導(dǎo)線與焊盤之間的最小距離為15 mil。在高密度布線情況下，當(dāng)最小線寬為10 mil，最小間距也是10 mil時，可以在引腳間走兩條印制導(dǎo)線。焊

37、盤直徑與引線孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸如表5-1所示。表5-1 最小焊盤直徑與引線孔直徑關(guān)系表引線孔直徑 最小焊盤直徑0.40.50.60.80.91.01.31.62.0高精度0.80.91.01.21.31.41.72.22.5普通精度1.01.01.21.41.51.61.82.53.0低精度1.21.21.51.82.02.53.03.54.0 大功率元件固定螺絲孔、印制板固定螺絲孔焊盤尺寸與固定螺絲尺寸有關(guān)（一般均采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的螺絲、螺帽）。為了使印制導(dǎo)線與焊盤、過孔的連接處過渡圓滑，避免出現(xiàn)尖角，在完成布線后，可在焊盤、過孔與導(dǎo)線連接處采用淚滴焊盤或淚滴過孔。下面以在圖5-21中增加電源/地線連接

38、盤、輸入/輸出信號連接盤為例，介紹放置、編輯焊盤的操作方法:(1)單擊“放置工具”欄內(nèi)的“焊盤”工具，然后按下Tab鍵，激活“Pad Properties”（焊盤屬性）選項設(shè)置窗，如圖5-23所示。圖5-23 焊盤屬性設(shè)置窗 X-Size、Y-Size的大小決定了焊盤的外形尺寸。Shape：焊盤形狀。Hole Size：焊盤引線孔直徑。Layer：對于單面板來說，焊盤可以放在“Bottom Layer”（焊錫面）上，也可以放在“Multi Layer”（多層）上。(2)移動光標(biāo)到指定位置后，單擊左鍵固定即可。重復(fù)焊盤放置操作，即可連續(xù)放置其他的焊盤，結(jié)果如圖5-24所示。在放置焊盤操作過程中，

39、焊盤的中心必須位于與它相連的印制導(dǎo)線中心上，否則不能保證焊盤與印制導(dǎo)線之間可靠連接。圖5-24 放置了三個焊盤后的結(jié)果 5.過孔過孔 在雙面或多層印制電路板中，通過金屬化“過孔”使不同層上的印制圖形實現(xiàn)電氣連接。放置過孔的操作方法與焊盤相同。單擊“放置工具”欄內(nèi)的“過孔”工具，然后按下Tab鍵，即可激活“Via Properties”（過孔屬性）設(shè)置框，如圖5-25所示。圖5-25 過孔屬性設(shè)置框 5.過孔過孔 在雙面或多層印制電路板中，通過金屬化“過孔”使不同層上的印制圖形實現(xiàn)電氣連接。放置過孔的操作方法與焊盤相同。單擊“放置工具”欄內(nèi)的“過孔”工具，然后按下Tab鍵，即可激活“Via Pr

40、operties”（過孔屬性）設(shè)置框，如圖5-25所示。圖5-25 過孔屬性設(shè)置框 Diameter：過孔外徑。Hole Size：過孔內(nèi)徑。對于只作貫穿連接而不需要安裝元件的金屬化過孔，孔徑尺寸可以小一些，但必須大于板厚的1/3，否則加工會較困難。Layer Pair：連接層，缺省時是元件面到焊錫面（這適合于雙面板），在多層板中應(yīng)根據(jù)實際情況選定。6.畫電路邊框畫電路邊框 單擊PCB編輯器窗口下工作層列表欄內(nèi)的“Mechanical Layer 4”（機械層4），將其作為當(dāng)前工作層，然后利用“畫線”工具在機械層4內(nèi)畫出電路板的邊框。值得注意的是，邊框線與元件引腳焊盤最短距離不能小于2 mm（

41、一般取5 mm較合理），否則下料會較困難。7.利用利用“圓弧圓弧”、“畫線畫線”工具工具畫出對準(zhǔn)孔畫出對準(zhǔn)孔 單擊PCB編輯器窗口下的Mech4，將機械層4（Mechanical Layer 4）作為當(dāng)前工作層，然后利用“圓弧”工具在機械層4內(nèi)畫出定位孔，操作過程如下：(1)單擊放置工具欄內(nèi)的“從中心畫圓弧”工具（采用中心畫圓法或邊緣畫圓法均可，但用中心畫圓法定位會方便一些）。(2)將光標(biāo)移到圓弧的中心，單擊鼠標(biāo)左鍵以確定圓弧的圓心。(3)移動光標(biāo)，調(diào)整圓弧半徑大小，然后單擊鼠標(biāo)左鍵以確定圓弧的半徑。(4)將光標(biāo)移到圓弧的起點，單擊鼠標(biāo)左鍵。(5)將光標(biāo)移到圓弧的終點，單擊鼠標(biāo)左鍵。(6)重復(fù)畫圓弧操作，畫定位孔的內(nèi)圓，再利用“畫線”工具在定位孔內(nèi)畫出兩條垂直的線段，于是就形成了對準(zhǔn)孔，如圖5-26所示。圖5-26 對準(zhǔn)孔 8.編輯、修改絲印層上的元件序編輯、修改絲印層上的元件序號、注釋信息號、注釋信息 在放置元件、手工布局以及手工調(diào)整布線等操作過程中，為了不影響視線，常將元件的注釋信息（如序號及型號等）隱藏起來。因此，最后需要調(diào)整絲印層上的元件序號、注釋信息文字的位置與大小。調(diào)整元件序號、注釋信息后的結(jié)果如圖5-27所示，至此也就完成了這一簡單電路印制板的編輯工作。圖5-27 編輯結(jié)束后的單面印制板