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1、LOGOClick to edit Master text 3.1 设计的一般原则设计的一般原则3.2 设计应考虑的因素设计应考虑的因素3.3 CAD设计技术设计技术LOGOClick to edit Master text stylesLOGOClick to edit Master text stylesLOGOClick to edit Master text stylesLOGOClick to edit Master text stylesLOGOClick to edit Master text stylesLOGOClick to edit Master text stylesL
2、OGOClick to edit Master text 3.1.63.1.6设计印制电路板所需的设计文件设计印制电路板所需的设计文件 2元件表元件表1电路图电路图 3元器件接线表元器件接线表4布设草图布设草图5机械加工图机械加工图LOGOClick to edit Master text (a) (b)图图31 布设草图不同孔径大小的导线宽度的示意符号举例布设草图不同孔径大小的导线宽度的示意符号举例(a)孔径(mm)； (b)导线宽(mm)LOGOClick to edit Master text 3.2 设计应考虑的因素设计应考虑的因素v设计印制电路应考虑下列因素，选择合适的设计印制电路应
3、考虑下列因素，选择合适的基材。基材。v(1)(1)所采用的工艺所采用的工艺 v(2)(2)印制电路板的类型印制电路板的类型v(3)(3)电性能电性能v(4)(4)机械性能机械性能v(5)(5)其他性能其他性能3.2.1 3.2.1 基材的选择基材的选择LOGOClick to edit Master text 3.2.2 3.2.2 表面镀层和表面涂覆层得选择表面镀层和表面涂覆层得选择v1 1）铜铜 要求铜镀层有良好的韧性和较高要求铜镀层有良好的韧性和较高的纯度（的纯度（99.5%99.5%）。）。v2 2）锡铅合金锡铅合金 锡铅合金中的锡含量必须锡铅合金中的锡含量必须在在50507070范围
4、内，锡铅镀层的厚度为范围内，锡铅镀层的厚度为5 515m15m。v3 3）金金 印制电路板焊接面必须电镀纯金。印制电路板焊接面必须电镀纯金。1. 1. 金属镀层金属镀层LOGOClick to edit Master text v4 4）镀镍再镀金镀镍再镀金 镍的厚度应不低于镍的厚度应不低于5m5m，金的厚度一般不大于金的厚度一般不大于1m1m，v5 5）其他金属镀层其他金属镀层 镍上镀钯、镍上镀铑、镍上镀钯、镍上镀铑、镍和金上镀佬、镀锡镍和镀钯镍合金等，镍和金上镀佬、镀锡镍和镀钯镍合金等，都可作为印制电路板的电接触镀层。都可作为印制电路板的电接触镀层。LOGOClick to edit Ma
5、ster text 2. 2. 非金属涂覆层非金属涂覆层v1 1）阻焊涂覆层阻焊涂覆层 用来防止非锡焊区在锡焊用来防止非锡焊区在锡焊时被润湿或导电图形之间产生乔接的涂覆时被润湿或导电图形之间产生乔接的涂覆层。层。v2 2）可焊性涂覆层可焊性涂覆层 用作保护导电图形的可用作保护导电图形的可焊性的涂覆层。焊性的涂覆层。v3 3）绝缘保护层绝缘保护层 通常用于挠性印制电路。通常用于挠性印制电路。LOGOClick to edit Master text 3.2.3 3.2.3 机械设计原则机械设计原则v1 1） 印制电路板的尺寸和形状要适合于设备的空印制电路板的尺寸和形状要适合于设备的空间要求间要求
6、v2 2） 印制电路板相互连接方式由印制电路板的输印制电路板相互连接方式由印制电路板的输入与输出的端子数耐确定。入与输出的端子数耐确定。v3 3） 装拆方便，便于测试和维修。装拆方便，便于测试和维修。v4 4） 按散热效果不一样按散热效果不一样, ,必要时采取强制冷却散热必要时采取强制冷却散热措施。措施。v5 5）屏蔽性）屏蔽性1. 1.印制电路板的安装在电子设备中的机械设计原则印制电路板的安装在电子设备中的机械设计原则LOGOClick to edit Master text 3.2.4 3.2.4 印制电路板的结构尺寸印制电路板的结构尺寸v1.1.尺寸尺寸 一般根据元、器件的布局情况，确一
7、般根据元、器件的布局情况，确定印制电路板的最佳开关的尺寸定印制电路板的最佳开关的尺寸v2. 2. 厚度厚度 印制电路板的厚度取决于所选用基印制电路板的厚度取决于所选用基材的厚度。材的厚度。v3. 3. 弓曲和扭曲弓曲和扭曲 印制板的两面布设相似的印制板的两面布设相似的图形面积来抵消应力防止弓曲和扭曲图形面积来抵消应力防止弓曲和扭曲 LOGOClick to edit Master text 3.2.5 3.2.5 孔孔v元器件装连孔直径由元器件装连孔直径由元器件引线截面的尺寸元器件引线截面的尺寸所所决定。应考虑以下因素：决定。应考虑以下因素：v（1 1）采用标准的孔尺寸和公差，而且要使同）采用
8、标准的孔尺寸和公差，而且要使同一块印制电路板上孔尺寸的种类最少一块印制电路板上孔尺寸的种类最少. .v（2 2）孔与元件引线之间必须有一定的间隙，）孔与元件引线之间必须有一定的间隙，使元器件引线能顺利地插入孔内使元器件引线能顺利地插入孔内. . v（3 3）金属化孔的间隙则要适当。）金属化孔的间隙则要适当。1.1. 元、器件装连孔直径的确定元、器件装连孔直径的确定LOGOClick to edit Master text v2.2.间距间距 孔间距至少不得小于印制电路板的厚度。孔间距至少不得小于印制电路板的厚度。v3.3.印制电路板边缘的距离印制电路板边缘的距离 孔壁到印制电路板边缘的最小距离
9、应大于孔壁到印制电路板边缘的最小距离应大于 印制电路板的厚度。印制电路板的厚度。v4.4.金属化孔孔径与印制电路板的厚度比金属化孔孔径与印制电路板的厚度比 孔径与板厚之比一般不应小于孔径与板厚之比一般不应小于1/31/3。v5.5.形孔形孔 除特殊要求外，一般应避免设计异形孔。除特殊要求外，一般应避免设计异形孔。LOGOClick to edit Master text 3.2.6 3.2.6 连接盘连接盘v1.1.连接盘的尺寸连接盘的尺寸v连接盘的尺寸与钻孔设备、钻孔孔径、最连接盘的尺寸与钻孔设备、钻孔孔径、最小孔环宽度、层间允许偏差、孔位允许偏差小孔环宽度、层间允许偏差、孔位允许偏差以及导
10、线宽度允许偏差等因素有关。以及导线宽度允许偏差等因素有关。钻孔直径(mm)0.40.50.60.80.91.01.31.62.0最小连接盘直径(mm)级1.01.01.21.31.41.51.82.53.0级1.21.21.51.82.02.53.03.54.0表表3-3 钻孔直径与最小连接盘直径钻孔直径与最小连接盘直径LOGOClick to edit Master text v2.2.连接盘的形状连接盘的形状v根据不同的要求选择不同形状的连接盘。根据不同的要求选择不同形状的连接盘。圆形连接盘用的最多。有时，为了增加连圆形连接盘用的最多。有时，为了增加连接盘的黏附强度，也采用正方形、椭圆形接
11、盘的黏附强度，也采用正方形、椭圆形和长圆形等连接盘。和长圆形等连接盘。LOGOClick to edit Master text (a) (b) (c) (d)图33 连接盘的形状（a）圆形连接盘；（b）正方形连接盘；（c）长圆形连接盘；（d）椭圆形连接盘LOGOClick to edit Master text 3.2.7 3.2.7 印制导线印制导线v1. 1. 印制导线的形状印制导线的形状v由于导线本身可能承由于导线本身可能承受附加的机械应力以受附加的机械应力以及局部高压引起的放及局部高压引起的放电作用，因此，应尽电作用，因此，应尽可能避免出现尖角或可能避免出现尖角或锐角拐弯。锐角拐弯。
12、(a) (b)图34 导线的形状（a）避免采用；（b）优先采用LOGOClick to edit Master text 2.2.印制导线的印制导线的宽度宽度v印制电路板的电源线和接地线的载流量较印制电路板的电源线和接地线的载流量较大，必须有足够的宽度和厚度。有关载流大，必须有足够的宽度和厚度。有关载流导线的设计，将载下一节中叙述。导线的设计，将载下一节中叙述。3.3.印制导线的印制导线的长度长度v由于导线的寄生电感和电容与导线的长度由于导线的寄生电感和电容与导线的长度成正比，所有的导线都应尽可能短。成正比，所有的导线都应尽可能短。LOGOClick to edit Master text 4
13、.4.印制导线的间距印制导线的间距v相邻导线间的最小间距主要取决于下列因相邻导线间的最小间距主要取决于下列因素：素：1 1）相邻导线的峰值电压；相邻导线的峰值电压；2 2）大气压力（最大海拔工作高度）；大气压力（最大海拔工作高度）；3 3）所采用的表面涂覆层特性；所采用的表面涂覆层特性；4 4）电容耦合参数等。电容耦合参数等。LOGOClick to edit Master text 3.2.8 3.2.8 印制插头印制插头插头设计图给出接触片的插头设计图给出接触片的v长度和宽度、长度和宽度、v各接触片间的中心距离、各接触片间的中心距离、v定位槽的中心位置、定位槽的中心位置、v定位槽的宽度及公
14、差、定位槽的宽度及公差、v定位槽的深度等定位槽的深度等图35 典型的印制插头LOGOClick to edit Master text 3.2.9 3.2.9 电气性能电气性能v1.1.印制印制导线的电阻导线的电阻v印制导线的电阻一般可以不予考虑。特殊印制导线的电阻一般可以不予考虑。特殊电路中，规定了印制导线的最大允许电阻，电路中，规定了印制导线的最大允许电阻，印制导线的电阻由下式计算：印制导线的电阻由下式计算： R=L/A R=L/A LOGOClick to edit Master text v印制导线的电阻随温印制导线的电阻随温度升高而增大度升高而增大 R1=R01+CT(T1-T0)R
15、1=R01+CT(T1-T0)图3-6 印制导线的电阻LOGOClick to edit Master text v2.2.金属化孔电阻金属化孔电阻v金属化孔电阻值与金属化孔电阻值与孔径大小、孔径大小、镀层厚度、镀层厚度、印制电路板厚度有关。印制电路板厚度有关。图3-7 金属化孔电阻LOGOClick to edit Master text v 对于对于1.6mm1.6mm厚的双面印制电路板，金属孔的电阻一般应小厚的双面印制电路板，金属孔的电阻一般应小于于0.5 m0.5 m。对于同样厚度的多层印制电路板，金属化孔。对于同样厚度的多层印制电路板，金属化孔的电阻应小于的电阻应小于0.3 m0.3
16、 m，才能保证内层互连的可靠性，才能保证内层互连的可靠性。LOGOClick to edit Master text v4.4.电感电感v（1 1）直线电感）直线电感 印制导线可以近似的看作是矩形导线，其电印制导线可以近似的看作是矩形导线，其电感的计算公式为：感的计算公式为：)224. 05 . 02(log002. 0ltWtWllLLOGOClick to edit Master text v（2 2）多匝圆形螺旋线圈的电感）多匝圆形螺旋线圈的电感多匝圆形螺旋线圈的电感可由下式计算：多匝圆形螺旋线圈的电感可由下式计算： CaaNL8log0215. 03/5LOGOClick to edi
17、t Master text v（3 3）正方形螺旋线圈的电感）正方形螺旋线圈的电感 正方形螺旋线圈的电感大约是圆形螺旋线正方形螺旋线圈的电感大约是圆形螺旋线圈的圈的1.21.2倍。用下式计算：倍。用下式计算： （H H ）caNLlog0241. 03/5LOGOClick to edit Master text v3.3.电容电容 印制电路板基材与双面的印制导线，可看印制电路板基材与双面的印制导线，可看作是一个电容器，其电容可用平板电容器作是一个电容器，其电容可用平板电容器的计算公式粗略地计算：的计算公式粗略地计算：)(886. 0pFbACrLOGOClick to edit Master
18、 text v5.5.衰减与损耗衰减与损耗v高频传输线的衰减与损耗主要由印制导线高频传输线的衰减与损耗主要由印制导线的集肤效应、介质损耗和电能的辐射产生。的集肤效应、介质损耗和电能的辐射产生。为了减小集肤效应损耗，应采用为了减小集肤效应损耗，应采用介电常数介电常数较低的基材较低的基材；在给定特性阻抗的情况下，；在给定特性阻抗的情况下，使用使用较宽的印制导线较宽的印制导线。LOGOClick to edit Master text v6.6.载流量载流量v载流导线中的电路比信号线中的电流可能载流导线中的电路比信号线中的电流可能要大若干个数量级，因此，在设计载流导要大若干个数量级，因此，在设计载流
19、导线时，要考虑电流产生的线时，要考虑电流产生的温升温升或或热耗热耗，并，并由此确定导线的宽度和厚度。由此确定导线的宽度和厚度。LOGOClick to edit Master text 图图3-8 印制导线温升与导线宽度和负载电流的关系印制导线温升与导线宽度和负载电流的关系(a)导线宽度18m (b) 导线宽度25m (c) 导线宽度70m (d) 导线宽度105m LOGOClick to edit Master text v（3 3）双面或多层印制电路板的导线温升）双面或多层印制电路板的导线温升 通常采用以下两种估算法计算温升。通常采用以下两种估算法计算温升。v1)1)方法一：估算每个单层
20、的温升，然后再方法一：估算每个单层的温升，然后再把每个单层的温升相加。把每个单层的温升相加。v2 2）方法二：用下式计算温升：）方法二：用下式计算温升：lWPT2LOGOClick to edit Master text 3.2.10 3.2.10 可燃性可燃性v保证印制板安全性的措施有：保证印制板安全性的措施有：v1)选择自熄性的基材，可防止印制电路板选择自熄性的基材，可防止印制电路板持续燃烧。持续燃烧。v2)相邻导线之间和导线与导电金属零件之相邻导线之间和导线与导电金属零件之间保持较大的距离，可避免飞弧或短路。间保持较大的距离，可避免飞弧或短路。v3)载流印制导线应有足够的宽度。载流印制导
21、线应有足够的宽度。LOGOClick to edit Master text v 4)设置保险丝，或具有相似功能的电子电设置保险丝，或具有相似功能的电子电路。路。v 5)选用在热条件下使电路开路的元件。选用在热条件下使电路开路的元件。v 6)控制印制电路板和控制印制电路板和“危险危险”元件元件v 7)通过安装热屏蔽或其他器件，防止印制通过安装热屏蔽或其他器件，防止印制电路板燃烧。电路板燃烧。LOGOClick to edit Master text 3.3 CAD设计技术设计技术vCADCAD（计算机辅助设计）技术在国家建设各（计算机辅助设计）技术在国家建设各行各业起着重要作用。行各业起着重要
22、作用。v目前，电子工程技术人员可以在计算机上目前，电子工程技术人员可以在计算机上利用已商品化的电子利用已商品化的电子CAD/CAMCAD/CAM软件来软件来辅助设辅助设计计、辅助生产辅助生产印制电路板。由印制电路板。由计算机画图计算机画图，又由又由计算机自动布线计算机自动布线到带有智能性的模拟到带有智能性的模拟仿真自动布线仿真自动布线LOGOClick to edit Master text 图3-9 印制板CAD设计流程图 LOGOClick to edit Master text 3.3.23.3.2原理图的设计原理图的设计v1. 1. 原理图的建立原理图的建立v原理图的产生一般视为原理图
23、的产生一般视为PCBPCB生产过程的第一步，生产过程的第一步，它也是电子工程技术人员对产品设想的具体它也是电子工程技术人员对产品设想的具体实现，是由许多逻辑元件通过不同的逻辑连实现，是由许多逻辑元件通过不同的逻辑连接而组成。接而组成。LOGOClick to edit Master text 图图3-15 逻辑元件建立流程的示意图逻辑元件建立流程的示意图LOGOClick to edit Master text 3.3.3 PCB3.3.3 PCB图的设计图的设计v1.1.物理元件物理元件的建立的建立v2. 2. 特殊物理元件特殊物理元件的建立的建立v3. 3. 具体印制板具体印制板设计文件设
24、计文件的建立的建立v4. PCB4. PCB设计中的设计中的布局布局LOGOClick to edit Master text v布局的方式分两种，一种是交互式布局，布局的方式分两种，一种是交互式布局，另一种是自动布局，一般是在自动布局的另一种是自动布局，一般是在自动布局的基础上用交互式布局进行调整，在布局时基础上用交互式布局进行调整，在布局时还可以根据走线的情况对门电路进行再分还可以根据走线的情况对门电路进行再分配，将两个门电路进行交换，使其成为便配，将两个门电路进行交换，使其成为便于布线的最佳布局。于布线的最佳布局。LOGOClick to edit Master text v（1 1）按
25、功能块进行布局）按功能块进行布局v（2 2）按电路的特性进行布局）按电路的特性进行布局v（3 3）表面贴装元件（）表面贴装元件（SMISMI）的双面布局）的双面布局v（4 4）参照布线网格布局）参照布线网格布局v（5 5）参照产品结构，元件温度布局）参照产品结构，元件温度布局v（6 6）考虑整体美观）考虑整体美观v（7 7）布局的检查）布局的检查LOGOClick to edit Master text v5. PCB5. PCB设计中的布线设计中的布线v在整个在整个PCBPCB中，以布线的设计过程限定最高，中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细，工作量最大。技巧最细，工作量最大。vPCBPC
26、B布线有布线有单面布线单面布线、双面布线双面布线和和多层布线。多层布线。v布线的方式也有两种：布线的方式也有两种：自动布线自动布线和和交互式交互式布线布线LOGOClick to edit Master text v（1 1）电源、地线的处理）电源、地线的处理v把电源、地线所产生的噪音干扰降到最低把电源、地线所产生的噪音干扰降到最低限，以保证产品的质量。在印制板上把没限，以保证产品的质量。在印制板上把没被用上的地方都与地相连作为地线用被用上的地方都与地相连作为地线用. .LOGOClick to edit Master text v（2 2）数字电路与模拟电路的共地处理）数字电路与模拟电路的共
27、地处理v在布线时就需要考虑数字电路与模拟电路在布线时就需要考虑数字电路与模拟电路之间互相干扰问题，特别时地线上的噪音之间互相干扰问题，特别时地线上的噪音干扰。干扰。LOGOClick to edit Master text v（3 3）特殊信号线的处理）特殊信号线的处理v1)1)存贮器布线存贮器布线图3-20 存储器布线的处理LOGOClick to edit Master text v时钟线时钟线v有时需要两个时钟有时需要两个时钟延时相同，或有时延时相同，或有时间长度要求的，可间长度要求的，可以通过延长信号线以通过延长信号线的方式来实现的方式来实现图3-21 时钟线的处理防干扰线防干扰线有的
28、信号线非常有的信号线非常 敏感，需对其作敏感，需对其作防干扰处理防干扰处理图3-22 防干扰线的处理LOGOClick to edit Master text v雨滴形布线雨滴形布线v进行雨滴形布线时，一般要避免走直角或进行雨滴形布线时，一般要避免走直角或锐角，最好时走钝角或弧线。锐角，最好时走钝角或弧线。LOGOClick to edit Master text v在多层印制板布线时由于在多层印制板布线时由于在信号线层没有布完所剩下在信号线层没有布完所剩下的线又不多，可以考虑在电的线又不多，可以考虑在电（地）层上进行布线（地）层上进行布线在电（地）层上布信号线示例v（4 4）信号线布在电（地
29、）层上）信号线布在电（地）层上LOGOClick to edit Master text v（5 5）大面积导体中连接腿的处理）大面积导体中连接腿的处理v在大面积的接地（电）中，常用元器件的在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要一个综腿与其连接，对连接腿的处理需要一个综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好。盘与铜面满接为好。LOGOClick to edit Master text v （6 6）布线中网格系统的作用）布线中网格系统的作用v 在许多在许多CADCAD系统中，布线是依据网格系统决定的，网络过系统中，布
30、线是依据网格系统决定的，网络过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响，而有些道路是无机类电子产品的运算速度有极大的影响，而有些道路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的，或被安装孔、定位孔所效的，如被元件腿的焊盘占用的，或被安装孔、定位孔所占用的等。网络过疏，道路太少对布道率的影响极大，所占用的等。网络过疏，道路太少对布道率的影响极大，所以要有一愕疏密合理的网格系统来支持布线的进行。以要有一愕疏密合理的
31、网格系统来支持布线的进行。v 标准元器件两腿之间的距离为标准元器件两腿之间的距离为0.10.1英寸（英寸（2.54mm2.54mm），所以），所以网格系统的基础一般就定为网格系统的基础一般就定为0.10.1英寸（英寸（2.54mm2.54mm）或小于）或小于0.10.1英寸的整倍数如：英寸的整倍数如：0.50.5英寸、英寸、0.0250.025英寸、英寸、0.020.02英寸等英寸等。LOGOClick to edit Master text v 腿间布腿间布1 1根线：布局、布线可用同一网络系，一般元件根线：布局、布线可用同一网络系，一般元件放置在放置在0.10.1英寸网格上布线、用英寸网格
32、上布线、用0.050.05英寸，或英寸，或0.0250.025英寸信英寸信号线宽用号线宽用0.0120.012英寸（英寸（0.3mm0.3mm）。）。v 腿间布腿间布2 2根线：元件可放置在根线：元件可放置在0.10.1英寸（英寸（2.54mm2.54mm）的网格）的网格系上，也可放置在系上，也可放置在0.050.05网格系。网格系。v 信号线宽用信号线宽用0.080.08英寸（英寸（0.2mm0.2mm）。）。v 当焊盘为当焊盘为0.0620.062英寸（英寸（1.57mm1.57mm）时布线）时布线网格系字为：网格系字为：4242，1616，4242。v 当焊盘为当焊盘为0.0510.05
33、1英寸（英寸（1.3mm1.3mm），布线网），布线网格系定为：格系定为：4040，2020，4040。v 腿间布腿间布3 3根线：布局网格为根线：布局网格为0.10.1时，元件焊盘为时，元件焊盘为0.050.05英寸，英寸，线宽为线宽为0.0060.006英寸，布线网格定为：英寸，布线网格定为：3838，1212，1212，3838。v 也有无网格布线的步法是以满足线线、线盘之间的距离为也有无网格布线的步法是以满足线线、线盘之间的距离为目标的走线方法。目标的走线方法。LOGOClick to edit Master text v（7 7）设计规则检查）设计规则检查v布线设计完成后，需认真检查布线设计是布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求的需求LOGOClick to edit Master text 3.5 习题习题v1 在什么情况下应考虑设计多层印制板？v2 印制电路设计文件包括的内容是什么？v3 印制电路板表面涂层选择的主要类型是什么？v4 印制电路板孔设计应考虑的因素是哪些？v5 简述印制板设计过程中导线设计应注意的要点。LOGOAdd your company slogan