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1、印制电路板的设计印制电路板的设计第1页，本讲稿共75页5.1印制板设计基础印制板设计基础 印制板也称为印制线路板或印制电路板，通过印制板上的印制导印制板也称为印制线路板或印制电路板，通过印制板上的印制导线、焊盘及金属化过孔实现元器件引脚之间的电气连接。印制板上的线、焊盘及金属化过孔实现元器件引脚之间的电气连接。印制板上的导电图形（如元件引脚焊盘、印制连线、过孔等）以及说明性文字导电图形（如元件引脚焊盘、印制连线、过孔等）以及说明性文字（如元件轮廓、序号、型号）等均通过印制方法实现，因此称为印制（如元件轮廓、序号、型号）等均通过印制方法实现，因此称为印制电路板。电路板。第2页，本讲稿共75页通过
2、一定的工艺，在绝缘性能很高的基材上覆盖一层导通过一定的工艺，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，并钻出元件引脚的安装孔、实现电气互连的过孔以及固定整个电路出元件引脚的安装孔、实现电气互连的过孔以及固定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。板所需的螺丝孔，就获得了电子产品所需的印制电路板。第3页，本讲稿共75页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印制板种
3、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）、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；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分为纸质覆铜箔层压板和玻璃布覆铜箔层压板两大类。板两大类。第4页，本讲稿共75页图5-1 单面、双面及多面印制电路板剖面 (a)单面第5页，本讲稿共75页单面板所用的覆铜板只有一面敷铜箔，另一面空白，单面板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
4、导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，该面称为引脚互连的印制导线，该面称为“焊锡面焊锡面”在在Protel99PCB编辑器中被称为编辑器中被称为“Bottom”（底）层。没（底）层。没有铜膜的一面用于安放元件，因此该面称为有铜膜的一面用于安放元件，因此该面称为“元件面元件面”在在Protel99PCB编辑器中被称为编辑器中被称为“Top”（顶）层。（顶）层。第6页，本讲稿共75页图5-1 单面、双面及多面印制电路板剖面(b)双面第7页，本讲稿共75页双面板的基板的上下
5、两面均覆盖铜箔。因此，上、下两面都双面板的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，导电图形中除了焊盘、印制导线外，还有用于使上、含有导电图形，导电图形中除了焊盘、印制导线外，还有用于使上、下两面印制导线相连的金属化过孔。在双面板中，元件也只安装在下两面印制导线相连的金属化过孔。在双面板中，元件也只安装在其中的一个面上，该面同样称为其中的一个面上，该面同样称为“元件面元件面”，另一面称为，另一面称为“焊锡面焊锡面”。在双面板中，需要制作连接上、下面印制导线的金属化过孔，。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，成本高。生产工艺流程比单面板多
6、，成本高。第8页，本讲稿共75页随着集成电路技术的不断发展，元器件集成度越来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。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在多层板中导电层的数目一般为4、6、8、10等。等。第9页，本讲稿共75页图5-1 单面、双面及多面印制电路板剖面(c)多面第10页，本讲稿共75页在在多多层层板板
7、中中，可可充充分分利利用用电电路路板板的的多多层层结结构构解解决决电电磁磁干干扰扰问问题题，提提高高了了电电路路系系统统的的可可靠靠性性；由由于于可可布布线线层层数数多多，走走线线方方便便，布布通通率率高高，连连线线短短，印印制制板板面面积积也也较较小小（印印制制导导线线占占用用面面积积小小），目目前前计计算算机机设设备备，如如主主机机板板、内内存存条条、显显示示卡卡等等均采用均采用4或或6层印制电路板。层印制电路板。第11页，本讲稿共75页在多层电路板中，层与层之间的电气连接通过元件引在多层电路板中，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，用于脚焊盘和金属
8、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，实现不同层电气互连的金属化过孔最好贯穿整个电路板，以方便钻孔加工，在经过特定工艺处理后，不会造成短路。以方便钻孔加工，在经过特定工艺处理后，不会造成短路。例如，用于元件面上印制导线与电源层相连的金属化过孔例如，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）。了一个比过孔大的铜环（很容易通过刻蚀工艺实现）。第12页，本讲稿共75页5.1.2印制板材料印制板材料根根据据
9、覆覆铜铜板板基基底底材材料料的的不不同同，可可以以将将印印制制板板分分为为纸纸质质覆覆铜铜箔箔层层压压板板和和玻玻璃璃布布覆覆铜铜箔箔层层压压板板两两大大类类。它它们们都都是是使使用用粘粘结结树树脂脂将将纸纸或或玻玻璃璃布布粘粘在在一起，然后经过加热、加压工艺处理而成。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。聚四氟乙烯树脂三种。第13页，本讲稿共75页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，其成本低，主要用作收音机、
10、电视机以及其他电子设备的印压板，其成本低，主要用作收音机、电视机以及其他电子设备的印制电路板。制电路板。使使用用环环氧氧树树脂脂粘粘结结的的纸纸质质覆覆铜铜箔箔层层压压板板称称为为覆覆铜铜箔箔环环氧氧纸纸质质层层压压板板。其其电电气气性性能能和和机机械械性性能能均均比比前前者者好好，目目前前使使用用最最广广泛泛，也也主主要用在收音机、电视机以及其他低频电子设备中。要用在收音机、电视机以及其他低频电子设备中。使使用用聚聚四四氟氟乙乙烯烯树树脂脂粘粘结结的的玻玻璃璃布布覆覆铜铜箔箔层层压压板板称称为为覆覆铜铜箔箔聚聚四四氟氟乙乙烯烯玻玻璃璃布布层层压压板板。其其各各方方面面性性能能均均比比较较好好
11、，是是制制作作高高频频、微微波波电电子子设设备备印印制制电电路路板板的的理理想想材材料料，只只是是价格较高。价格较高。第14页，本讲稿共75页5.2Protel99 PCBProtel99 PCB的启动及的启动及窗口认识窗口认识在在Protel99状态下，单击状态下，单击“File”菜单下菜单下的的“New”命令，然后直接双击命令，然后直接双击“PCBDocument”（PCB文档）文件图标，即可创建文档）文件图标，即可创建新的新的PCB文件并打开印制板编辑器。文件并打开印制板编辑器。第15页，本讲稿共75页第16页，本讲稿共75页 如果设计文件包如果设计文件包(.ddb)内已经含有内已经含有
12、PCB文件，在文件，在“设设计文件管理器计文件管理器”窗口内直接单击相应文件夹下的窗口内直接单击相应文件夹下的PCB文件文件图标来打开图标来打开PCB编辑器，并进入对应编辑器，并进入对应PCB文件的编辑状态。文件的编辑状态。Protel99印印制制板板编编辑辑窗窗口口如如图图5-3所所示示，菜菜单单栏栏内内包包含含了了“File”（文文件件）、“Edit”（编编辑辑）、“View”（浏浏览览）、“Place”（放放置置）、“Design”（设设计计）、“Tools”（工工具具）、“AutoRoute”（自自动动布布线线）等等菜菜单单命令。命令。第17页，本讲稿共75页图图5-3Protel99
13、PCB编辑器窗口编辑器窗口第18页，本讲稿共75页与电原理图编辑器相似，在印制板编辑、设计过与电原理图编辑器相似，在印制板编辑、设计过程中，除了可以使用菜单命令操作外，程中，除了可以使用菜单命令操作外，PCB编辑器也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将一系列常用的菜单命令以工具按钮形式罗列在“工工具栏具栏”内。内。PCB编辑器提供了主工具栏（编辑器提供了主工具栏（MainToolbar）、放置工具（）、放置工具（PlacementTools）栏（窗）。）栏（窗）。必要时可通过必要时可通过“View”菜单下的菜单下的“Toolbars”命令打命令打开或关闭（缺省时这两个工具栏均处
14、于打开状态）这开或关闭（缺省时这两个工具栏均处于打开状态）这些工具栏（窗）。些工具栏（窗）。第19页，本讲稿共75页图图5-4放置工具窗口内的工具放置工具窗口内的工具第20页，本讲稿共75页启启动动后后，PCB编编辑辑区区内内显显示示的的栅栅格格线线是是第第二二栅栅格格线线，大大小小为为1000mil，即即25.4mm。在在编编辑辑区区下下方方显显示示目目前前已已打打开的工作层和当前所处的工作层。开的工作层和当前所处的工作层。PCB浏览窗（浏览窗（BrowsePCB）内显示的信息及按钮种类）内显示的信息及按钮种类与浏览对象有关，单击浏览对象选择框下拉按钮，即可选择与浏览对象有关，单击浏览对象选
15、择框下拉按钮，即可选择相应的浏览对象，如相应的浏览对象，如Library(元件封装库元件封装库)、Components（元（元件）、件）、Nets（节点）、（节点）、“NetClasses”（节点组）、（节点组）、“ComponentClasses”（元件组）、（元件组）、“Violations”（违反设（违反设计规则）等。计规则）等。第21页，本讲稿共75页在在Protel99PCB编辑器中，可以选择英制（单位为编辑器中，可以选择英制（单位为mil）或公制（单位为）或公制（单位为mm）两种长度计量单位，彼此之）两种长度计量单位，彼此之间的换算关系如下：间的换算关系如下：1mil=0.0254
16、mm10mil=0.254mm100mil=2.54mm1000mil（1英寸）英寸）=25.4mm第22页，本讲稿共75页5.3手工设计单面印制板Protel99 PCB基本操作为为了了便便于于理理解解PCB编编辑辑器器的的基基本本概概念念,掌掌握握PCB设设计计的的基基本本操操作作方方法法，下下面面以以手手工工设设计计一一个个简简单单的的电电路路的的印印制制板板为为例例，介介绍绍Protel99PCB印制板编辑器的基本操作。印制板编辑器的基本操作。如如图图所所示示的的电电路路很很简简单单，元元件件数数量量少少，完完全全可可以以使使用用单单面面板板，并并假假设设元元件件尺尺寸寸也也不不大大，
17、电电路路板板尺尺寸寸为为2000mil1500mil（相当于（相当于50.8mm38.1mm）。）。第23页，本讲稿共75页第24页，本讲稿共75页5.3.1 工作参数的设置与电路板尺寸规划 1.设置工作层执执行行“Design”菜菜单单下下的的“Options”命命令令，并并在在弹弹出出的的“DocumentOptions”（文文档档选选项项）窗窗内内，单单击击“Layers”标标签签（如下图所示），选择工作层。（如下图所示），选择工作层。第25页，本讲稿共75页第26页，本讲稿共75页各层含义如下：各层含义如下：1)SignalLayers（信号层）（信号层）Protel99PCB编辑器最
18、多支持以下编辑器最多支持以下16个信号层：个信号层：Top，即即顶顶层层，也也称称为为元元件件面面，是是元元器器件件的的安安装装面面。在在单单面面板板中中不不能能在在元元件件面面内内布布线线，只只有有在在双双面面或或多多面面板板中中才才允允许许在在元元件件面面内内进进行行少少量量布布线线。在在单单面面板板中中，由由于于元元件件面面内内没没有有印印制制导导线线，表表面面安安装装元元件件只只能能安安装装在在焊焊锡锡面面上上；而而在在多多面面板板中中，包包括括表表面面安安装装元元件件在在内内的的所所有有元元件件，应应尽尽可可能能安安装装在在元元件件面面上上，但但表面安装元件也可以安装在焊锡面上。表面
19、安装元件也可以安装在焊锡面上。第27页，本讲稿共75页Bottom，即即底底层层，也也称称为为焊焊锡锡面面，主主要要用用于于布布线线。焊焊锡锡面面是是单单面面板板中中惟惟一一可可用用的的布布线线层层，同同时时也也是是双双面面、多多面面板板的的主主要要布线层。布线层。Mid1Mid14是中间信号层，主要是中间信号层，主要用于放置信号线。只有用于放置信号线。只有5层以上电路板才需层以上电路板才需要在中间信号层内布线。要在中间信号层内布线。第28页，本讲稿共75页2)InternalPlane（内电源（内电源/地线层）地线层）Protel99PCB编辑器最多支持编辑器最多支持4个内电源个内电源/地线
20、层，主要用于放地线层，主要用于放置电源置电源/地线网络。在地线网络。在3层以上电路板中，信号层内需要与电源或地层以上电路板中，信号层内需要与电源或地线相连的印制导线可通过元件引脚焊盘或过孔与内电源线相连的印制导线可通过元件引脚焊盘或过孔与内电源/地线层相地线层相连，从而极大地减少了电源连，从而极大地减少了电源/地线的连线长度。另一方面，在多层地线的连线长度。另一方面，在多层电路板中，充分利用内地线层对电路板中容易产生辐射或受干扰部电路板中，充分利用内地线层对电路板中容易产生辐射或受干扰部分进行屏蔽。在单面板和双面板中，电源线分进行屏蔽。在单面板和双面板中，电源线/地线与信号线在同一地线与信号线
21、在同一层内走线，因此也就不存在内电源层内走线，因此也就不存在内电源/地线层。地线层。第29页，本讲稿共75页3)Mechanical（机械层）（机械层）机机械械层层没没有有电电气气特特性性，主主要要用用于于放放置置电电路路板板一一些些关关键键部部位位的的注注标标尺尺寸寸信信息息、印印制制板板边边框框以以及及电电路路板板生生产产过过程程中中所所需需的的对对准准孔孔（但但印印制制电电路路板板上上固固定定大大功功率率元元件件所所需需的的螺螺丝丝孔孔以以及及电电路路板板安安装装、固固定定所所需需的的螺螺丝丝孔孔一一般般以以孤孤立立焊焊盘盘形形式式出出现现，这这样样焊焊盘盘的的铜铜环环可可作作垫垫片片使
22、使用用，另另外外对对于于需需要要接接地地的的固固定定螺螺丝丝孔孔焊焊盘盘可可直直接接放放在在接接地地网网络络节节点点处处）。打打印印时时往往往往与与其其他他层套叠打印，以便对准。层套叠打印，以便对准。第30页，本讲稿共75页4)DrillLayers（钻孔层）（钻孔层）该层主要用于绘制钻孔图以及孔位信息。该层主要用于绘制钻孔图以及孔位信息。5)Silkscreen（丝印层）（丝印层）通通过过丝丝网网印印刷刷方方式式将将元元件件外外形形、序序号号以以及及其其他他说说明明文文字字印印制制在在元元件件面面或或焊焊锡锡面面上上，以以方方便便电电路路板板生生产产过过程程的的插插件件（包包括括表表面面封封
23、装装元元件件的的贴贴片片）以以及及日日后后产产品品的的维维修修操操作作。丝丝印印层层一一般般放放在在顶顶层层（Top），对对于于故故障障率率较较高高、需需要要经经常常维维修修的的电电子子产产品品，如如电电视视机机、计计算算机机显显示示器器、打打印印机机等等的的主机板在元件面和焊锡面内均可设置丝印层。主机板在元件面和焊锡面内均可设置丝印层。第31页，本讲稿共75页6)SolderMask（阻焊层）（阻焊层）设置阻焊层的目的是为了防止进行焊设置阻焊层的目的是为了防止进行焊接时，连线、填充区、敷铜区等不需焊接接时，连线、填充区、敷铜区等不需焊接的地方也粘上焊锡。在电路板上，除了需的地方也粘上焊锡。在
24、电路板上，除了需要焊接的地方（主要是元件引脚焊盘、连要焊接的地方（主要是元件引脚焊盘、连线焊盘）外，均涂上一层阻焊漆（阻焊漆线焊盘）外，均涂上一层阻焊漆（阻焊漆一般呈绿色或黄色）。一般呈绿色或黄色）。第32页，本讲稿共75页7)PasteMask（焊锡膏层）（焊锡膏层）设置焊锡膏层的目的是为了便于贴片式元器件设置焊锡膏层的目的是为了便于贴片式元器件的安装。随着集成电路技术的飞速进步，电子产品的安装。随着集成电路技术的飞速进步，电子产品体积越来越小，传统穿通式集成电路芯片封装方式，体积越来越小，传统穿通式集成电路芯片封装方式，如双列直插式（如双列直插式（DIP）、单列直插式（）、单列直插式（SI
25、P）、引脚）、引脚网格阵列（网格阵列（PGA）等芯片封装方式已明显不适应电）等芯片封装方式已明显不适应电子产品小型化、微型化要求。子产品小型化、微型化要求。第33页，本讲稿共75页8)Other（其他）（其他）图中的图中的“Other”设置框包括以下各项：设置框包括以下各项：KeepOutLayer，即禁止布线层。，即禁止布线层。MultiLayer，允许或禁止在屏幕上显示各层信息。，允许或禁止在屏幕上显示各层信息。VisibleGrid，可视栅格线（点）开，可视栅格线（点）开/关。关。PadHoles，焊盘孔显示开，焊盘孔显示开/关。关。ViaHoles，金属化过孔的孔径显示开，金属化过孔的
26、孔径显示开/关。关。Connection，“飞线飞线”显示开显示开/关。关。DRCError，设计规则检查开，设计规则检查开/关。关。第34页，本讲稿共75页2.设置可视栅格大小及格点锁定距离执行执行“Design”菜单下的菜单下的“Options”命令，并在弹出的命令，并在弹出的“DocumentOptions”（文档选项）窗内，单击（文档选项）窗内，单击“Options”标签，标签，选择可视栅格大小、形状以及锁定格点距选择可视栅格大小、形状以及锁定格点距离等。离等。第35页，本讲稿共75页第第一一组组可可视视格格点点间间距距缺缺省省值值为为20mil，第第二二组组可可视视格格点点间间距距缺
27、缺省省值值为为1000mil；可可视视格格点点形形状状可可以选择线（以选择线（Line）或点（）或点（Dot）形式。）形式。格格点点锁锁定定距距离离为为20mil，电电气气格格点点自自动动搜搜索索范范围围缺缺省省值值为为8mil。在在以以集集成成电电路路为为主主的的电电路路板板中中，为为了了便便于于在在集集成成电电路路引引脚脚之之间间走走线线，可可将将格格点点锁锁定定距距离离设设为为10mil，相相应应的的电电气气格格点点自自动动搜搜索索半半径径设为设为4mil。第36页，本讲稿共75页3.选择工作层、焊盘、过孔等在屏幕上的显示颜色工工作作层层、焊焊盘盘、过过孔孔等等在在屏屏幕幕上上的的颜颜色
28、色可可以以采采用用系系统统给给定定的缺省设置。在缺省状态下，元件面为红色，焊锡面为蓝色。的缺省设置。在缺省状态下，元件面为红色，焊锡面为蓝色。执执行行“Tools”菜菜单单下下的的“Preferences”命命令令，并并在在弹弹出出的的“Preferences”(特特性性选选项项)窗窗内内，单单击击“Color”标标签签，即可重新设置各工作层、焊盘、过孔等的显示颜色。即可重新设置各工作层、焊盘、过孔等的显示颜色。第37页，本讲稿共75页第38页，本讲稿共75页4.选择光标形状、移动方式等执执行行“Tools”菜菜单单下下的的“Preferences”命命 令令，并并 在在 弹弹 出出 的的“P
29、references”（特特性性选选项项）窗窗内内，单单击击“Options”标标签签，即即可可重重新新设设置置光光标标形形状状、屏幕自动更新方式等。屏幕自动更新方式等。第39页，本讲稿共75页第40页，本讲稿共75页1)Editing（编辑设置）（编辑设置）SnapToCenter：对准中心，缺省时处于禁止状态。：对准中心，缺省时处于禁止状态。ExtendSelection：允许：允许/禁止同时存在多个选择框，缺省时处禁止同时存在多个选择框，缺省时处于允许状态。于允许状态。RemoveDuplicate：禁止：禁止/允许自动删除重复元件。允许自动删除重复元件。ConfirmGlobal：当该
30、项处于选中状态时，修改操作对象：当该项处于选中状态时，修改操作对象前将给出提示信息。前将给出提示信息。RotationStep：设置旋转操作的旋转角，缺省时为：设置旋转操作的旋转角，缺省时为90。CursorType：光标形状。：光标形状。第41页，本讲稿共75页2)AutoPan屏幕自动移动方式设置屏幕自动移动方式设置 Style：选择屏幕自动移动方式。：选择屏幕自动移动方式。StepSize：定义移动步长。：定义移动步长。ShiftStepSize：定义按下：定义按下Shift键不放时的移动步键不放时的移动步长。长。3)InteractiveRoutingMode：选选择择相相互互作作用用
31、布布线线模模式。式。第42页，本讲稿共75页4)显示方式设置显示方式设置显显示示方方式式选选项项较较多多，比比较较重重要要且且常常需需要要重重新新选选择择的的有：有：HighlightinFull：允允许许/禁禁止止选选取取的的图图元元高高亮亮度度显示充满整个屏幕。显示充满整个屏幕。UseNetColorForHighlight：设设置置是是否否使使用用网网络络颜色显示高亮度图元。颜色显示高亮度图元。SingleLayerMode：设置是否只显示当前工作：设置是否只显示当前工作层。层。RedrawLayer：重新绘制工作层。：重新绘制工作层。TransparentLayer：设置透明显示模式。
32、：设置透明显示模式。第43页，本讲稿共75页5.3.2 元件封装库的装入PCB99元件封装图形库存放在元件封装图形库存放在“DesignExplorer99LibraryPCB”文件夹内三个不同的子文件夹内三个不同的子目录内，其中目录内，其中GenericFootprints文件夹中存放了文件夹中存放了通用元件封装图，通用元件封装图，Connectors文件夹中存放了连接文件夹中存放了连接类元件封装图，类元件封装图，IPCFootprints文件夹中存放了文件夹中存放了IPC封装元件图。封装元件图。第44页，本讲稿共75页常用元器件封装图形存放在常用元器件封装图形存放在DesignExplor
33、er99LibraryPCBGenericFootprintsAdvpcb.ddb图形库文件图形库文件中，因此在中，因此在PCB编辑器中一般需要装入编辑器中一般需要装入Advpcb.ddb元件封装元件封装图形库。图形库。第45页，本讲稿共75页第46页，本讲稿共75页所所谓谓元元件件封封装装图图形形，就就是是元元件件外外轮轮廓廓形形状状及及引引脚脚尺尺寸寸，它它由由元元件件引引脚脚焊焊盘盘大大小小、相相对对位位置置及及外外轮轮廓廓形形状状、尺尺寸寸等等部部分分组组成成。下下图图给给出出了了电电阻阻、电电容容、三三极极管管和和14引引脚脚双双列列直直插插式式DIP14的的封封装装图图外形及各部分
34、名称。外形及各部分名称。第47页，本讲稿共75页第48页，本讲稿共75页5.3.3 画图工具的使用装装入入元元件件封封装装图图形形库库，设设置置工工作作层层及及有有关关参参数数后后，不不断断单单击击主主工工具具栏栏内内的的“放放大大”按按钮钮，适适当当放放大大编编辑辑区，然后就可以在编辑区内放置元件和连线。区，然后就可以在编辑区内放置元件和连线。1.放置元件手工放置元件操作与后面介绍的元件手工布手工放置元件操作与后面介绍的元件手工布局操作要领相同，先确定电路中核心或对放置位局操作要领相同，先确定电路中核心或对放置位置有特殊要求的元件位置。在所画的电路中，首置有特殊要求的元件位置。在所画的电路中
35、，首先放置的元件应该是先放置的元件应该是9013三极管，序号为三极管，序号为Q101，假设封装形式为假设封装形式为TO-92A。第49页，本讲稿共75页在在PCB99编辑器中，放置元件的操作过程如编辑器中，放置元件的操作过程如下：下：(1)单击单击“画图画图”工具栏内的工具栏内的“放置元件放置元件”工具工具，在如下图所示的窗内，直接输入元件的封装形式、，在如下图所示的窗内，直接输入元件的封装形式、序号和注释信息。序号和注释信息。封装形式和序号是不能省略的，注释信息文本盒内封装形式和序号是不能省略的，注释信息文本盒内可以输入元件的型号，如可以输入元件的型号，如“9013”或元件的大小，如或元件的
36、大小，如“51”、“1k”等。但注释信息并不是必需的，有时为等。但注释信息并不是必需的，有时为了保密，故意不给出元件型号、大小，或制版时隐藏注了保密，故意不给出元件型号、大小，或制版时隐藏注释信息。释信息。第50页，本讲稿共75页第51页，本讲稿共75页如果操作者不能确定元件的封装形式，可单击如果操作者不能确定元件的封装形式，可单击“Browse”（浏览）按钮。在元件列表窗内单击不（浏览）按钮。在元件列表窗内单击不同元件（或按键盘上的上、下光标控制键），即可同元件（或按键盘上的上、下光标控制键），即可迅速观察到库内元件的封装图，找到指定元件后，迅速观察到库内元件的封装图，找到指定元件后，单击单
37、击“Close”按钮，关闭浏览窗口，返回放置元件按钮，关闭浏览窗口，返回放置元件对话窗。对话窗。第52页，本讲稿共75页第53页，本讲稿共75页(2)然然后后单单击击“OK”按按钮钮，所所选选元元件件的的封封装装图图即即出出现现在在PCB编编辑辑区区内内，其其实实，在在“Browse PCB”窗窗口口中中，在在“Components”（元元件件列列表表）窗窗口口内内找找出出并并单单击击元元件件封封装装图图（如如TO-92A）后后，再再单单击击“Components”（元元件件列列表表）窗窗口口下下的的“Place”按按钮钮，将将元元件件直直接接拖拖进进PCB编编辑辑区区内内。这这样样来来完完成
38、成元元件件放放置置操操作作会会更更简简单单（这这与与在在SCH编编辑辑状状态态下，放置元件的操作方法完全相同）。下，放置元件的操作方法完全相同）。第54页，本讲稿共75页(3)移移动动光光标标，将将元元件件移移到到适适当当位位置置后后，单单击击鼠鼠标标左左键键固固定定即即可可。在在PCB中中放放置置元元件件封封装装图图的的操操作作过过程程与与在在SCH编编辑辑器器中中放放置置元元件件电电气气图图形形符符号号的的操操作作过过程程基基本本相相同同，在在元元件件未未固固定定前前，可可按按如如下下键键移移动动元元件件位位置：置：空格键：旋转元件的方向。空格键：旋转元件的方向。X键：使元件关于键：使元件
39、关于X对称翻转。对称翻转。Y键：使元件关于键：使元件关于Y对称翻转。对称翻转。第55页，本讲稿共75页这这里里需需要要说说明明的的是是：在在PCB编编辑辑器器中中，尽尽管管可可以以通通过过X、Y键键使使处处于于激激活活状状态态的的元元件件关关于于左左右右或或上上下下对对称称，但但一一般般不不能能进进行行对对称称操操作作，否否则则可可能能造造成成元件无法安装。元件无法安装。按按Tab键键，激激活活元元件件属属性性对对话话窗窗，以以便便修修改改元元件件序序号、注释信息等内容。号、注释信息等内容。第56页，本讲稿共75页第57页，本讲稿共75页用同样方法将电阻用同样方法将电阻R101R104封装图封
40、装图（封装形式为（封装形式为AXIAL0.5）、电容）、电容C101C103的封装图（封装形式为的封装图（封装形式为RB.2/.4）放在）放在三极管三极管Q101附近，如下图所示。附近，如下图所示。第58页，本讲稿共75页第59页，本讲稿共75页2.连线前的准备进一步调整元件位置手工布局操作只是大致确定了各元件的相对手工布局操作只是大致确定了各元件的相对位置，布线（无论是手工连线还是自动布线）前，位置，布线（无论是手工连线还是自动布线）前，要进一步调整元件位置，使元件在印制板上的排要进一步调整元件位置，使元件在印制板上的排列满足下列要求：列满足下列要求：(1)为为了了方方便便自自动动插插件件操
41、操作作，除除个个别别特特殊殊元元件件外外，元元件件沿沿水水平平或或垂垂直直方方向向排排列列，且且所所有有元元件件（至至少少是是同同类类元元件件）在在板板上上排排列列方方向向要要一一致致，即即所所有有电电阻阻、IC芯片等必须横排或竖排。芯片等必须横排或竖排。第60页，本讲稿共75页(2)印印制制电电路路板板上上的的元元件件，尽尽可可能能呈呈“井井”字字形形排排列列，即即垂垂直直排排列列的的元元件件，尽尽可可能能靠靠左左或或右右对对齐齐；水水平平排排列列的的元元件件，必必须须靠靠上上或或下下对对齐齐。这这样样不不仅仅美美观，连线长度也短。观，连线长度也短。(3)布布线线或或连连线线前前，所所有有引
42、引脚脚焊焊盘盘必必须须位位于于栅栅格格点点上上，使使连连线线与与焊焊盘盘之之间间的的夹夹角角为为135或或180，以以保保证证连连线与元件引脚焊盘连接处的电阻最小。线与元件引脚焊盘连接处的电阻最小。第61页，本讲稿共75页3.放置印制导线对对于于手手工工编编辑辑来来说说，完完成成了了元元件件位位置置的的精精确确调调整整后后，就就可可以以进进入入布布线线操操作作；对对于于自自动动布布线线来来说说，完完成成了元件位置的精确调整后，就可以进入预布线操作。了元件位置的精确调整后，就可以进入预布线操作。手工布线操作过程如下：手工布线操作过程如下：(1)选择布线层：在选择布线层：在PCB编辑器窗口下已打开
43、的编辑器窗口下已打开的工作层列表中，单击印制导线放置层。对于单面板工作层列表中，单击印制导线放置层。对于单面板来说，只能在来说，只能在BottomLayer（即焊锡面）上连线。（即焊锡面）上连线。第62页，本讲稿共75页(2)执行执行“Design”菜单下的菜单下的“Rules”命命令，单击令，单击“Routing”标签，再单击标签，再单击“RuleClasses”（规则类型）选项框内的（规则类型）选项框内的“WidthConstraint”（布线宽度），即可显示线宽设定状态。（布线宽度），即可显示线宽设定状态。(3)单击放置工具栏内的单击放置工具栏内的“放置导线放置导线”工具，工具，然后按下
44、然后按下Tab键，激活键，激活“TrackProperties”（导线（导线属性）选项设置窗。属性）选项设置窗。第63页，本讲稿共75页(4)将光标移到连线的起点，单击鼠标左键固定，将光标移到连线的起点，单击鼠标左键固定，移动光标到印制导线转折点，单击鼠标左键固定，再移移动光标到印制导线转折点，单击鼠标左键固定，再移动光标到印制导线的终点，单击鼠标左键固定，再单击动光标到印制导线的终点，单击鼠标左键固定，再单击右键终止（但这时仍处于连线状态，可以继续放置其他右键终止（但这时仍处于连线状态，可以继续放置其他印制导线。当需要取消连线操作时，必须再单击鼠标右印制导线。当需要取消连线操作时，必须再单击
45、鼠标右键或按下键或按下Esc键），即可画出一条印制导线。键），即可画出一条印制导线。第64页，本讲稿共75页第65页，本讲稿共75页4.焊盘焊盘也称为连接盘，与元件相关，或者说焊盘是元件焊盘也称为连接盘，与元件相关，或者说焊盘是元件封装图的一部分。在印制板上，仅使用少量孤立焊盘，以封装图的一部分。在印制板上，仅使用少量孤立焊盘，以便放置少量飞线、电源便放置少量飞线、电源/地线或输入地线或输入/输出信号线的连接盘输出信号线的连接盘以及大功率元件固定螺丝孔、印制板固定螺丝孔等。在以及大功率元件固定螺丝孔、印制板固定螺丝孔等。在Protel99PCB编辑器中，元件引脚焊盘的大小、形状均可编辑器中，元
46、件引脚焊盘的大小、形状均可重新设置。重新设置。第66页，本讲稿共75页焊盘形状可以是圆形、长方形、椭圆、八角形等。为了增加焊焊盘形状可以是圆形、长方形、椭圆、八角形等。为了增加焊盘的附着力，在中等密度布线条件下，一般采用椭圆形或长圆形焊盘的附着力，在中等密度布线条件下，一般采用椭圆形或长圆形焊盘，因为在环宽相同的情况下，长圆形、椭圆形焊盘面积比圆形和盘，因为在环宽相同的情况下，长圆形、椭圆形焊盘面积比圆形和方形大；在高密度布线情况下，常采用圆形或方形焊盘。方形大；在高密度布线情况下，常采用圆形或方形焊盘。(1)(1)单击单击“放置工具放置工具”栏内的栏内的“焊盘焊盘”工具，然后按下工具，然后按
47、下TabTab键，激键，激活活“Pad Properties”“Pad Properties”（焊盘属性）选项设置窗。（焊盘属性）选项设置窗。第67页，本讲稿共75页第68页，本讲稿共75页(2)移动光标到指定位置后，单击左键固定即可。移动光标到指定位置后，单击左键固定即可。重重复复焊焊盘盘放放置置操操作作，即即可可连连续续放放置置其其他他的的焊焊盘盘。在在放放置置焊焊盘盘操操作作过过程程中中，焊焊盘盘的的中中心心必必须须位位于于与与它它相相连连的的印印制制导导线线中中心心上上，否否则则不不能能保保证证焊焊盘与印制导线之间可靠连接。盘与印制导线之间可靠连接。第69页，本讲稿共75页放置了三个焊
48、盘后的结果第70页，本讲稿共75页5.过孔在在双双面面或或多多层层印印制制电电路路板板中中，通通过过金金属属化化“过过孔孔”使使不不同同层层上上的的印印制制图图形形实实现现电电气气连连接接。放放置置过孔的操作方法与焊盘相同。过孔的操作方法与焊盘相同。单击单击“放置工具放置工具”栏内的栏内的“过孔过孔”工具，然后按工具，然后按下下Tab键，即可激活键，即可激活“ViaProperties”（过孔属性）设（过孔属性）设置框。置框。第71页，本讲稿共75页Diameter：过孔外径。：过孔外径。HoleSize：过过孔孔内内径径。对对于于只只作作贯贯穿穿连连接接而而不不需需要要安安装装元元件件的的金
49、金属属化化过过孔孔，孔孔径径尺尺寸寸可可以以小小一一些些，但但必必须须大于板厚的大于板厚的1/3，否则加工会较困难。，否则加工会较困难。LayerPair：连连接接层层，缺缺省省时时是是元元件件面面到到焊焊锡锡面面（这适合于双面板），在多层板中应根据实际情况选定。（这适合于双面板），在多层板中应根据实际情况选定。第72页，本讲稿共75页6.画电路边框单单击击PCB编编辑辑器器窗窗口口下下工工作作层层列列表表栏栏内内的的“MechanicalLayer”（机机械械层层），将将其其作作为为当当前前工工作作层层，然然后后利利用用“画画线线”工具在机械层工具在机械层4内画出电路板的边框。内画出电路板的
50、边框。7.利用“圆弧”、“画线”工具画出对准孔单单 击击 PCB编编 辑辑 器器 窗窗 口口 下下 的的 Mech，将将 机机 械械 层层（MechanicalLayer）作作为为当当前前工工作作层层，然然后后利利用用“圆圆弧弧”工具在机械层内画出定位孔。工具在机械层内画出定位孔。第73页，本讲稿共75页8.编辑、修改丝印层上的元件序号、注释信息在在放放置置元元件件、手手工工布布局局以以及及手手工工调调整整布布线线等等操操作作过过程程中中，为为了了不不影影响响视视线线，常常将将元元件件的的注注释释信信息息（如如序序号号及及型型号号等等）隐隐藏藏起起来来。因因此此，最最后后需需要要调调整整丝丝印