印制電路板設(shè)計(jì)技術(shù)

什么是印制電路板？

印制電路板，簡稱PCB(PrintedCircuitBoard)，是通過一定的制作工藝，在絕緣度非常高的基材上覆蓋上一層導(dǎo)電性能良好的銅薄膜構(gòu)成覆銅板，然后根據(jù)體的PCB圖的要求，在覆銅板上蝕刻出PCB圖上的導(dǎo)線，并鉆出印制板安裝定位孔以及焊盤和過孔。在雙面板和多層板中，還需要對焊盤和過孔做金屬化處理，即在焊盤和過孔的內(nèi)孔周圍作沉銅處理，以實(shí)現(xiàn)焊盤和過孔在不同層之間的電氣連接。

PCB的功能？⑴為電路中的各種元器件提供必要的機(jī)械支撐。 ⑵提供電路的電氣連接。 ⑶用標(biāo)記符號將板上所安裝的各個(gè)元器件標(biāo)注出來，便于插裝、檢查及調(diào)試。

PCB的分類

按照在一塊板上導(dǎo)電圖形的層數(shù)，印制電路板可分為以下3類。（1）單面板

一面敷銅，另一面沒有敷銅的電路板。單面板只能在敷銅的一面布線，其特點(diǎn)是成本低，但僅適用于比較簡單的電路設(shè)計(jì)。（2）雙面板

雙面板包括頂層(TopLayer)和底層(BottomLayer)兩層，兩面敷銅，中間為絕緣層，兩面均可以布線，一般需要由過孔或焊盤連通。由于兩面均可以布線，對比較復(fù)雜的電路，其布線的布通率比單面板的高，所以它是目前采用最廣泛的電路板結(jié)構(gòu)。

（3）多層板多層板一般指3層以上的電路板。它在雙面板的基礎(chǔ)上增加了內(nèi)部電源層、接地層及多個(gè)中間信號層。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電路的集成度越來越高，多層板的應(yīng)用也越來越廣泛。但由于多層電路板的層數(shù)增加，給加工工藝帶來了難度，同時(shí)制作成本也很高。

PCB板基本組成（相關(guān)的名詞術(shù)語）（1）焊盤（ Pad） 焊盤 (Pad）的作用是放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件的引腳。

Protel99SE在封裝庫中給出了一系列不同形狀和大小的焊盤，如圓形、方形、八角形等。根據(jù)元件封裝的類型。焊盤分為針腳式和表面貼裝式兩種，其中針腳式焊盤必須鉆孔，而表面貼裝式無需鉆孔。選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動(dòng)和受熱情況、受力方向等因素。（2）過孔 （Via） 對于雙層板和多層板，各信號層之間是絕緣的，需在各信號層有連接關(guān)系的導(dǎo)線的交匯處鉆一個(gè)孔，并在鉆孔后的基材壁上淀積金屬 (也稱電鍍或金屬孔化），以實(shí)現(xiàn)不同導(dǎo)電層之間的電氣連接，這種孔稱為過孔 （Via）。 過孔有三種，分別是從頂層貫通到底層的穿透式過孔、從頂層通到內(nèi)層或從內(nèi)層通到底層的盲過孔及內(nèi)層間的隱蔽過孔。過孔的內(nèi)徑 （通孔直徑 Hole size )與外徑尺寸 (過孔直徑 Diameter）一般小于焊盤的內(nèi)外徑尺寸。

（3）銅模導(dǎo)線 （Track）印制電路板上，在焊盤與焊盤之間起電氣連接作用的是銅膜導(dǎo)線，簡稱導(dǎo)線 (Track），是印制電路板最重要的部分。它也可以通過過孔把一個(gè)導(dǎo)電層和另一個(gè)導(dǎo)電層連接起來。印制電路板設(shè)計(jì)都是圍繞如何布置導(dǎo)線來進(jìn)行的。

（4）飛線在PCB設(shè)計(jì)過程中，還有一種與導(dǎo)線有關(guān)的線，常稱為飛線或預(yù)拉線。飛線是在引入網(wǎng)絡(luò)表后，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則生成的，用來指引系統(tǒng)自動(dòng)布線的一種連線。（5）網(wǎng)絡(luò)（Net） 從一個(gè)元件的某個(gè)引腳上到其他引腳上的電氣連接關(guān)系稱作為網(wǎng)絡(luò) (Net)。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)均有唯一的網(wǎng)絡(luò)名稱，可人為添加的或系統(tǒng)自動(dòng)生成的，系統(tǒng)自動(dòng)生成的網(wǎng)絡(luò)名由該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩個(gè)連接點(diǎn)的引腳名稱組成。（6）網(wǎng)絡(luò)表（Netlist ） 網(wǎng)絡(luò)表描述電路中元器件特征和電氣連接關(guān)系，一般從電路原理圖中獲取，它是電路原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)之間的橋梁。（7）安全間距 進(jìn)行印制電路板設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免導(dǎo)線、過孔、焊盤及元件間的距離過近而造成相互干擾就必須在它們之間留出一定的間距，這個(gè)間距就稱為安全間距 (Clearance)。（8）助焊膜和阻焊膜 各類膜(Mask)不僅是PCB制作工藝過程中必不可少的，而且更是元器件焊裝的必要條件。按“膜”所處的位置及其作用， “膜”可分為元器件面(或焊接面)助焊膜(Top or Bottom Solder)和元器件面(或焊接面)阻焊膜(Top or Bottom Paste Mask)兩類。 助焊膜是涂于焊盤上，提高可焊性能的一層膜，也就是在綠色板子上比焊盤略大的淺色圓。 阻焊膜的情況正好相反，為了使制成的板子適應(yīng)波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤處的銅箔不能焊錫，因此在焊盤以外的各部分都要涂覆

一層涂料，用于阻止這些部位上錫（9）絲印層 為方便電路的安裝和維修，在印制板的上下兩表面印上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號等，例如元器件標(biāo)號和參數(shù)、元器件輪廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等等，這就稱為絲印層(Silkscreen Top／Bottom Overlay)。（10）元件的封裝 電路原理圖中的元件使用的是實(shí)際元件的電氣符號；PCB設(shè)計(jì)中用到的元件則是使用實(shí)際元件的封裝 (Footprint)。元件的封裝由元件的投影輪廓、引腳對應(yīng)的焊盤、元件標(biāo)號和標(biāo)注字符等組成。不同的元件可以共用同一個(gè)元件封裝，同種元件也可以有不同的封裝。

元件封裝的命名一般與管腳間距和管腳數(shù)有關(guān)，如電阻封裝AXIAL0.3中的0.3表示管腳間距為0.3英寸或300mil（1英寸=1000mil）；雙列直插式IC封裝DIP8中的8表示集成塊的管