《電子線路板設(shè)計》課件-第三章：PCB設(shè)計基礎(chǔ)

第三章：PCB設(shè)計基礎(chǔ)1.PCB板框的設(shè)置PCB板框的設(shè)置整體是一個黑色底背背景，邊境是無邊的不同形狀PCB電路板圖片不同的電子產(chǎn)品所需要的PCB的板框大小它也是完全不一樣的什么是PCB板框？如何設(shè)置PCB板框？PCB板框設(shè)置有哪些操作？PCB板框大小如何確定？重點難點什么是PCB板框什么是PCB板框PCB板框類型自定義尺寸被外部限制確定尺寸PCB板框類型一、被外部限制確定尺寸PCB板框類型自定義尺寸PCB板框類型如何確定PCB板框大小？PCB板框設(shè)置咱們電信班要準備上AD課，選一間教室，怎么選？PCB板框設(shè)置學(xué)生電腦桌椅師生活動空間PCB板框設(shè)置學(xué)生、設(shè)備、桌椅等其他師生聽課空間電阻、電容、插件等新增接插件空間師生互動空間元件之間PCB走線空間PCB板框設(shè)置--一.自定義尺寸1.

確定所有元件所需空間（1）選定元件（2）矩形區(qū)域設(shè)置2.

矩形裁剪（1）柵格設(shè)定（2）板材裁剪3.

其他操作PCB板框設(shè)置--一.自定義尺寸1.

確定所有元件所需空間（1）選定元件（2）矩形區(qū)域設(shè)置2.

矩形裁剪（1）柵格設(shè)定（2）板材裁剪3.

其他操作PCB板框設(shè)置--PCB板框設(shè)置--一.自定義尺寸1.確定所有元件所需空間（1）選定元件（2）矩形區(qū)域設(shè)置PCB板框設(shè)置一、自定義尺寸1.確定所有元件所需空間（1）選定元件

（2）矩形區(qū)域設(shè)置PCB板框設(shè)置--PCB板框設(shè)置一、自定義尺寸2.矩形裁剪（1）柵格設(shè)定（2）板材裁剪PCB板框設(shè)置一、自定義尺寸2.矩形裁剪（1）柵格設(shè)定（2）板材裁剪PCB板框設(shè)置--PCB板框設(shè)置一、自定義尺寸2.矩形裁剪（1）柵格設(shè)定（2）板材裁剪

預(yù)留空間

a.走線空間

b.新增接插件空間PCB板框設(shè)置一、自定義尺寸2.矩形裁剪（1）柵格設(shè)定（2）板材裁剪

預(yù)留空間

a.走線空間

b.新增接插件空間PCB板框設(shè)置--PCB板框設(shè)置--MechanicallayerToplayerBottomlayer正確錯誤錯誤粉紅色邊框紅色邊框藍色邊框PCB板框設(shè)置PCB板框大小操作過程注意事項：放置線條時，先選定所在板層——Keepoutlayer；板層切割時，先選定板層大小。PCB板框設(shè)置--一.自定義尺寸3.

其他操作固定板框邊沿5mm處PCB可制造性PCB板框設(shè)置--一.自定義尺寸3.

其他操作固定板框5mm5mm5mm5mmPCB板框設(shè)置--PCB板框設(shè)置PCB板框邊沿線操作過程注意事項：設(shè)置柵格5mm；放置布線邊沿線時，先選定所在板層——Mechanicallayer。PCB板框設(shè)置--一.自定義尺寸3.

其他操作根據(jù)PCB工藝要求，提高PCB設(shè)計圖的可讀性，要求顯示板框尺寸。尺寸操作位置要求：距離PCB外側(cè)邊框5mm處。PCB板框設(shè)置--PCB板框設(shè)置尺寸邊框內(nèi)邊沿線總

結(jié)PCB板框確定大小實操設(shè)置后續(xù)操作2.PCB安裝孔PCB安裝孔PCB板框邊界PCB板框內(nèi)邊沿線PCB板框尺寸什么是安裝孔？PCB安裝孔如何設(shè)置？PCB安裝孔如何確定？重點難點什么是PCB安裝孔？什么是PCB安裝孔？什么是PCB安裝孔？導(dǎo)入型板框安裝孔開發(fā)板類安裝孔什么是PCB安裝孔？開發(fā)板類安裝孔開發(fā)板類安裝孔開發(fā)板類安裝孔位置沒有特別要求，一般情況：位置要求：放置在離板框邊界X軸5mm、Y軸5mm的位置。大小要求：一般采用直徑為3mm的非金屬化孔。什么是PCB安裝孔？導(dǎo)入型板框固定孔有實物結(jié)構(gòu)模型，安裝孔的位置及大小已經(jīng)定義好，只能嚴格按照要求的位置和大小精準地放置。導(dǎo)入型板框安裝孔導(dǎo)入型板框安裝孔PCB安裝孔的設(shè)置如何確定安裝孔大?。咳绾卧O(shè)置安裝孔？PCB板上安裝孔的位置在哪里？PCB安裝孔的設(shè)置位置要求：放置在離邊邊界X軸5mm、Y軸5mm的位置。安裝孔中心安裝孔中心5mmPCB安裝孔的設(shè)置安裝孔放置操作方法1.切割槽放置操作2.焊盤放置操作PCB安裝孔的設(shè)置1.切割槽的方式圓心、半徑的尺寸需要確定好PCB板所在層需要設(shè)定是Mechanical層位置要求：放置在離邊邊界X軸5mm、Y軸5mm的位置。采用直徑為3mm的非金屬化孔。PCB安裝孔的設(shè)置2.焊盤放置方法引線孔及周邊的銅箔，就是芯片管腳焊接的地方，在焊接元件時，將元件引腳與銅箔導(dǎo)線連接。PCB安裝孔的設(shè)置2.焊盤放置方法引線孔及周邊的銅箔，就是芯片管腳焊接的地方，在焊接元件時，將元件引腳與銅箔導(dǎo)線連接。焊盤直徑過孔直徑針腳式焊盤安裝孔直徑安裝孔PCB安裝孔的設(shè)置如果安裝孔是矩形呢？要求：距離邊界X軸Y軸5mm作為中心，放置邊長為2mm的方形固定孔。PCB安裝孔的設(shè)置鍵入TABPCB安裝孔的設(shè)置請大家想一想，這兩種方法有什么特點？PCB板框設(shè)置切割槽方法和焊盤操作方法的對比操作過程使用范圍PCB板框設(shè)置1.操作過程放置圓形焊盤焊盤對話框

圓形切割槽對話框drPCB板框設(shè)置2.適用范圍切割槽方法只要是有具體尺寸的形狀，在特定的柵格屬性下，都可以采用線條、圓形、弧形等形狀進行繪制，通過選定圖形，進行切割即可。PCB板框設(shè)置2.適用范圍焊盤放置方法圓形矩形八邊形圓角方形PCB板框設(shè)置安裝孔操作方法對比切割槽方法操作用時稍長圓形尺寸為半徑所有形狀焊盤方法操作用時較短圓形尺寸為直徑矩形圓形總

結(jié)安裝孔的大小和位置PCB板安裝孔的操作安裝孔的概念3.PCB單面板布局什么是PCB布局？PCB板2PCB板1什么是PCB布局？布局的原則是什么？如何根據(jù)原則進行PCB板布局？布局的分類有哪些？重點難點什么是PCB布局？原理圖元件符號電氣連接元件封裝PCB走線元件預(yù)留位銅箔走線實際元件銅箔走線PCB版圖印制電路板實際電路板導(dǎo)入加工焊接什么是PCB布局？實際上就是如何在一塊印制電路板上放置元件。PCB布局布局的分類有哪些？自動布局手動布局PCB布局分類布局的分類有哪些？PCB布局分類:1.自動布局：是PCB編輯器根據(jù)一套智能算法，可以自動的將元件分開，然后放置在規(guī)劃好的布局區(qū)域內(nèi)，并進行合理布局。PCB布局分類2.手動布局：是手動確定元件的位置。布局的分類有哪些？一、PCB加工工藝的要求布局的原則是什么？所有的元器件應(yīng)放置在距離PCB板邊緣約5mm處。在通常條件下，所有元器件均應(yīng)放置在印制電路板的同一面上，即元件在頂層，走線在底層。布局的原則是什么？二、元器件布局層面只有在頂層元器件過密時，才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼片IC等放在底層。布局的原則是什么？二、元器件布局層面貼片電阻貼片IC1.首先放置裝配時位置要求較高的元器件：如電源插件；2.然后放置特殊元器件和大的元器件，如發(fā)熱元器件、變壓器、IC等，最后放置小器件，如電阻、電容、二極管等。布局的原則是什么？三、元器件的布局順序布局的原則是什么？電源接插件布局的原則是什么？布局的原則是什么？AT89C51布局的原則是什么？布局的原則是什么？U2R2布局的原則是什么？“搬移”單個元件：用鼠標左鍵可以點住元件，移動鼠標，可以將元件進行搬移。“旋轉(zhuǎn)”元件：對角度有特殊要求的話，可以雙擊此元件，打開元件屬性框進行單獨設(shè)置。布局的原則是什么？布局采用分區(qū)擺放和核心外圍的基本原則。1.同一電路單元的元器件應(yīng)相對集中排列，以便于調(diào)試和維修；2.相互連線的元器件應(yīng)相對靠近排列，以利于提高布線密度和走線距離最短。布局的原則是什么？四、分區(qū)擺放原則布局的原則是什么？顯示電路按鍵部分復(fù)位電路晶振電路時鐘電路如何根據(jù)布局原則進行PCB板布局？時鐘區(qū)域復(fù)位電路晶振電路如何根據(jù)布局原則進行PCB板布局？這樣布局就算結(jié)束了嗎？如何根據(jù)布局原則進行PCB板布局？PCB布局分類:布局微調(diào)需要調(diào)整位置需要調(diào)整180度避免飛線交叉復(fù)位電路晶振電路布局的原則是什么？選定元件選擇編輯-對齊-頂對齊如何根據(jù)布局原則進行PCB板布局？符合人機工程要求符合IC芯片集中布局器件擺放盡量緊湊，電容和晶振盡量靠近，符合距離最短原則。特殊元件（電源）布局原則接插件盡量布局在邊緣符合人機工程要求根據(jù)功能分區(qū)擺放。布局的原則是什么？四、分區(qū)擺放原則多層布局原則、差分布線原則等。五、其他布局原則總結(jié)PCB布局布局原則如何布局4.PCB散熱設(shè)計PCB散熱設(shè)計熱傳遞的方式？PCB散熱設(shè)計的基本原則有哪些？溫度對元器件及電子產(chǎn)品的影響？重點難點PCB散熱設(shè)計造成電子設(shè)備故障的原因有很多，包括震動、潮濕、灰塵等原因，但高溫是其中最重要的因素，其中溫度對電子設(shè)備的影響高達40%。一、溫度（高溫）對元器件及電子產(chǎn)品的影響PCB散熱設(shè)計溫度升高會使電阻阻值降低，使電容器的使用壽命降低，溫度過高還會造成焊點變脆、焊點脫落，焊點機械強度降低；結(jié)溫升高會使晶體管的電流放大倍數(shù)迅速增加，導(dǎo)致集電極電流增加，最終導(dǎo)致元器件失效。一、溫度（高溫）對元器件及電子產(chǎn)品的影響電阻貼片電阻電容PCB板晶體管PCB散熱設(shè)計在電子產(chǎn)品中只要有溫度差別存在就有熱傳遞，通過熱傳遞可以達到對印制板組裝件的散熱和冷卻。熱傳遞的三種方式：傳導(dǎo)、輻射和對流。二、熱傳遞的三種方式溫度差熱傳遞PCB散熱設(shè)計（一）傳導(dǎo)材料的熱傳導(dǎo)能力：與熱導(dǎo)率（K），導(dǎo)熱方向的截面積（S），溫差（）成正比；與導(dǎo)熱的長度（L），材料厚度成反比。導(dǎo)熱方向的截面積越大，傳導(dǎo)能力越強；溫差越大，傳導(dǎo)能力越強；熱導(dǎo)率越大，傳導(dǎo)能力越強。二、熱傳遞的三種方式導(dǎo)熱方向的截面積導(dǎo)熱方向T自身T環(huán)境PCB散熱設(shè)計（一）傳導(dǎo)不同材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)不同，起熱傳導(dǎo)作用也不同。常用鋁合金或銅做散熱器材料，對于大功率器件可以外加材料厚度較厚的散熱器。二、熱傳遞的三種方式PCB散熱設(shè)計（二）輻射熱輻射是指物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。一切溫度高于絕對零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總能量就愈大。二、熱傳遞的三種方式PCB散熱設(shè)計（二）輻射相互靠近的元器件或發(fā)熱裝置（大功率器件等）彼此都會吸收對方的熱輻射能量，加大兩者之間的距離，可以降低相鄰元器件的熱輻射影響。

二、熱傳遞的三種方式在材料有相同熱輻射系數(shù)的條件下，無光澤或暗表面比光亮或有光澤的表面熱輻射更強。PCB散熱設(shè)計（三）對流對流是在流體和氣體中的熱能傳遞方式，主要是由于質(zhì)點位置的移動，使溫度趨于均勻。對于空氣介質(zhì)，強制對流比自然對流更能提高熱傳輸系數(shù)，提高散熱效果。二、熱傳遞的三種方式PCB散熱設(shè)計（一）PCB基材的選擇1.選材PCB基材應(yīng)根據(jù)焊接要求和耐熱性要求，選擇原則如下：（1）耐熱性好；（2）CTE較小或與元器件CTE相適應(yīng)的基材，以盡量減少元器件與基材之間的CTE相對差。三、PCB散熱設(shè)計的基本原則基材：耐熱性好CTE基材CTE元件CTE基材較小PCB散熱設(shè)計（一）PCB基材的選擇1.選材（3）PCB板材的熱點溫度不應(yīng)超過125℃。盡可能選擇更厚一點的覆銅箔。PCB板當前所處的溫度：T環(huán)境溫度通入電流，銅箔走線有溫升：T溫升其他元器件工作后，有其他熱量產(chǎn)生：T其他元器件熱量總體熱點溫度不能超過125℃三、PCB散熱設(shè)計的基本原則銅箔走線T環(huán)境溫度

T溫升T其他元器件熱量++125℃PCB散熱設(shè)計（一）PCB基材的選擇1.選材（4）如有SMD元件可選擇鋁基、陶瓷基等熱阻小的板材。三、PCB散熱設(shè)計的基本原則晶體管散熱器晶體管+散熱器貼片晶體管陶瓷基鋁基PCB散熱設(shè)計（二）PCB元器件的布局考慮PCB的散熱時，元器件的布局要求如下：（1）板面熱容量應(yīng)均勻分布。注意不要把大功率元器件集中擺放，如果無法避免，則要把矮的元器件放在氣流的上游，并保證足夠的冷卻風(fēng)量流經(jīng)熱耗集中區(qū)。三、PCB散熱設(shè)計的基本原則空氣流矮元件高元件PCB散熱設(shè)計（二）PCB元器件的布局考慮PCB的散熱時，元器件的布局要求如下：（2）元件布局時，自然對流：縱向排列強制風(fēng)冷：橫向排列發(fā)熱量大的元器件：氣流的末端，對熱敏感度或發(fā)熱量小的元器件：冷卻氣流的前端。三、PCB散熱設(shè)計的基本原則自然對流發(fā)熱量大的元器件對熱敏感度或發(fā)熱量小的元器件強制風(fēng)冷發(fā)熱量大的元器件對熱敏感度或發(fā)熱量小的元器件PCB散熱設(shè)計（二）PCB元器件的布局（3）熱量較大或電流較大的元器件不要放置在PCB的角落和四周邊緣，只要有可能應(yīng)安裝于散熱器上，遠離其他元器件，并保證散熱通道通暢。三、PCB散熱設(shè)計的基本原則PCB散熱設(shè)計（二）PCB元器件的布局（4）PCB板最好是直立安裝，板與板之間的距離不應(yīng)小于2cm。對于自身溫升超過30℃的熱源，一般要求：在風(fēng)冷條件下，電解電容等溫度敏感元器件離熱源的距離要求不小于2.5mm。在自然冷條件下，電解電容等溫度敏感元器件離熱源的距離要求不小于4.0mm。三、PCB散熱設(shè)計的基本原則2cm2cm風(fēng)冷自然冷熱源熱源2.5mm4.0mmPCB散熱設(shè)計三、PCB散熱設(shè)計的基本原則（三）PCB的布線（1）對于面積較大的焊盤和大面積銅箔上的焊點，應(yīng)設(shè)計焊盤隔熱環(huán)，在保持焊盤與大的導(dǎo)電面積電氣連接的同時，將焊盤周圍部分的導(dǎo)體蝕刻掉形成隔熱區(qū)。隔熱區(qū)PCB散熱設(shè)計三、PCB散熱設(shè)計的基本原則（三）PCB的布線（2）焊盤與大的導(dǎo)電面積的連接通道的導(dǎo)線寬度要適中。過窄會影響載流量，過寬會失去熱隔離的效果。PCB散熱設(shè)計三、PCB散熱設(shè)計的基本原則（三）PCB的布線（2）焊盤與大的導(dǎo)電面積的連接通道，其導(dǎo)線寬度要適中。連接導(dǎo)線的總寬度應(yīng)為連接盤（焊盤）直徑的60%為宜。例如：焊盤直徑為1.0mm，則連接通道的寬度為0.6mmdw=dx0.6PCB散熱設(shè)計（三）PCB的布線（2）焊盤與大的導(dǎo)電面積的連接通道有多條導(dǎo)線，每條連接導(dǎo)線的寬度為連接導(dǎo)線的總寬度除以通道數(shù)。例如：焊盤直徑為1.0mm，則連接通道的總寬度為0.6mm，每條連接導(dǎo)線的寬度應(yīng)為多少？0.6÷3=0.2mm則每條線寬為0.2mm三、PCB散熱設(shè)計的基本原則總結(jié)01溫度對元器件和電子產(chǎn)品的影響02熱傳遞的三種方式03PCB散熱設(shè)計的基本原則5.PCB線寬設(shè)置PCB線寬基本操作重點難點什么是PCB走線？如何設(shè)置PCB走線寬度？如何根據(jù)不同要求設(shè)置走線寬度？PCB走線寬度怎樣確定？原理圖1元件符號電氣連接2元件封裝PCB走線3元件預(yù)留位銅箔走線4實際元件銅箔走線PCB版圖印制電路板實際電路板導(dǎo)入加工焊接什么是PCB走線？PCB中的走線實際元件之間的連接走線寬度有區(qū)別嗎？銅箔走線走線寬度有區(qū)別嗎？粗細走線寬度有區(qū)別嗎？為什么PCB走線會出現(xiàn)粗細不一樣的現(xiàn)象呢？走線寬度有區(qū)別嗎？PCB走線線寬設(shè)計--PCB走線線寬PCB板走線的寬度與流過導(dǎo)線的電流大小有關(guān)。線寬太窄，則印刷導(dǎo)線電阻大，線上的電壓降也就大，影響電路的性能；線寬太寬，則布線密度不高，板面積增加，增加成本，不利于小型化。PCB走線線寬設(shè)計--PCB設(shè)計工藝中銅箔厚度的一般規(guī)定單、雙面板是1oz；多層板內(nèi)層一般是1/2oz、1/3oz，外層1oz，1/2oz，1/30z；電源板銅厚要求比較高。PCB走線線寬設(shè)計--根據(jù)PCB工藝設(shè)計，為了保證系統(tǒng)溫度、減少銅箔阻抗對系統(tǒng)功耗的影響，以銅箔1oz為例，規(guī)定1MM線寬（約40MIL）的電流負荷為1A。一般設(shè)置要求整板一般取0.2–0.6mm；地線一般可選1mm，電源一般選0.5–1mm。同一電路板中，電源線、地線比普通信號線粗。PCB走線線寬設(shè)計--電流強度單位時間內(nèi)流過某導(dǎo)體橫截面的電荷量。銅箔寬度：PCB走線的寬度銅箔厚度：PCB板設(shè)計加工電流1oz銅厚指1in2面積內(nèi)銅箔的重量為1oz，對應(yīng)的物理厚度是35um。銅箔厚度銅箔寬度PCB走線線寬設(shè)計銅箔厚度：1oz銅箔寬度=PCB走線寬度：1.整板線寬設(shè)置為0.5mm2.GND線寬設(shè)置為1.0mmPCB走線線寬設(shè)計線寬設(shè)計實操PCB整板線寬設(shè)置為0.5mm。PCB走線線寬設(shè)計線寬設(shè)計增加線寬新規(guī)則：Width-GND，線寬設(shè)置為1mm。PCB走線線寬規(guī)則6.PCB布線層設(shè)置PCB布線層設(shè)置原理圖元件符號電氣連接元件封裝PCB走線元件預(yù)留位銅箔走線實際元件銅箔走線PCB版圖印制電路板實際電路板導(dǎo)入加工焊接什么是PCB布線層？什么是PCB疊層？疊層設(shè)計的原則是什么？如何設(shè)置PCB布線層？重點難點什么是PCB布線層？PCB中的走線實際元件之間的連接PCB走線所在的板層即為PCB布線層為什么要設(shè)置布線層？單面板只有底層（bottomlayer）布線雙面板底層（bottomlayer）和頂層（toplayer）都布線多層布線板底層（bottomlayer）、頂層（toplayer）以及中間層都進行布線為什么要設(shè)置布線層？單面板：單面布線雙面板：雙面布線為什么要設(shè)置布線層？單面板雙面板設(shè)置PCB板層實操如何設(shè)置PCB布線層？元件較少、線路比較簡單時，采用單面板，設(shè)置布線層激活底層（Bottomlayer）；元件較多、線路比較復(fù)雜時，單面板不能滿足布線要求后則采用雙面板，設(shè)置布線層時激活底層（Bottomlayer）和頂層（Toplayer）。PCB布線層設(shè)計一般情況下PCB層疊的認識隨著高速電路的不斷涌現(xiàn)，PCB的復(fù)雜度也越來越高，默認的兩層設(shè)計無法滿足布線信號質(zhì)量及走線密度的要求。在設(shè)計多層PCB之前，需要根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和EMC（電磁兼容）的要求確定采用的電路板結(jié)構(gòu)，也就是要決定多層板的層數(shù)。PCB層疊的認識從布線方面：層數(shù)越多越利于布線，但是制板成本和難度也會隨之增加。對生產(chǎn)廠家來說：層疊結(jié)構(gòu)對稱與否是PCB制造時需要關(guān)注的焦點。層數(shù)的選擇需要考慮各方