AltiumDesigner14原理图和PCB设计第6章PCB设计基础课件.pptx

第6章PCB设计基础

6.1PCB的结构

6.2元件封装

6.3焊盘与过孔

6.4铜膜走线和预拉线

6.5PCB设计流程以及基本原则

6.6PCB设计编辑器

6.7板层基础

6.1PCB的结构

印刷电路板(PrintedCircuieBoard，简称PCB)以一定尺

寸的绝缘板为基材，以铜箔为导线，经特定工艺加工，用一层或若干层导电图层以及设计好的孔来实现元件间的电气连接关系。印刷电路的基板由绝缘隔热且不易弯曲的材质制作而成。在表面可以看到的细小线路的材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部分被蚀刻处理掉，留下来的部分就变成网状的细小线路了。这些线路就是用来提供PCB上元件的电路连接的。

印刷电路板的出现与发展，给电子工业带来了重大的改

革，极大地促进了电子产品的更新换代。它具有以下优点：

(1)实现了电路中各个元器件间的电气连接，代替了复

杂的布线，简化了电子产品的装配、焊接、调试工作。

(2)缩小了整机体积，降低了产品成本，提高了电子设

备的质量和可靠性。

(3)可以采用标准化设计，有利于装备生产的自动化和

焊接的机械化，提高了生产率。

(4)使电子设备便于实现单元模块化，便于整机产品的

互换与维修。

印刷电路板种类很多，根据布线层次可分为单面电路板

(简称单面板)、双面电路板(简称双面板)和多层电路板(简称多层板)。

1.单面板

单面板又称单层板(SingleLayerPCB)，是只有一个面敷

铜，另一面没有敷铜的电路板。元件一般情况是放置在没有敷铜的一面，敷铜的一面用于布线和元件焊接。它的特点是成本低但是仅适用于比较简单的电路设计，对于比较复杂的电路，布线非常困难。因为单面板在布线时只有一面，布线间不能交叉而且必须绕独自的路径。

2.双面板

双面板又称双层板(DoubleLayerPCB)，是一种双面敷

铜的电路板，两个敷铜层通常被称为顶层(TopLayer)和底层(BottomLayer)。两个敷铜面都可以布铜导线，顶层一般为放置元器件面，底层一般为元件焊接面。上下两层之间的连接是通过金属化过孔来实现的。由于两面均可以布线，对于比较复杂的电路，其布线比单面板布线的布通率要高。

3.多层板

多层板(MultiLayerPCB)就是包括多个工作层面的电路

板，除了有顶层和底层之外还有中间层。顶层和底层与双层面板一样，中间层可以是导线层、信号层、电源层或接地层。层与层之间是相互绝缘的，层与层之间的连接需要通过孔来实现。

随着集成电路技术的不断发展，元件的集成度越来越高，

元件的引脚数目越来越多，元件的连接关系也越来越复杂，

双面板已经不能满足布线的需要和电磁干扰的屏蔽要求，因

此需要采用多层板。

对于印刷电路板的制作而言，板的层数愈多，制作程序

就愈多，失败率就会增加，成本也相对会提高，所以只有在高级的电路中才会使用多层板。目前两层板最容易制作。市面上所谓的四层板，就是顶层、底层再加上两个电源板层，技术也已经很成熟，而六层板就是四层板再加上两层布线板层，只有在高级的主机板或布线密度较高的场合才会用到。至于八层板及以上，制作就比较困难了。

6.2元件封装

元件封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的外观和

焊点的位置，包括了实际元件的外形尺寸、所占空间位置以

及各管脚之间的间距等。如图6-1所示为电阻、电容、二极管、三极管的封装。

图6-1电阻、电容、二极管、三极管封装

元件封装是关于空间的概念，因此不同的元件可以共用

同一个元件封装，如8031、8051等51系列的单片机，它们都是双列直插式的芯片，其管脚数目都是40个脚，都可以采用DIP40的封装形式；另一方面，同种元件也可以有不同的封装。如RES2代表电阻，但由于电阻的阻值、功率可能不一

样，因此它的封装形式有可能不一样，如AXAIL-0.3、

AXAIL-0.4、AXAI-L0.6等。

1.元件封装的分类

虽然电子元件的封装形式非常多，但是从大的方面来讲

只有两类，分别是针插式元件封装和表面粘贴式元件封装。

1)针插式元件封装

针插式元件封装一般是针对针脚类元件而言的。该类元

件在安装时需要把元件相应的针脚插入焊盘孔中，元件安装在顶面，而焊接在底面。由于该类元件的焊盘通孔贯通整个电路板，故在设计时焊盘板层的属性要设置成Multi-Layer。

2)表面粘贴式元件封装

表面粘贴式元件封装(Surface-MountingDevice，SMD)，

又称贴片式元件封装。使用该类元件封装的元件时，元件和焊盘位于同一面，即它的焊盘只能处于电路板的顶层或者底层，因此应将其焊盘