初级工程师PCB设计技巧.ppt

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1、PCBPCB及其及其 设计技巧设计技巧2021/9/171目 录 第一章：PCB 概述 第二章：PCB 设计流程 及PCB Layout 设计 第三章：PROTEL 常用操作 第四章：PCB Layout 技巧2021/9/172第一章：第一章：PCBPCB 概述概述2021/9/173第一章：第一章：PCB 概述一、一、PCBPCB：Printed Circuit Board印刷电路板二、二、PCBPCB板的质量的决定因素：板的质量的决定因素：基材的选用；组成电路各要素的物理特性。2021/9/174第一章：第一章：PCB 概述三、三、PCBPCB的材料分类的材料分类 1、刚性：（1 1）、

2、酚醛纸质层压板）、酚醛纸质层压板 （2 2）、环氧纸质层压板）、环氧纸质层压板 （3 3）、聚酯玻璃毡层压板）、聚酯玻璃毡层压板 （4 4）、环氧玻璃布层压板）、环氧玻璃布层压板 2、挠性 （1 1）、聚酯薄膜）、聚酯薄膜 （2 2）、聚酰亚胺薄膜）、聚酰亚胺薄膜 （3 3）、氟化乙丙烯薄膜）、氟化乙丙烯薄膜2021/9/175基板种类基板种类 组组 成成 及及 用用 途途 FR-3 纸基，环氧树脂，难燃纸基，环氧树脂，难燃 G-10 玻璃布，环氧树脂，一般用途玻璃布，环氧树脂，一般用途 FR-4 玻璃布，环氧树脂，难燃玻璃布，环氧树脂，难燃 G-11 玻璃布，环氧树脂，高温用途玻璃布，环氧树

3、脂，高温用途 FR-5 玻璃布，环氧树脂，高温并难燃玻璃布，环氧树脂，高温并难燃 FR-6 玻璃席，聚脂类，难燃玻璃席，聚脂类，难燃 CEM-1 两外层是玻璃布，中间是木浆纸纤维，环氧树脂，两外层是玻璃布，中间是木浆纸纤维，环氧树脂，难燃难燃 CEM-3 两外层是玻璃布，中间是玻璃短纤所组成的席，环两外层是玻璃布，中间是玻璃短纤所组成的席，环氧树脂，难燃氧树脂，难燃 第一章：第一章：PCB 概述 四、四、PCBPCB基板材料种类及用途：基板材料种类及用途：2021/9/176 五、五、PCBPCB板的种类：板的种类：A A、单面板（单面、双面丝印）、单面板（单面、双面丝印）B B、双面板（单面

4、、双面丝印）、双面板（单面、双面丝印）C C、四层板（两层走线、电源、四层板（两层走线、电源、GNDGND）D D、六层板（四层走线、电源、六层板（四层走线、电源、GNDGND）E E、八层及以上多层板（、八层及以上多层板（n-2n-2层走线、电源、层走线、电源、GNDGND）F F、雕刻板、雕刻板第一章：第一章：PCB 概述2021/9/177六、多层六、多层PCBPCB的基本制作工艺流程：的基本制作工艺流程：第一章：第一章：PCB 概述下料下料内层钻孔内层钻孔内层线路曝光内层线路曝光内层蚀刻内层蚀刻内层检修内层检修内层测试内层测试棕化棕化(黑化黑化)压合压合外层钻孔外层钻孔黑孔黑孔一次铜一

5、次铜干膜线路干膜线路二次铜二次铜去膜蚀刻去膜蚀刻测试测试防焊印刷防焊印刷喷锡喷锡文字印刷文字印刷成型成型测试测试成品成品注：单层和双面注：单层和双面PCBPCB的基本工艺流程比多层工艺流程更简单，的基本工艺流程比多层工艺流程更简单，是在其基础上减除内层部分流程（即去除虚线框部分）。是在其基础上减除内层部分流程（即去除虚线框部分）。2021/9/178第二章：第二章：PCBPCB 设计流程及设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计2021/9/179第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计一、设计准备：一、设计准备：对原理图进行分析

6、和对原理图进行分析和DRCDRC检查；建立标准元件库；建检查；建立标准元件库；建立特殊元器件；印制板设计文件的建立；转网表。立特殊元器件；印制板设计文件的建立；转网表。二、网表输入：二、网表输入：将转换好的网表进行输入。将转换好的网表进行输入。三、规则设置：三、规则设置：按照成品规格书的要求，将线宽、线距、层定义、过按照成品规格书的要求，将线宽、线距、层定义、过孔、全局参数等相关参数设置好。孔、全局参数等相关参数设置好。四、手工布局：四、手工布局：根据印制板安装结构尺寸要求画出边框，参照原理图，根据印制板安装结构尺寸要求画出边框，参照原理图，结合机构进行布局，检查布局。结合机构进行布局，检查布

7、局。五、手工布线：五、手工布线：参照原理图进行预布线，检查布线是否符合电路模块参照原理图进行预布线，检查布线是否符合电路模块要求；修改布线，并符合相应要求。要求；修改布线，并符合相应要求。（自动布线：自动布线：根据原理图和已设置好的规则，进行自动布线。要求原根据原理图和已设置好的规则，进行自动布线。要求原理图无差错、规则设置无误方可进行。）理图无差错、规则设置无误方可进行。）六、检查完善：六、检查完善：PCBPCB制作初步完成，制作初步完成，“铺铜铺铜”与与“补铜补铜”，进行连线、，进行连线、连通性、间距、连通性、间距、“孤岛孤岛”、文字标识检查，并对其进行修改，使其、文字标识检查，并对其进行

8、修改，使其符合要求。符合要求。七、七、CAMCAM输出：输出：检查无误后，生成底片，到此检查无误后，生成底片，到此PCBPCB板制作完成。板制作完成。2021/9/1710图例：图例：第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计 一、设计准备：一、设计准备：对原理图进行分析和对原理图进行分析和DRCDRC检查；建立标准元件库；检查；建立标准元件库；建立特殊元器件；印制板设计文件的建立；转网表。建立特殊元器件；印制板设计文件的建立；转网表。2021/9/1711原理图规范分析及原理图规范分析及DRC DRC 检验：检验：1 1、原理图使用模块化方式、原理图

9、使用模块化方式绘制，这样利于读原理图，绘制，这样利于读原理图，又利于模块化布局。又利于模块化布局。2 2、原理图大部分的、原理图大部分的PCBPCB封封装要确认下来，个别器件装要确认下来，个别器件没有封装，作个标志，利没有封装，作个标志，利于我们建库、添加封装。于我们建库、添加封装。3 3、原理图的、原理图的DRCDRC检验（见检验（见右图）。右图）。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计2021/9/1712 二、网表输入：二、网表输入：将转换好的网表进行输入。将转换好的网表进行输入。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB

10、Layout 设计设计 三、规则设置：三、规则设置：按照成品规格书的要求，将线宽、线距、层按照成品规格书的要求，将线宽、线距、层定义、过孔、全局参数等相关参数设置好。定义、过孔、全局参数等相关参数设置好。PCBPCB布局的一般规则：布局的一般规则：a a、信号流畅，信号方向保持一致；、信号流畅，信号方向保持一致；b b、核心元件为中心；、核心元件为中心；c c、在高频电路中，要考虑元器件的分布参数；、在高频电路中，要考虑元器件的分布参数；d d、特殊元器件的摆放位置；、特殊元器件的摆放位置；e e、要考虑批量生产时，波峰焊及回流焊的锡流方向及加工、要考虑批量生产时，波峰焊及回流焊的锡流方向及加

11、工传送传送PCBPCB的工艺因素。的工艺因素。2021/9/1713 1 1、布局前的准备：、布局前的准备：a a、画出边框；画出边框；b b、定位孔和对接孔进行位置确认；、定位孔和对接孔进行位置确认；c c、板内元件局部的高度控制；、板内元件局部的高度控制；d d、重要网络的标志、重要网络的标志。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计 四、手工布局：四、手工布局：根据印制板安装结构尺寸要求画出边框，根据印制板安装结构尺寸要求画出边框，参照原理图，结合机构进行布局，检查布局。参照原理图，结合机构进行布局，检查布局。2 2、PCBPCB布局的顺序：布

12、局的顺序：a a、固定元件；、固定元件；b b、有条件限制的元件；、有条件限制的元件；c c、关键元件；、关键元件；d d、面积比较大元件；、面积比较大元件；e e、零散元件。、零散元件。2021/9/17143 3、参照原理图，结合机构，进参照原理图，结合机构，进行布局。行布局。4 4、布局检查：、布局检查：A A、检查元件在二维、三维空间上、检查元件在二维、三维空间上是否有冲突。是否有冲突。B B、元件布局是否疏密有序，排列、元件布局是否疏密有序，排列整齐。整齐。C C、元件是否便于更换，插件是否、元件是否便于更换，插件是否方便。方便。D D、热敏元件与发热元件是否有距、热敏元件与发热元件

13、是否有距离。离。E E、信号流程是否流畅且互连最短。、信号流程是否流畅且互连最短。F F、插头、插座等机械设计是否矛、插头、插座等机械设计是否矛盾。盾。G G、元件焊盘是否足够大。、元件焊盘是否足够大。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计2021/9/1715 五、手工布线：五、手工布线：参照原理图进行预布线，检查布线是否符合电参照原理图进行预布线，检查布线是否符合电路模块要求；修改布线，并符合相应要求。路模块要求；修改布线，并符合相应要求。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计1 1、走线规律：、走

14、线规律：A A、走线方式、走线方式:尽量走短线，特别是小尽量走短线，特别是小信号。信号。B B、走线形状、走线形状:同一层走线改变方向时，同一层走线改变方向时，应走斜线。应走斜线。C C、电源线与地线的设计、电源线与地线的设计:40:40100mil100mil，高频线用地线屏蔽。，高频线用地线屏蔽。D D、多层板走线方向、多层板走线方向:相互垂直，层间相互垂直，层间耦合面积最小；禁止平行走线。耦合面积最小；禁止平行走线。E E、焊盘设计的控制、焊盘设计的控制2、布线、布线:首先，进行预连线，看一下项目的可首先，进行预连线，看一下项目的可连通性怎样，并根据原理图及实际情连通性怎样，并根据原理图

15、及实际情况进行器件调整，使其更加有利于走况进行器件调整，使其更加有利于走线。线。2021/9/17163 3、布线检查：、布线检查：(1)(1)、间距是否合理，是否满足生产要求。、间距是否合理，是否满足生产要求。(2)(2)、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）。阻抗）。(3)(3)、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，输入线及输出线要明显地分、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，输入线及输出线要明显地分开。开。(4)(4)、模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。、模拟电路和数字电路部分，是否有

16、各自独立的地线。(5)(5)、后加在、后加在PCBPCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。(6)(6)、对一些不理想的线形进行修改。、对一些不理想的线形进行修改。(7)(7)、在、在PCBPCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。(8)(8)、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露

17、出板外容易造成短路。外容易造成短路。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计2021/9/1717第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计n绘制完毕后的PCB图2021/9/1718 六、检查完善：六、检查完善：PCBPCB制作初步完成，制作初步完成，“铺铜铺铜”与与“补铜补铜”，进行连线、连通性、间距、，进行连线、连通性、间距、“孤岛孤岛”、文字标识检查，并对其、文字标识检查，并对其进行修改，使其符合要求。进行修改，使其符合要求。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout

18、设计设计 检查线路，进行检查线路，进行铺铜和铺铜和补铜处理，重新排列元件标识；通过检查补铜处理，重新排列元件标识；通过检查窗口，对项目进行间距、连通性检查。窗口，对项目进行间距、连通性检查。2021/9/1719PCBPCB检查：检查：1 1、检查线路设计是否与原理图设计思想一致。、检查线路设计是否与原理图设计思想一致。2 2、检查定位孔与、检查定位孔与PCBPCB的大小，以及固定键安装位置是否与机构的大小，以及固定键安装位置是否与机构相吻合。相吻合。3 3、结合、结合EMCEMC知识，看知识，看PCB PCB 是否有不符合是否有不符合EMCEMC常规的线路。常规的线路。4 4、检查、检查PC

19、BPCB封装是否与实物相对应。封装是否与实物相对应。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计2021/9/1720 七、七、CAMCAM输出：输出：检查无误后，生成底片，并作检查无误后，生成底片，并作CAM350CAM350检检查。到此查。到此PCBPCB板制作完成。板制作完成。最后的最后的CAM350CAM350检查无误后，检查无误后，PCBPCB设计就完成了，设计就完成了，就可以送底片了。就可以送底片了。第二章：第二章：PCB 设计流程及PCB LayoutPCB Layout 设计设计2021/9/1721第三章：PROTEL PROTEL 常

20、用操作常用操作2021/9/1722第三章：第三章：PROTEL PROTEL 常用操作常用操作1 1、PCB PCB 设计常用快捷键：设计常用快捷键：nPageUp：以鼠标为中心放大nPageDown：以鼠标为中心缩小nG：锁定栅格大小的选择设置nQ：mm（毫米）与mil（密尔）的单位切换nL：打开Document(设计)Options(选项)对话框中的Layers标签n*：顶层与底层之间层的切换n+（-）逐层切换：“+”与“-”方向相反nJC：查找器件nSN：选取网络nEEA：取消全部选择nEnd或VR：刷新画面nCtrl+PageDown：显示整板nAlt删除键（回车上面的键）：撤消nC

21、trl+Delete：删除选中的2021/9/1723第三章：第三章：PROTEL PROTEL 常用操作常用操作2 2、原理图设计常用快捷键、原理图设计常用快捷键nPageUP：以光标当前位置为中心进行放大nPageDown：以光标当前位置为中心进行缩小nEnd或VR：刷新工作区nCtrl+Delete：删除nCtrl+F：查找元件nCtrl+PageDown：显示整图nCtrl+鼠标左键：显示所有图件nShift+鼠标左键：显示所有图件2021/9/1724第三章：第三章：PROTEL PROTEL 常用操作常用操作3 3、PROTEL PROTEL 常用问题：常用问题：n复制电路图到wo

22、rd文档 tools-preferences-Graphical Editing，取消Add Template to Clipboard，然后复制。n取消备份DDB文件减肥：“File”菜单左边一个向下的灰色箭头取消备份：preference-create backup files压缩文件：design utilities-perform compact after closingn常用rule设置：Clearance Constraint：不同两个网络的间距；Routing Via Style：设置过孔参数，具体含义在属性里有图；Width Constraint:导线宽度设置；n原理图导入P

23、CB时常见问题处理：footprint not found：确保所有的器件都指定了封装；node not found：确认没有“footprint not found”类型的错误；编辑PCBlib，将对应引脚名改成没有找到的那个node Net already exist：常见在原理图有多张的情况 design-creat netlist-net labels and port global2021/9/1725第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧2021/9/1726v尽量采用地平面作为电流尽量采用地平面作为电流回路；回路；v将模拟地平面和数字地平将模拟地平面和

24、数字地平面分开；面分开；v模拟电路尽量靠近电路板模拟电路尽量靠近电路板边缘放置，数字电路尽量边缘放置，数字电路尽量靠近电源连接端放置，这靠近电源连接端放置，这样做可以降低由数字开关样做可以降低由数字开关引起的引起的di/dtdi/dt效应（电流效应（电流的波动变化率。如果在电的波动变化率。如果在电路中的路中的di/dtdi/dt过大过大 会导致会导致某些敏感器件的误导通某些敏感器件的误导通 比如比如IGBTIGBT管的控制极）。管的控制极）。第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧1 1、为确保正确实现电路，应遵循的设计准则：、为确保正确实现电路，应遵循的设计

25、准则：分隔开的地平面有时比连续的地平面有效分隔开的地平面有时比连续的地平面有效2021/9/1727v如果使用走线，应将如果使用走线，应将其尽量加粗其尽量加粗v应避免地环路应避免地环路v如果不能采用地平面，如果不能采用地平面，应采用星形连接策略应采用星形连接策略v数字电流不应流经模数字电流不应流经模拟器件拟器件v高速电流不应流经低高速电流不应流经低速器件速器件第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧2 2、无地平面时的电流回路设计、无地平面时的电流回路设计如果不能采用地平面，可以采用如果不能采用地平面，可以采用“星形星形”布线策略来处理电流回布线策略来处理电流

26、回路路2021/9/17283 3、旁路电容或去耦电容、旁路电容或去耦电容第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧ICIC电源输入电源输入电电源源接接口口电电源源接接口口ICIC电源输入电源输入在电源走线时，尽可能的降低环路面积；在条件允许的在电源走线时，尽可能的降低环路面积；在条件允许的情况下，铺设地平面层情况下，铺设地平面层尽可能保证每个电源输入端都有一个去耦电容尽可能保证每个电源输入端都有一个去耦电容去耦电容应加在电源输入的两端，于电源的正端直接连去耦电容应加在电源输入的两端，于电源的正端直接连接接2021/9/17294 4、布局规划、布局规划第四章：

27、第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧模拟电路放置在线路的末端模拟电路放置在线路的末端2021/9/17305 5、印制导线宽度与容许电流：、印制导线宽度与容许电流：第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧实际使用中，为了保证散热等因素，印在该基础上增加实际使用中，为了保证散热等因素，印在该基础上增加2 2倍左右的宽度倍左右的宽度2021/9/17316 6、多层板的常用的叠层顺序：、多层板的常用的叠层顺序：第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧8Layer10Layer6Layer4LayerS

28、GPSSGSSGPSSGSSGSSGPSSGPSGGSS S：信号层：信号层G G：底层：底层P P：电源层：电源层2021/9/1732 7 7、一般、一般PCB PCB 的布线的注意事项：的布线的注意事项：专用地线、电源线宽度应大于专用地线、电源线宽度应大于1mm1mm。其走线应成其走线应成“井井”字型排列。字型排列。某些元器件或导线可能有较高的电位差，应加大它们某些元器件或导线可能有较高的电位差，应加大它们的间距，避免放电引起意外短路。的间距，避免放电引起意外短路。尽量加大电源线宽度，减少环路电阻，电源线、地线尽量加大电源线宽度，减少环路电阻，电源线、地线的走向和数据传递方向一致，有助于

29、增强抗干扰能力。的走向和数据传递方向一致，有助于增强抗干扰能力。当频率高于当频率高于100k100k时，趋附效应就十分严重，高频电阻时，趋附效应就十分严重，高频电阻增大。增大。第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧2021/9/1733第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧8 8、高频数字电路、高频数字电路PCBPCB布线规则：布线规则：高频数字信号线要用短线。高频数字信号线要用短线。主要信号线集中在主要信号线集中在pcbpcb板中心。板中心。时钟发生电路应在板的中心附近，时钟扇出应采用菊时钟发生电路应在板的中心附近，时钟

30、扇出应采用菊链式和并联布线。链式和并联布线。电源线应远离高频数字信号线，或用地线隔开，电路电源线应远离高频数字信号线，或用地线隔开，电路布局必须减少电流回路，电源的分布必须是低感应的布局必须减少电流回路，电源的分布必须是低感应的输入与输出之间的导线避免平行。输入与输出之间的导线避免平行。2021/9/1734 9 9、高速、高速PCB PCB 的布线的常见问题及处理办法：的布线的常见问题及处理办法：第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧问题问题描述描述可能原因可能原因解决方法解决方法其他解决方法其他解决方法过大的上冲终端阻抗不匹配终端端接使用上升时间缓慢的驱

31、动源直流电压电平不好线上负载过大在接收端端接，重新布线或检查地平面过大的串扰线间耦合过大使用上升时间缓慢的发送驱动器使用能提供更大驱动电流的驱动源延时太大传输线距离太长替换或重新布线使用阻抗匹配的驱动源，变更布线策略振荡阻抗不匹配在发送端串接阻尼电阻存在地弹和电源反弹 电感导致阻抗过大 合理使用耦合电容敷铜1、端接分串行端接和并行端接，并行端接主要是上下拉用电阻，串行端接主要为了减少反射。2、阻尼电阻：根据电阻在电路中作用命名，主要为了防止回路构成等幅震荡，通过在线路中串联或并联电阻来实现2021/9/1735 1010、高速、高速PCB PCB 中过孔设计的注意事项：中过孔设计的注意事项：过

32、孔的计算方法：寄生电容：C=1.41TD1/(D2-D1)隔离孔直径D2，过孔焊盘的直径D1，PCB板的厚度T，板基材介电常数为 寄生电感：L=5.08hln(4h/d)+1L指过孔的电感，h是过孔的长度，d是中心钻孔的直径电容引起的上升时间变化量：T10-90=2.2C(Z0/2)Z0基材的特性阻抗等效阻抗：XL=L/T10-90=3.19从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔大小。比如对6-10层的内存模块PCB设计来说，选用10/20Mil（钻孔/焊盘）的过孔较好，对于一些高密度的小尺寸的板子，也可以尝试使用8/18Mil的过孔。使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。PCB板上的信号走线尽量不换层，尽量不要使用不必要的过孔。电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。第四章：第四章：PCB LayoutPCB Layout 设计技巧设计技巧2021/9/1736 培训完毕！培训完毕！2021/9/1737