《電子技術(shù)應(yīng)用》
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PCB設(shè)計(jì)基本概念

2017-02-16

1,、“層(Layer) ”的概念

與字處理或其它許多軟件中為實(shí)現(xiàn)圖、文,、色彩等的嵌套與合成而引入的“層”的概念有所同,,Protel的“層”不是虛擬的,而是印刷板材料本身實(shí)實(shí)在在的各銅箔層?,F(xiàn)今,,由于電子線路的元件密集安裝。防干擾和布線等特殊要求,,一些較新的電子產(chǎn)品中所用的印刷板不僅有上下兩面供走線,,在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔,例如,,現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)主板所用的印板材料多在4層以上,。這些層因加工相對較難而大多用于設(shè)置走線較為簡單的電源布線層(如軟件中的Ground Dever和Power Dever),并常用大面積填充的辦法來布線(如軟件中的ExternaI P1a11e和Fill),。上下位置的表面層與中間各層需要連通的地方用軟件中提到的所謂“過孔(Via)”來溝通,。有了以上解釋,就不難理解“多層焊盤”和“布線層設(shè)置”的有關(guān)概念了,。舉個(gè)簡單的例子,,不少人布線完成,到打印出來時(shí)方才發(fā)現(xiàn)很多連線的終端都沒有焊盤,,其實(shí)這是自己添加器件庫時(shí)忽略了“層”的概念,,沒把自己繪制封裝的焊盤特性定義為”多層(Mulii一Layer)的緣故。要提醒的是,,一旦選定了所用印板的層數(shù),,務(wù)必關(guān)閉那些未被使用的層,免得惹事生非走彎路,。
  2,、過孔(Via)

  為連通各層之間的線路,在各層需要連通的導(dǎo)線的文匯處鉆上一個(gè)公共孔,這就是過孔,。工藝上在過孔的孔壁圓柱面上用化學(xué)沉積的方法鍍上一層金屬,,用以連通中間各層需要連通的銅箔,而過孔的上下兩面做成普通的焊盤形狀,,可直接與上下兩面的線路相通,,也可不連。一般而言,,設(shè)計(jì)線路時(shí)對過孔的處理有以下原則:(1)盡量少用過
孔,,一旦選用了過孔,務(wù)必處理好它與周邊各實(shí)體的間隙,,特別是容易被忽視的中間各層與過孔不相連的線與過孔的間隙,,如果是自動(dòng)布線,可在“過孔數(shù)量最小化” ( Via Minimiz8tion)子菜單里選擇“on”項(xiàng)來自動(dòng)解決,。(2)需要的載流量越大,,所需的過孔尺寸越大,如電源層和地層與其它層聯(lián)接所用的過孔就要大一些,。
  3,、絲印層(Overlay)

  為方便電路的安裝和維修等,在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號等,,例如元件標(biāo)號和標(biāo)稱值,、元件外廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等等,。不少初學(xué)者設(shè)計(jì)絲印層的有關(guān)內(nèi)容時(shí),,只注意文字符號放置得整齊美觀,忽略了實(shí)際制出的PCB效果,。他們設(shè)計(jì)的印板上,,字符不是被元件擋住就是侵入了助焊區(qū)域被抹賒,還有的把元件標(biāo)號打在相鄰元件上,,如此種種的設(shè)計(jì)都將會(huì)給裝配和維修帶來很大不便,。正確的絲印層字符布置原則是:”不出歧義,見縫插針,,美觀大方”,。 
    4、SMD的特殊性

  Protel封裝庫內(nèi)有大量SMD封裝,,即表面焊裝器件。這類器件除體積小巧之外的最大特點(diǎn)是單面分布元引腳孔,。因此,,選用這類器件要定義好器件所在面,以免“丟失引腳(Missing Plns)”。另外,,這類元件的有關(guān)文字標(biāo)注只能隨元件所在面放置,。
  5、網(wǎng)格狀填充區(qū)(External Plane )和填充區(qū)(Fill)

  正如兩者的名字那樣,,網(wǎng)絡(luò)狀填充區(qū)是把大面積的銅箔處理成網(wǎng)狀的,,填充區(qū)僅是完整保留銅箔。初學(xué)者設(shè)計(jì)過程中在計(jì)算機(jī)上往往看不到二者的區(qū)別,,實(shí)質(zhì)上,,只要你把圖面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的區(qū)別,,所以使用時(shí)更不注意對二者的區(qū)分,,要強(qiáng)調(diào)的是,前者在電路特性上有較強(qiáng)的抑制高頻干擾的作用,,適用于需做大面積填充的地方,,特別是把某些區(qū)域當(dāng)做屏蔽區(qū)、分割區(qū)或大電流的電源線時(shí)尤為合適,。后者多用于一般的線端部或轉(zhuǎn)折區(qū)等需要小面積填充的地方,。
  6、焊盤( Pad)

  焊盤是PCB設(shè)計(jì)中最常接觸也是最重要的概念,,但初學(xué)者卻容易忽視它的選擇和修正,,在設(shè)計(jì)中千篇一律地使用圓形焊盤。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,。Protel在封裝庫中給出了一系列不同大小和形狀的焊盤,如圓,、方,、八角、圓方和定位用焊盤等,,但有時(shí)這還不夠用,,需要自己編輯。例如,,對發(fā)熱且受力較大,、電流較大的焊盤,可自行設(shè)計(jì)成“淚滴狀”,,在大家熟悉的彩電PCB的行輸出變壓器引腳焊盤的設(shè)計(jì)中,,不少廠家正是采用的這種形式,。一般而言,自行編輯焊盤時(shí)除了以上所講的以外,,還要考慮以下原則:
 ?。?)形狀上長短不一致時(shí)要考慮連線寬度與焊盤特定邊長的大小差異不能過大;
 ?。?)需要在元件引角之間走線時(shí)選用長短不對稱的焊盤往往事半功倍,;
  (3)各元件焊盤孔的大小要按元件引腳粗細(xì)分別編輯確定,,原則是孔的尺寸比引腳直徑大0.2- 0.4毫米,。
  7、各類膜(Mask)

   這些膜不僅是PcB制作工藝過程中必不可少的,,而且更是元件焊裝的必要條件,。按“膜”所處的位置及其作用,“膜”可分為元件面(或焊接面)助焊膜(TOp or Bottom 和元件面(或焊接面)阻焊膜(TOp or BottomPaste Mask)兩類,。 顧名思義,,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各淺色圓斑,。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粘錫,,因此在焊盤以外的各部位都要涂覆一層涂料,用于阻止這些部位上錫,??梢姡@兩種膜是一種互補(bǔ)關(guān)系,。由此討論,,就不難確定菜單中
類似“solder Mask En1argement”等項(xiàng)目的設(shè)置了。
  8,、飛線,,飛線有兩重含義:

  (1)自動(dòng)布線時(shí)供觀察用的類似橡皮筋的網(wǎng)絡(luò)連線,,在通過網(wǎng)絡(luò)表調(diào)入元件并做了初步布局后,,用“Show 命令就可以看到該布局下的網(wǎng)絡(luò)連線的交叉狀況,不斷調(diào)整元件的位置使這種交叉最少,,以獲得最大的自動(dòng)布線的布通率,。這一步很重要,可以說是磨刀不誤砍柴功,,多花些時(shí)間,,值,!另外,自動(dòng)布線結(jié)束,,還有哪些網(wǎng)絡(luò)尚未布通,也可通過該功能來查找,。找出未布通網(wǎng)絡(luò)之后,,可用手工補(bǔ)償,實(shí)在補(bǔ)償不了就要用到“飛線”的第二層含義,,就是在將來的印板上用導(dǎo)線連通這些網(wǎng)絡(luò),。要交待的是,如果該電路板是大批量自動(dòng)線生產(chǎn),,可將這種飛線視為0歐阻值,、具有統(tǒng)一焊盤間距的電阻元件來進(jìn)行設(shè)計(jì).

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