PCB设计基础教程：从结构组成到生产制作

PCB设计基础教程：从结构组成到生产制作

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/v13111329954/article/details/145713951

PCB设计基础

PCB板就是印制电路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。PCB根据其基板材料的不同而不同，高频微波板、金属基板，铝基板、铁基板、铜基板、双面板及多层板。PCB是英文Printed Circuit Board的缩写，中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件。

1.PCB结构与组成

1.1导线

导线(Track)具有和原理图对应的网络连接关系导线带有网标（NetLable），对应电路图结点在布线时，导线可以被自动推挤、环绕等 通常用于信号

1.2铺铜

通过一整块铜皮对网络进行连接，通常用于地（GND）和电源(POWER)

1.3过孔

1. 电气连接：过孔用于将不同层面的电路连接起来，使得电路板能够在不同的层次上进行有效的信号和电源传输。
2. 器件固定或定位：过孔还可以用作固定电子部件的位置，如电阻、电容等，确保其在电路板上的正确布局。

过孔的类型：

• 通孔：最常见和最简单的 PCB 过孔是通孔过孔。通孔是从PCB的上层钻到底层的机械钻孔。
• 盲孔：盲孔是激光钻孔的一种，是从 PCB 的上层或底层到内层钻孔和电镀的孔。
• 埋孔：埋孔可以是激光钻孔也可以是机械钻孔，指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。

1.4焊盘

元件通过PCB上的引线孔，用焊锡焊接固定在PCB上，印制导线把焊盘连接起来，实现元件在电路中的电气连接。引线孔及周围的铜箔称为焊盘。

1.5丝印

PCB丝印是指在电子线路板上印刷的信息，如文字、标志、图形等。这些丝印具有重要的功能，它们可以帮助标识电子元件的位置、数值、型号等信息，以及元件的方向和正确的安装方式。

1.6阻焊

在铜层上面覆盖油墨层，油墨层覆盖住铜层上面不需要焊接的线路，防止PCB上的线路和其他的金属、焊锡或者其它的导电物体接触导致短路，起到绝缘及保护铜层作用，选择性露出焊接需要的铜PAD、IC等。

1.7泪滴

PCB布线完要自动添加泪滴。

1.8铺铜

2.PCB叠层结构

PCB材料的组成主要有PP半固态片和Core芯板两部分组成，这就构成了所看到的绿色、红色或者黑色等的板子，再加上敷铜线路层，器件，就构成了电路板。

一般的四层板的布局：

2.1信号层

信号层（Signal layer）：包括顶层、底层、中间层，各层之间可以通过通孔、埋孔和埋孔实现互相连接。

2.2丝印层

2.3阻焊层

2.4锡膏层

2.5多层

2.6机械层

机械层（mechanical）：机械层是定义整个PCB板的外观的，它一般用于设置电路板的外形尺寸，数据标记，对齐标记，装配说明以及其它的机械信息

2.7板框层

2.8 3D外壳层

元件符号与封装

有些元件库，嘉立创里面都有。但是遇到一些没有的元件符号，就需要自己画了，当然也包括转成PCB之后的封装

本次以LM358DT为例：

1. 新建元件，没元件库的需要先创建一个库

创建完成，开始绘制，

LM358DT长什么样子需要去立创商城查看一下数据手册，看元件符号和封装

3.开始绘制，（说白了就是画一个一模一样的出来）

4.开始画封装（就是在PCB中的样子）

这里我们依旧是参考数据手册，焊盘需要将引脚全部包住，所以画的时候最好大于它的实际宽度

这里有两种封装方式，一种是DIP：就是直插式；还有一种是SOP：贴片式封装，我们果断选择贴片封装

介绍一下智能尺寸这个，可以标注尺寸，用尺寸调整距离

最后一步就是关联我们的封装了。将此关联起来即可。

4.PCB设计流程

DRC（Design Rule Check）：设计规则检查是一种用于确保电子设计满足特定制造工艺要求的质量保证措施。

5.软件操作快捷键

• Alt：取消吸附
• 空格：旋转元器件
• Ctrl+鼠标：选择多个元器件时，可取消
• shift + X 交叉选择 使其在原理图和pcb图之间来回选择
• Ctrl + shift + X 布局传递 锁定原理图在pcb上的布局
• Q：切换单位
• ALT+T：切换顶层
• ALT+B：切换到底层
• ALT+V：添加过孔（可直接由顶层到底层）

一个上百微法的大电容上并联一个0.1微法以下的小电容，用高频特性好的小电容去弥补大容量电解电容高频损耗大的缺陷。

6.PCB布局

1. 必须根据元器件的电气特性和使用特点来布局（这点非常重要），举例如下：对于各种接口、按键和排针，需要放在板子边缘，方便插接，对于屏幕和主控芯片等，一般放在板子中央，对于电源电路，一般放在板子的电源输入旁边并且要注意电流路径和滤波电容位置（非常重要），对于晶振需要靠近单片机晶振引脚摆放等。
2. 不要把元器件看成二维物体，而是应该看成三维物体，有时空间有干涉的情况需要考虑
3. 元件的布局应该采用模块化，也就是同一个模块电路的元件应该放同一个区域，按照就近原则来布局，不能东一个西一个

7.PCB布线要求

1. 不要用自动布线。
2. 顶层优先原则：尽量在顶层布线
3. 电源线原则上要加粗：因为电源线是要给电路板各个模块供电的，电源线加粗有利于电流在主干道上流通；在日常PCB设计中，在25℃时，对于铜厚为10z(盎司)的导线，10mil线宽能够承载0.65A电流，40mil线宽能够承载2.3A电流。

1. 同一层内走线大于90°：同一层走线禁止90°或者走锐角，从原理上讲，锐角直角走线会造成走线阻抗不连续，对于信号的传输有影响，推荐走线135°
2. 注意电流路径和电容的摆放位置：电源要先经过电容滤波再给后级，去耦电容要贴近芯片引脚放置，并就近（打过孔）接地。
3. 高频信号线尽可能短，并做好与其他信号的屏蔽隔离。为了降低相邻走线之间的串扰，尽量避免相邻层平行走线，走线应遵循3W原则：相邻层信号线应采用正交方向。差分线布线尽量等距等长。（3W：就是三倍的线宽间距）

1. PCB布线要尽量远离安装孔与电路板边缘：在PCB钻孔加工中，很容易会切掉一部分导线，为了电路板功能，应尽量远离这些位置。
2. 需要添加泪滴。
3. 晶振周围要加过孔，形成地磁笼，同时要禁止在晶振区域内铺铜（需要划定一个禁止区域）
   法拉第笼，可起到一个地磁屏蔽的效果

布线顺序：

• 关键元件优先、关键信号线优先、密度优先(1)密度优先原则：从单板上连线最密集的区域开始布线。
• 优先关键元器件：如DDR、射频等核心部分应优先布线，类似信号传输线应提供专层、电源、地回路。其他次要信号要顾全整体，不可以和关键信号相抵触。
• 关键信号线优先：电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。

在进行PCB布局时，需要注意以下事项：

1. 边距要足够大：距离板边的距离应大于5mm（约197mil），以确保板的稳定性和可制造性 。
2. 关键元件优先放置：与整体结构密切相关的元件，如接插件、开关和电源插座等，应优先放置 。
3. 核心元件的布局：核心元件和体积较大的元器件应优先放置，并以核心元件为中心布置周围的电路元器件 。
4. 合理散热：功率较大的元件应放置在有利于散热的位置，以防止过热问题 。
5. 避免集中质量：较大质量的元器件不宜放置在板的中心，而应靠近机箱的固定边缘以分散质量 。
6. 高频信号元件靠近：高频连线的元件应尽可能靠近，以减少高频信号的分布和电磁干扰 。
7. 输入输出分离：输入和输出元件应尽量分开布局，以减少干扰和反馈 。
8. 安全性考虑：带高压的元器件应放置在不易触及的位置，以确保安全 。
9. 远离发热元件：热敏元件应远离发热元件，以防止过热引起的问题 。
10. 布局均匀整齐：整体的布局应该均匀、整齐、紧凑，以提高制造效率和性能 。
11. 焊盘方向一致：对于SMT元件，焊盘方向应尽量一致，以便于装焊，减少桥联的可能 。
12. 电容就近放置：去耦电容应尽可能放置在电源输入端的附近，以提高电源稳定性 。
13. 波峰焊高度限制：波峰焊面的元件高度限制为4mm，以确保焊接质量 。
14. 多层板布局：对于双面板，较大且较密的IC、插件元件应放在板的顶层，底层应只放置较小和排列松散的贴片元件 。
15. 高速元件布局：高速元件应尽量靠近连接器，数字电路和模拟电路要分开，用地隔开，并单点接地 。
16. 定位孔的距离：定位孔到附近焊盘的距离不小于7.62mm（300mil），到表贴器件边缘的距离不小于5.08mm（200mil）。

以上是进行PCB布局时需要考虑的一些关键点，遵循这些准则可以确保PCB板具备高可靠性、性能稳定性和抗干扰能力。

8.制作生产

这个制板文件就是需要发给生产厂家制作的zip文件。