1 PCB电路设计基础知识解析

1PCB电路设计基础知识203教研室本阶段学习目标•1、掌握PCB定义及作用•2、了解PCB的分类•3、掌握PCB的主要构成要素•4、掌握与PCB相关的重要术语1.什么是PCB？•PCB的起源–电子制造中涉及的元件数目庞大，种类多样，若直接通过导线完成设计电路的功能，不仅电路占用体积可观，走线复杂，且不利于产品体积的小型化、使用的便捷化、外观的个性化、以及制造工艺的简单高效和成本的降低等。–为使大量的元器件更可能少的占用有限空间，使得电路连接更加简单有效，PCB应运而生。–1936年，奥地利人保罗·爱斯勒（PaulEisler）在一个收音机装置内采用了印制电路板。–1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。–1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。–自20世纪50年代中期起，印制电路板技术才开始被广泛采用。1.什么是PCB？•IPC标准–IPC标准IPC是美国的印制电路行业组织。–起源于1957年9月成立的印制电路协会（IPC：InstituteofPrintedCircuits)。–1977年，为适应印制电路行业和相关技术的发展需要，改称为电子电路互连与封装协会（TheInstituteforInterconnectingandPackagingElectronicCircuits）。–1999年再次改称为电子制造业协会（AssociationConnectingElectronicsIndustries）–由于IPC的知名度很高，所以改名后IPC原有的标记和简称仍然不变。–目前，全世界多数国家都采用IPC标准，或参照IPC标准。–IPC标准具有权威性、系统性、先进性、实用性特点。IPC的标准体系包括终端产品验收条件、组装工艺、设计、元器件、印制电路板（PCB）、工艺材料、检验与测试等电子组装设计、工艺、管理、设备、测试与验收等各环节形成了一整套电子组装及其相关技术标准体系，具有相当的系统性与完整性。•定义–PCB是组装电子零件用的基板。通常把在绝缘材料上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。1.什么是PCB？•作用–提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑–实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。–为自动锡焊提供阻焊图形–为元器件插装、贴装、检查、维修提供识别字符标记图形。1.什么是PCB？2.PCB的种类•根据PCB导电板层划分–单面板/单层板–双面板/双层板–多层板•根据PCB所用基板材料划分–刚性印制板/硬板–挠性印制板/柔性板/软板–刚-挠性印制板•其它分类形式3.PCB主要构成要素•覆铜板–覆铜板(CopperCladLaminate，全称覆铜板层压板，英文简称CCL)，是由木浆纸或玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种产品•铜箔导线–PCB本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的覆铜板制作而成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，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。3.PCB主要构成要素•覆铜板(CopperCladLaminate，英文简称CCL)–覆铜板(全称覆铜板层压板)，是由木浆纸或玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种产品。•铜箔导线（ConductorPattern）–PCB本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的覆铜板制作而成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，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。3.PCB主要构成要素•焊盘(SolderPad)–焊盘用于焊接元件实现电气连接并同时起到固定元件的作用。•过孔（ViaHole）–过孔用于实现不同工作层间的电气连接，过孔内壁同样做金属化处理。–注意：过孔仅是提供不同层间的电气连接，与元件引脚的焊接及固定无关。3.PCB主要构成要素•阻焊漆/膜（SolderMask）–PCB板上的绝缘防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方•其它辅助性说明信息（图例，Legend）–为了阅读PCB或装配、调试等需要，可以加入一些辅助信息，包括图形或文字。•板层（Layer）–分为敷铜层和非敷铜层–平常所说的几层板是指敷铜层的层面数–一般在敷铜层上放置焊盘、线条等完成电气连接，如：顶层（又称元件面）、底层（又称焊接面）、中间层、电源层、地线层–在非敷铜层上放置元件描述字符或注释字符，如：印记层（又称丝网层、丝印层）、板面层、禁止布线层、阻焊层、助焊层、钻孔层4.与PCB相关的重要术语•丝网印刷面（SilkScreen）–在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面（silkscreen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面（legend）。•安全距离（Clearance）–在印刷电路板上，为了避免导线、导孔、焊盘之间相互干扰，必须在它们之间留出一定的间隙，即安全距离4.与PCB相关的重要术语•元件的封装（ComponentPackage）–元件的封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的元件外形轮廓和引脚焊盘的间距。–不同的元件可以使用同一个元件封装，同种元件也可以有不同的封装形式。•网络（Net）和网络表（Netlist）–从一个元器件的某一个管脚上到其它管脚或其它元器件的管脚上的电气连接关系称作网络。–网络表描述电路中元器件特征和电气连接关系，一般可以从原理图中获取，它是原理图设计和PCB设计之间的纽带4.与PCB相关的重要术语•飞线（Connection）–飞线是在电路进行自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线–网络飞线不是实际连线–通过网络表调入元件并进行布局后，可以看到网络飞线，不断调整元件的位置，使网络飞线的交叉最少，以提高自动布线的布通率。4.与PCB相关的重要术语•零件面（ComponentSide）与焊接面（SolderSide）（主要针对THT技术）–PCB板上主要放置插装元器件的一面，称为零件面/元件面（ComponentSide），与之相对，焊接插装元件的另外一面，称为焊接面（SolderSide）。4.与PCB相关的重要术语•边接头(edgeconnector)和插槽或扩充槽（Slot）–两块PCB电路板相互连结时，需使用到俗称“金手指”的边接头(EdgeConnector)和插槽(Slot)。–金手指上包含了许多裸露的铜垫，但这些铜垫是PCB布线的一部份。–两块PCB板连接时，将其中一块PCB上的金手指插进另一块PCB上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot)即可。4.与PCB相关的重要术语