1、5.pcb印刷電路板設計初步 5.1相關知識 1.印刷電路板 在覆銅板上用腐蝕的方法除去多余的銅箔而得到的可焊接電子元件的電路板。 腐蝕后留下的可焊接元件的銅箔電路絕緣基板其分為： 單面板 雙面板 多層板2.層（layers）頂層 top中間層 mid絕緣層底層 bottom過孔 via層layer 的概念與許多軟件中為實現圖文色彩的嵌套與合成而引入的層的概念有所不同，protel 中的層不是虛擬的而是印刷板材料本身實實在在的銅箔層,現今由于電子線路的元件密集,一些較新的電子產品中所用的印刷板不僅有上下兩面供走線,在板的中間還設有能被特殊加工的夾層銅箔例如計算機主板所用的印板材料多在4 層以上

2、,這些層因加工相對較難而大多用于設置走線較為簡單的電源布線層ground layer 和power layer。3.絲印層（overlay） 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志圖案和文字代號等例如元件標號和標稱值元件外廓形狀和廠家標志生產日期等等絲印層4。焊盤（pad ） 焊盤pad 焊盤是pcb 設計中最常接觸也是最重要的概念。焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀大小、布置形式、振動和受熱情況、受力方向等因素來進行設計。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、八角和定位用焊盤等，但有時這還不夠用，需要自己編輯，例如對發熱且

3、受力較大電流較大的焊盤可自行設計成淚滴狀的焊盤。各種焊盤5.各種膜mask層 各類膜mask 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top或焊接面bottom阻焊膜 soldermask 元件面top或焊接面bottom助焊膜 paste mask 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踢。焊盤阻焊膜（solder mask）絲印膜（s

4、ilkscreen）助焊膜（past mask）各種膜（mask）示意圖5.2 電路板制作流程圖 單面印板的手工設計流程如下： 新建pcb文件載入元件封裝庫調出電路元件(網絡表)手工元件布局手工布線pcb板打印輸出pcb板外形尺寸設計 印刷電路板可手工設計，也可自動設計，對一些簡單的電路板，手工設計比較方便。5.2.1 新建pcb文件 不論是手工設計還是自動設計pcb板，都必須先新建一個或多個pcb板設計文件，新建的方法與新建電路設計文件一樣，在文件管理器中依次按一下f/n鍵，在打開的編輯器管理窗口中，雙擊 標簽，將pcb板編輯器載入當前文件夾管理器中，給其命名后，雙擊，便進入到pcb板編輯器

5、窗口。5.2.2 pcb板外形尺寸設計 1。對pcb編輯環境進行設置 按d/o鍵，進入編輯器設置窗口，其下有兩個標簽頁，options標簽頁主要對各種柵格進行設置，它幫助我們在電路板中移動元件，確定元件的位置。對元件較少，尺寸較小的電路板，柵格大小可參考下圖進行設置。5.2.2 pcb板外形尺寸設計 2.可視柵格與可視層的設置,這里，我們只對可視柵格進行設置，如圖所示。5.2.3 pcb編輯器的層標簽頁 在進行pcb板設計之前，必須清楚當前所在設計層面，和它的作用，如元件層主要放置元件符號，焊接層主要放置元件焊盤，連接線，機械層主要放置機械加工孔，如定位孔等。一般，繪制不同的內容，應將其切換至

6、相應的層面。頂層底層機械加工層絲印層禁止布線層復合層5.3 pcb板外形尺寸設計 此項操作在禁止布線層keepoutlayer進行，需將層標簽頁切換至該層，再按如下步驟進行：1。顯示坐標原點：依次按下t/p鍵，打開pcb屬性設置窗口，單擊display標簽頁，勾選origin marker（原點標記）項，點ok確定。2。重定坐標原點：單擊繪圖工具條上的 圖標，鼠標成十字形，將其在繪圖窗口左下腳適當位置單擊，此處便成為新的坐標原點。3。單擊繪圖工具條上的 圖標，以新建原點為起點，根據實際要求，繪制出電路板的外框圖。5.4 載入元件封裝庫 元件的封裝就是元件管腳的安裝結構尺寸，它與電路中的元件符號

7、是不一樣的，兩者之間是一個對應關系，同一個元件符號，可以有幾個不同尺寸的封裝。第一次設計pcb圖，需先載入元件封裝庫，方法是：單擊窗口左邊pcb瀏覽器的下拉箭頭，在下拉列表中雙擊libraries，之后再單擊下面的add/remove按鈕，在彈出的對話框中，按右圖的方法，打開所須的pcb 元件封裝圖庫，最后點ok確定。雙擊載入此通用圖庫5.5 調出封裝元件 單擊繪圖工具條上的 圖標，將彈出封裝元件放置對話框，再單擊browse按鈕，彈出封裝元件瀏覽窗口，一方面，可通過滑動條查找所需元件封裝，也可在make窗口的*號前鍵入所需元件封裝的首字母，ok后，可快速查找到所需元件，如查電阻，鍵入a，電容

8、，鍵入r，三極管，鍵入t等，在元件列表中，通過元件封裝顯示窗口，選中需要的元件，單擊close按鈕，回到放置元件對話框，在相應位置填入元件序號和元件參數，如下圖，單擊ok，該元件即被調入設計窗口。 如果一次放入幾個相同元件，元件序號會自動遞增，無須每次填入。電容封裝填入元件序號填入元件參數5.5.1常用元件封裝圖三極管電阻電容二極管單列插座雙列插座5.5.2 手工元件布局元件布局就是把元件封裝按一定要求布置在電路板上。手工元件布局與在電路圖中調整元件的方法基本相同，主要有：1.選取元件： 點選（按住左鍵不放）、框選；2.移動元件： 點拖移動一個元件，框選移動多個元件3.旋轉元件： 點選元件，然

9、后按空格鍵；4.翻轉元件： 點選元件，按y鍵-上下翻轉，x鍵-左右翻轉；5.刪除元件 ： 框選元件后，按ctrl+delete鍵；6.復制、粘貼元件 ： 框選元件后，執行edit/copy命令，并單擊該元件。單擊工具條上的 圖標，可將復制的元件粘貼到當前的pcb設計窗口中。7.撒消選取狀態： 單擊工具條上的 圖標即可。元件封裝布局練習 參考下圖，完成元件封裝布局設計邊框45x50新建原點布局操作時注意：1.不同操作應在不同層面進行。2元件標注位置和方向的調整與元件的調整方法相同。3 布局結束后，pcb板的整體效果應整潔美觀，查看方便。里面的三個定位孔暫時不畫出。5.6 手工布線手工布線基本操作

10、（切換至bottomlayer層）：1。畫連接導線：單擊圖標 ，鼠標變成十字形，可進行布線操作，單擊左鍵確定導線起點，拖動鼠標就可畫出線段，拐彎時單擊左鍵，線段結束時單擊右鍵，結束畫線，雙擊右鍵。2。編輯導線：要加粗或減細導線，雙擊該導線，在彈出的對話框中，改變width值即可，如圖1：3。移動導線： 單擊導線，導線出現編輯節點，此時，可用鼠標移動該導線，圖2： 依次按下e/m/d鍵，光標變成十字形，若點擊導線端點，可拉長導線，圖3： 點擊導線中間，可在不斷線的情況下，移動導線，圖4：5。刪除導線：依次按下e/d鍵，光標成十字形，用其單擊要刪除的線段既可，刪除操作結束后，單擊右鍵，結束刪除操作

11、。12435.7 pcb設計中的其他操作 1。放置焊盤 單擊 圖標，光標自動粘貼上一焊盤， 在合適位置單擊左鍵，就將其放置在該 處。 2。編輯焊盤 改變x、y方向尺寸，可改變焊盤的大 小。改變shape的選項，可改變焊盤的 形狀。x方向尺寸y方向尺寸園形方形八角形 3。放置圖件（切換至 層） 畫圓心弧：單擊 圖標，光標成十字形，在要畫弧的地方單擊，確定圓心位置，移動光標，拉出一個圓，大小合適后，單擊左鍵定出半徑 ， 再移動光標至圓弧的起點處單擊 ，確定出圓弧的起點，然后逆時針移動光標到合適位置單擊 ，確定圓弧的終點 。 畫邊緣弧：單擊 圖標，光標成十字形，確定圓弧的起點 后，單擊左鍵，移動光標

12、到合適位置單擊，確定圓弧的終點 。 結束畫弧時，單擊鼠標右鍵，結束畫弧操作。5.7 pcb設計中的其他操作1. 放置尺寸：單擊 圖標，光標成 形，在需標注尺寸的起始端單擊，拖動光標至尺寸終點 ，單擊，結束此處標注，若雙擊，結束尺寸標注 操作。 2.放置坐標點：單擊 圖標，出現帶坐標的十字形光標 ，移動光標，坐標 隨之改變，將其 放在合適位置，單擊，即可顯示該點的坐標，雙擊，則退出坐標點放置操作。3. 改變尺寸標注方式：雙擊標注好的尺寸，在彈出的對話框中，改變尺寸類型的選項可改變尺寸標注的方式，如圖：5.7 pcb設計中的其他操作pcb設計綜合練習pcb設計綜合練習 參考下圖，按要求完成pcb板

13、的布線設計：0. 5mm1.線寬：正負電源線：1mm，led支路：見圖中箭頭標注，其余0.35mm。2.電路板圓角半徑：3.5mm。3.定位孔直徑：5mm，定位孔位置見圖中坐標點的標注。4.不同的操作一定要在不同的層面進行，如畫板框在 層，布線在 層，畫定位孔在 層等。5.8 pcb 板的輸出 5.8.1 輸出元件清單 執行菜單命令rrport/bill of materials，系統彈出材料清單生成向導，單擊next按鈕，在下一頁向導中，點選group，再單擊next按鈕進入下一頁向導，在這一頁向導中，勾選 后按next按鈕，進入最后一頁向導，單擊 ，系統生成擴展名為“.bom”的元件清單列

14、表，如圖：5.8 pcb 板的輸出 5.8.2 元件清單的編輯處理： 1。為方便閱讀，先將清單第一行用漢字取代，方法與表格處理方法相同。 2。畫表格框線，先選中表格，單擊右鍵，在彈出的下拉菜單中，執行format/border命令，在彈出的對話框中，將borders欄的勾全部去掉，再全部添上，按ok后，材料清單如圖所示：去勾之前重新勾選之后5.8 pcb 板的輸出 5.8.2 pcb板的打印輸出 1. 打印輸出焊接面印板圖 ： 單擊工具條上的 圖標，彈出分層打印組合打印打印選項對話框，如圖1，選組合打印，接著按 按鈕，在打印設置對話框中，點選 （顯示孔）項和 （單色打印）選項 ，其余默認。用此

15、打印輸出焊接面印板圖，以上設置完成后，按ok回到上層窗口，再按 按鈕，進入打印層設置對話框，勾選 （底層）和 （禁止布線層）， （復合層）然后按ok按鈕返回，全部設置完成后，按打印按鈕 就可進行打印輸出，輸出效果見圖2。 焊接面印板圖，此圖是從元件面看過去的，做印制板時，應使用其鏡像圖！12將 選項設置中的單色 項改為彩色 打印選項 ，在 的選項設置中增選 （絲印頂層）的選項，設置改變后，打印出的效果如圖所示：5.8 pcb 板的輸出 2. 打印輸出組合pcb印板圖 把pcb設計的各個層面組合在一張圖中輸出，將給電路板的焊接安裝帶來很大方便，該組合圖只在上圖設置的基礎上，稍加改動即可。6 元件

16、封裝圖的修改和創建 以上pcb設計中我們看到，盡管protel99的元件封裝庫十分龐大，但經常找不到我們需要的元件封裝，或不合我們的要求，如上述電路中，我們就未找到適合發光二極管的封裝圖，這就需要我們自己修改或創建適合我們需要的元件封裝圖，在這方面，protel99有著十分強大的功能，操作起來也十分簡單方便。1.修改元件封裝圖 以修改電容封裝為例，通過pcb設計窗口左邊的元件封裝瀏覽器找到要修改的元件封裝，這里，我們找一個封裝為rb.4/.8的電容為修改對象，單擊下面的edit按鈕，進入封裝圖形編輯器，發現其兩焊盤間的距離為10mm，與我們所用電容管腳的間距2.5mm相差較大，需對其進行調整，

17、可直接用光標拖動焊盤2至焊盤1 2.5mm處，此時，兩焊盤因直徑較大，碰在一起，雙擊任一個焊盤，在彈出的焊盤編輯對話框中，將焊盤x、y方向尺寸改為2mm，按一下 （通用）按鈕，再按ok鍵，焊盤修改完成。接著將圓圈改小一點，雙擊圓圈邊緣，在彈出的對話框中將圓的半徑修改為4mm，按ok確定。最后，還應將其重命名為rb2.5/8，保存后退出。2。創建元件封裝以創建發光二極管封裝為例，先進入元件封裝編輯窗口，執行菜單命令tools/new component 系統將彈出一新建元件向導，按next，進入向導第二頁，進行相關設置后，再按next按鈕，進入第二頁、第三頁最后按firs按鈕，完成創建。有關設置

18、見示圖：6 元件封裝圖的修改和創建選中二極管選用公制尺寸焊盤尺寸設置2mm0.8mm焊盤距離設置2.5mm 輸入新建元件封裝名“dled” 右圖1是完成創建后得到的發光二極管封裝圖， 顯然不是我們所需要的，還需對其進行編輯 修改，方法和前面修改元件的方法是一樣的， 先刪除掉除焊盤外的所有 圖件，然后用畫線 工具 重畫發光二極管圖形，完成后如圖2。 這一步的操作一定要切換到 （ 絲印 頂層）進行，另一個需要我們特注意的地方 是，新建元件封裝的管腳名稱一定要與原理圖中的元件管腳名稱嚴格對應相同，否則將無法進行pcb設計的自動布線操作，當然，若不進行自動布線，可不理會這個問題。圖1.完成創建后的封裝圖圖2.編輯修改后的封裝圖6 元件封裝圖的修改和創建7新建元件封裝庫 在原理圖設計中，我們介紹了一種新建元件庫的方法，這種方法可在同一個設計編輯器中新建一個專用的圖庫，我們再介紹另