電子工程師講解PCB設(shè)計深度解析

1.“層”的概念

類似于文字處理或許多其他軟件中引入的“層”概念，實現(xiàn)圖形、文本、顏色等的嵌套和合成，Protel的“層”不是虛擬的，而是印制板實際的銅箔層 材料本身。 如今，電子電路的元件被密集安裝。 對于抗干擾、布線等特殊要求，一些較新的電子產(chǎn)品所使用的印制板不僅有上下兩面用于布線，而且在板的中間還有可以進(jìn)行特殊加工的夾層銅箔。 例如，現(xiàn)在的電腦主板所使用的印制板材料都在四層以上。 由于這些層的加工難度相對較大，所以大多用于設(shè)置走線簡單的電源布線層（如軟件中的Ground Developer、Power Developer），并且通常采用大面積填充的方式進(jìn)行布線（如 外部 P1a11e 并填寫軟件）。 上下表面層需要與中間層連接的地方是通過軟件中提到的所謂“Via”來溝通的。 通過上面的解釋，就不難理解“多層焊盤”和“布線層設(shè)置”的概念了。 舉個簡單的例子，很多人接線完成后，發(fā)現(xiàn)很多連接的端子都沒有焊盤，直到打印出來。 事實上，他們添加了自己的設(shè)備庫。

忽略了“層”的概念，你繪制和封裝的焊盤的特性并沒有被定義為“Mulii Layer”。 需要提醒的是，一旦選定了要使用的印版層數(shù)后，一定要把那些不用的層關(guān)閉，以免造成麻煩和走彎路。

2. 通過

為了連接層與層之間的線路，在各層上待連接的線路的交匯處鉆一個公共孔，稱為通孔。 技術(shù)上是通過化學(xué)沉積的方法在過孔孔壁的圓柱面上鍍上一層金屬，以連接中間各層需要連接的銅箔。 過孔的上下兩側(cè)做成共同的焊盤形狀，可以直接與上下兩側(cè)的線路連接，也可以不連接。 一般來說，設(shè)計線路時處理過孔有以下原則： (1)盡量減少過孔的使用。 一旦選擇過孔，一定要處理好它們與周圍實體之間的間隙，尤其是容易被忽略的線路和過孔之間的間隙以及中間層不與過孔相連的間隙。 如果是自動布線，可以在“Via Minimization”子菜單中選擇“on”來自動解決問題。 (2)要求的載流能力越大，所需的過孔尺寸也越大。 例如，用于連接電源層和地層與其他層的過孔將會更大。

3. 疊加

為了便于電路的安裝和維護(hù)，在印制板的上下表面印有所需的標(biāo)志圖案和文字代碼，如元件標(biāo)號和標(biāo)稱值、元件外形形狀和制造商標(biāo)志、生產(chǎn)日期、 很多初學(xué)者在設(shè)計屏層相關(guān)內(nèi)容時只注重文字符號的擺放整齊美觀，而忽略了實際的PCB效果。 在他們設(shè)計的印版上，字符要么被元件擋住，要么侵入焊接區(qū)域并被擦掉。 此外，元件標(biāo)簽印在相鄰元件上。 這樣的設(shè)計會給裝配和維護(hù)帶來很大的不便。 絲印層正確的字符布局原則是：“沒有歧義，每一針，美觀大方”。

4.SMD的特殊性

Protel封裝庫中有大量的SMD封裝，即表面焊接器件。 除了體積小之外，此類器件最大的特點是單面分布的元件引腳孔。 因此，在選擇此類設(shè)備時，應(yīng)定義設(shè)備所在平面，以避免“Missing Plns”。 此外，此類組件的相關(guān)文本尺寸只能沿組件面放置。

5. 外部平面和填充

正如兩者的名字一樣，網(wǎng)狀填充區(qū)就是將大面積的銅箔加工成網(wǎng)狀，而填充區(qū)只是將銅箔完整的保留下來。 在初學(xué)者設(shè)計的過程中，兩者在電腦上往往沒有什么區(qū)別。 其實只要把圖放大，就一目了然了。 正因為不容易看出兩者的區(qū)別，所以我們在使用時并沒有注意它們之間的區(qū)別。 需要強(qiáng)調(diào)的是，前者在電路特性上對高頻干擾有較強(qiáng)的抑制作用，適用于需要大面積填充的地方，特別是部分區(qū)域作為屏蔽區(qū)、隔斷區(qū)或電源時 線路有大電流。 后者多用于一般線路末端或需要小面積填充的轉(zhuǎn)彎區(qū)域。

6. 墊

焊盤是PCB設(shè)計中最常接觸和重要的概念，但初學(xué)者往往會忽略它的選擇和修改，而在設(shè)計中使用圓形焊盤。 選擇元件的焊盤類型時，應(yīng)綜合考慮元件的形狀、尺寸、布局、振動和發(fā)熱、受力方向等因素。 Protel在封裝庫中給出了一系列不同尺寸和形狀的焊盤，如圓形、方形、八角形、圓方形、定位焊盤，但有時這還不夠，需要自己編輯。 例如，高熱、高力、高電流的焊盤可以將其本身設(shè)計為“淚珠”。 很多廠家在我們熟悉的彩電PCB的行輸出變壓器引腳焊盤的設(shè)計中都采用了這種形式。 一般來說，編輯焊盤時除上述之外還應(yīng)考慮以下原則：

(1)形狀長度不一致時，線寬與焊盤具體邊長尺寸相差不宜過大；

(2)當(dāng)需要在元件前角之間布線時，應(yīng)選擇長度不對稱的焊盤，以實現(xiàn)以往的一半功率；

(3) 各元件焊盤孔的尺寸應(yīng)根據(jù)元件引腳厚度編輯確定。 原則是孔尺寸比銷直徑大0.2-0.4毫米。