电子工程师讲解PCB设计深度解析

电子工程师讲解PCB设计深度解析

1.“层”的概念

类似于文字处理或许多其他软件中引入的“层”概念，实现图形、文本、颜色等的嵌套和合成，Protel的“层”不是虚拟的，而是印制板实际的铜箔层 材料本身。 如今，电子电路的元件被密集安装。 对于抗干扰、布线等特殊要求，一些较新的电子产品所使用的印制板不仅有上下两面用于布线，而且在板的中间还有可以进行特殊加工的夹层铜箔。 例如，现在的电脑主板所使用的印制板材料都在四层以上。 由于这些层的加工难度相对较大，所以大多用于设置走线简单的电源布线层（如软件中的Ground Developer、Power Developer），并且通常采用大面积填充的方式进行布线（如 外部 P1a11e 并填写软件）。 上下表面层需要与中间层连接的地方是通过软件中提到的所谓“Via”来沟通的。 通过上面的解释，就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的概念了。 举个简单的例子，很多人接线完成后，发现很多连接的端子都没有焊盘，直到打印出来。 事实上，他们添加了自己的设备库。

忽略了“层”的概念，你绘制和封装的焊盘的特性并没有被定义为“Mulii Layer”。 需要提醒的是，一旦选定了要使用的印版层数后，一定要把那些不用的层关闭，以免造成麻烦和走弯路。

2. 通过

为了连接层与层之间的线路，在各层上待连接的线路的交汇处钻一个公共孔，称为通孔。 技术上是通过化学沉积的方法在过孔孔壁的圆柱面上镀上一层金属，以连接中间各层需要连接的铜箔。 过孔的上下两侧做成共同的焊盘形状，可以直接与上下两侧的线路连接，也可以不连接。 一般来说，设计线路时处理过孔有以下原则： (1)尽量减少过孔的使用。 一旦选择过孔，一定要处理好它们与周围实体之间的间隙，尤其是容易被忽略的线路和过孔之间的间隙以及中间层不与过孔相连的间隙。 如果是自动布线，可以在“Via Minimization”子菜单中选择“on”来自动解决问题。 (2)要求的载流能力越大，所需的过孔尺寸也越大。 例如，用于连接电源层和地层与其他层的过孔将会更大。

3. 叠加

为了便于电路的安装和维护，在印制板的上下表面印有所需的标志图案和文字代码，如元件标号和标称值、元件外形形状和制造商标志、生产日期、 很多初学者在设计屏层相关内容时只注重文字符号的摆放整齐美观，而忽略了实际的PCB效果。 在他们设计的印版上，字符要么被元件挡住，要么侵入焊接区域并被擦掉。 此外，元件标签印在相邻元件上。 这样的设计会给装配和维护带来很大的不便。 丝印层正确的字符布局原则是：“没有歧义，每一针，美观大方”。

4.SMD的特殊性

Protel封装库中有大量的SMD封装，即表面焊接器件。 除了体积小之外，此类器件最大的特点是单面分布的元件引脚孔。 因此，在选择此类设备时，应定义设备所在平面，以避免“Missing Plns”。 此外，此类组件的相关文本尺寸只能沿组件面放置。

5. 外部平面和填充

正如两者的名字一样，网状填充区就是将大面积的铜箔加工成网状，而填充区只是将铜箔完整的保留下来。 在初学者设计的过程中，两者在电脑上往往没有什么区别。 其实只要把图放大，就一目了然了。 正因为不容易看出两者的区别，所以我们在使用时并没有注意它们之间的区别。 需要强调的是，前者在电路特性上对高频干扰有较强的抑制作用，适用于需要大面积填充的地方，特别是部分区域作为屏蔽区、隔断区或电源时 线路有大电流。 后者多用于一般线路末端或需要小面积填充的转弯区域。

6. 垫

焊盘是PCB设计中最常接触和重要的概念，但初学者往往会忽略它的选择和修改，而在设计中使用圆形焊盘。 选择元件的焊盘类型时，应综合考虑元件的形状、尺寸、布局、振动和发热、受力方向等因素。 Protel在封装库中给出了一系列不同尺寸和形状的焊盘，如圆形、方形、八角形、圆方形、定位焊盘，但有时这还不够，需要自己编辑。 例如，高热、高力、高电流的焊盘可以将其本身设计为“泪珠”。 很多厂家在我们熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中都采用了这种形式。 一般来说，编辑焊盘时除上述之外还应考虑以下原则：

(1)形状长度不一致时，线宽与焊盘具体边长尺寸相差不宜过大；

(2)当需要在元件前角之间布线时，应选择长度不对称的焊盘，以实现以往的一半功率；

(3) 各元件焊盘孔的尺寸应根据元件引脚厚度编辑确定。 原则是孔尺寸比销直径大0.2-0.4毫米。