PCB电路板散热设计技巧
对于电子设备来说，工作时都会产生一定的热量，从而使设备内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发出去，设备就会持续的升温，器件就会因过热而失效，电子设备的可靠性能就会下降。因此，对电路板进行很好的散热处理是非常重要的。PCB电路板的散热是一个非常重要的环节，那么PCB电路板散热技巧是怎样的，下面我们一起来讨论下。
1、通过PCB板本身散热目前广泛应用的PCB板材是覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型
化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。同时由于QFP BGA等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给PCB板，因此，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板传导出去或散发出去。
2、高发热器件加散热器、导热板当PCB中有少数器件发热量较大时（少于3个）时，可在发热器件上加散热器或导热管，当温度还不能降下来时，可采用带风扇的散热器，以增强散热效果。当发热器件量较
多时（多于3个），可采用大的散热罩（板），它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。将散热罩整体扣在元件面上，与每个元件接触而散热。但由于元器件装焊时高低一致性差，散热效果并不好。通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。
3、对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路（或其他器件）按纵长方式排列，或按横长方式排列。
4、采用合理的走线设计实现散热由于板材中的树脂导热性差，而铜箔线路和孔是热的良导体，因此提高铜箔剩余率和增加导热孔是散热的主要手段。评价PCB勺散热能力，就需要对由导热系数不同的各种材料构成的复合材料PCB用绝缘基板的等效导热系数（九eq）进行计算。
5、同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件（如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等）放在冷却气流的最上流（入口处），发热量大或耐热性好的器件（如功率晶体管、大规模集成电路等）放在冷却气流最下游。
6、在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径；在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其他器件温度的影响。
7、设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。
8对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域（如设备的底部），千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局。
9、将功耗最高和发热最大的器件布置在散热最佳位置附近。不
要将发热较高的器件放置在印制板的角落和四周边缘，除非在它的附近安排有散热装置。在设计功率电阻时尽可能选择大一些的器件，且在调整印制板布局时使之有足够的散热空间。
10、避免PCB上热点的集中，尽可能地将功率均匀地分布在PCB 板上，保持PCB表面温度性能的均匀和一致。往往设计过程中要达到严格的均匀分布是较为困难的，但一定要避免功率密度太高的区域，
以免出现过热点影响整个电路的正常工作。如果有条件的话，进行印制电路的热效能分析是很有必要的，如现在一些专业PCB设计软件中增加的热效能指标分析软件模块，就可以帮助设计人员优化电路设计。
PCB电路设计流程(2011-10-28 11:14) 分类：开关电源 1 推荐 PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤. 1. 网表输入 网表输入有两种方法，一种是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能，选择Send Netlist，应用OLE功能，可以随时保持原理图和PCB图的一致，尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表，选择File->Import，将原理图生成的网表输入进来。 2.规则设置 如果在原理图设计阶段就已经把PCB的设计规则设置好的话，就不用再进行设置 这些规则了，因为输入网表时，设计规则已随网表输入进PowerPCB了。如果修改了设计规则，必须同步原理图，保证原理图和PCB的一致。除了设计规则和层定义外，还有一些规则需要设置，比如Pad Stacks，需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔，一定要加上Layer 25。 注意：PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出设置已经作成缺省启动文件，名称为Default.stp，网表输入进来以后，按照设计的实际情况，把电源网络和地分配给电源层和地层，并设置其它高级规则。在所有的规则都设置好以后，在PowerLogic中，使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能，更新原理图中的规则设置，保证原理图和PCB图的规则一致。 3. 元器件布局 网表输入以后，所有的元器件都会放在工作区的零点，重叠在一起，下一步的工作就是把这些元器件分开，按照一些规则摆放整齐，即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法，手工布局和自动布局。 ①、手工布局 A. 工具印制板的结构尺寸画出板边（Board Outline）。 B. 将元器件分散（Disperse Components），元器件会排列在板边的周围。 C. 把元器件一个一个地移动、旋转，放到板边以内，按照一定的规则摆放整齐。 ②、自动布局 PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局，但对大多数的设计来说，效果并不理想，不推荐使用。 ③、注意事项 a. 布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起 b. 数字器件和模拟器件要分开，尽量远离 c. 去耦电容尽量靠近器件的VCC d. 放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集 e. 多使用软件提供的Array和Union功能，提高布局的效率
pcb设计与制作步骤 为了把产品快速可靠地推向市场，利用设计工具实现设计流程自 动化就显得十分必要，但如何才能确保设计获得成功呢？为了最大程度地提高设计效率和产品质量，应当关注哪些细节？设计工具显然应该直观易用且足够强大，以便克服复杂的设计挑战，但还有哪些事项值得注意？本文列举了为确保PCB设计成功可采取的四个步骤。 第一步一不要停留于基本原理图输入 原理图输入对于生成设计的逻辑连接而言至关重要，其必须准确无误、简单易用且与布局集成为一体才能确保设计成功。 简单地输入原理图并将其传送到布局还不够。为了创建符合预期的高质量设计，需要确保使用最佳元件，并且可以执行仿真分析，从而保证设计在交付制造时不会出问题。
第二步一不要忽视库管理库 管理是设计流程的重要组成部分。为了快速选择最佳元件并将其 放置在设计中，器件的简易创建和轻松管理就显得十分必要了。 PADS 允许您在一个库中维护所有设计任务，并可实时更新该库， 以便于使用并确保设计开发的精确性。您可以通过单个电子表格来访 问 所有元器件信息，而无需担心数据冗余、多个库或耗时费力的工具 开销 JRAl L 4]
第三步一有效管理设计约束规则 当今的关键高速设计异常复杂，如果没有有效的手段来管理约束 规则，则对走线、拓扑和信号延迟等方面的设计、约束和管理将会变 得异常困难。为了在第一次迭代中就构建出成功的产品， 必须在设计 流程的早期设置约束规则，以便设计达到要求的目标。良好的约束规 则管理可防止您使用价格高昂或无法采购到的元件，并且最终确保电 路板符合性能和制造要求。 * r -.-I oni 9 IF 沁Rm 涮r*■期 n.
PCＢ制造流程及说明 一.PCB演变 1.1 PCＢ扮演的角色?PＣB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产品中,扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时,最先被质疑往往就是PCB。图１.1是电子构装层级区分示意。 1．早于１903年Mr. Alｂert Ｈanson首创利用"线路"(Circuｉ1．2 ＰCＢ的演变? t)观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导体，将之黏着于石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现今PCB的机构雏型。见图１.2 2. 至１936年,Dr Pａｕl Eiｓner真正发明了ＰＣB的制作技术，也发表多项专利。而今日之ｐrint-etｃｈ(photｏimageｔraｎsfer）的技术，就是沿袭其发明而来的。 1．3PCＢ种类及制法 在材料、层次、制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求。以下就归纳一些通用的区别办法，来简单介绍PCB的分类以及它的制造方法。 1.３.1 PCB种类? A. 以材质分?ａ．有机材质?酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyａmide、BＴ/Ｅpoｘy等皆属之。? b. 无机材质?铝、Cｏppｅr Ｉnver-copper、cｅramic等皆属之。主要取其散热功能?Ｂ．以成品软硬区分? a.硬板RｉgiｄPCB ?ｂ．软板Flexｉble PCB见图1．3 c.软硬板Rｉgid－Flex PCB 见图１.4 ? C. 以结构分 a.单面板见图１.５?ｂ.双面板见图1.６ c.多层板见图1.7 D.依用途分:通信/耗用性电子/军用/计算机／半导体／电测板…,见图1.8 BGA． 另有一种射出成型的立体ＰCB,因使用少,不在此介绍。 1．３．2制造方法介绍 A. 减除法，其流程见图1．9 ?B．加成法,又可分半加成与全加成法，见图1. １０１.11 C. 尚有其它因应ＩC封装的变革延伸而出的一些先进制程，本光盘仅提及但不详加介绍，因有许多尚属机密也不易取得，或者成熟度尚不够。本光盘以传统负片多层板的制程为主轴,深入浅出的介绍各个制程,再辅以先进技术的观念来探讨未来的PCＢ走势。?二．制前准备 ２.１．前言
PCB电路板设计流程 1. 找到画好的原理图，对照原件列表检查原件的编号以及封装是否正确，特别注意是否有元件遗漏封装的情况； 2. 根据完工的原理图生成网络表（Netlist）。 3. 新建一个空白PCB文档，在禁止布线层（Keepout Layer）绘制一个封闭的矩形区域（第一次可以适当画大一点：5cm X 5cm左右），注意要切换到正确的层用编辑区下方的标签切换。 4. 装载（Load）网络表——找到刚才生成的网络表，如果提示错误（Error）或者警告（Warning），一般因为某些元件的管脚没有连接好，或者该元件的封装没有正确指定，错误提示中有元件的名称和管脚编号等信息，根据这些信息提示回去修改原理图，重新生成网络表，重新载入，重复这一过程直到没有错误提示，点击“执行”（Excute）完成网络表装载工作，此时将有一堆元件互相遮挡堆叠在原理图中央； 5. 手动把堆叠在一起的元件拉开，按照重要元件（连线比较多的元件）在中央，接口元件在线路板边缘、电阻电容在主要元件附近尽量排齐的基本原则布置元件，尽量保证元件之间连线最短； 6. 按照元件之间连接提示（暗蓝色的细线），练习手动布线（Line：快捷键P + L（T））——注意要保证导线端点要对正元件管脚的中心（导线变成绿色说明导线之间或者导线与元件之间过近，试着调整两者间的距离）。在PCB 板顶层（TopLayer）或者底层（BottomLayer）布线走不通的话，可以通过过孔（Via）转到另外一层继续连线。 7. 可以试着自动布线（Auto Route），包括按照元件、网络或者区域进行自动布线； 8. 最后调整元件位置和连线，使之更加整齐、逻辑清晰。
pcb制作流程： 根据电路功能需要设计原理图。原理图的设计主要是依据各元器件的电气性能根据需要进行合理的搭建，通过该图能够准确的反映出该PCB电路板的重要功能，以及各个部件之间的关系。原理图的设计是PCB制作流程中的第一步，也是十分重要的一步。通常设计电路原理图采用的软件是PROTEl。 原理图设计完成后，需要更近一步通过PROTEL对各个元器件进行封装，以生成和实现元器件具有相同外观和尺寸的网格。元件封装修改完毕后,要执行Edit/Set Preference/pin 1设置封装参考点在第一引脚.然后还要执行Report/Component Rule check 设置齐全要检查的规则,并OK.至此,封装建立完毕。 正式生成PCB。网络生成以后，就需要根据PCB面板的大小来放置各个元件的位置，在放置时需要确保各个元件的引线不交叉。放置元器件完成后，最后进行DRC检查，以排除各个元器件在布线时的引脚或引线交叉错误，当所有的错误排除后，一个完整的pcb设计过程完成。利用专门的复写纸张将设计完成的PCB图通过喷墨打印机打印输出，然后将印有电路图的一面与铜板相对压紧，最后放到热交换器上进行热印，通过在高温下将复写纸上的电路图墨迹粘到铜板上。 制板。调制溶液，将硫酸和过氧化氢按3：1进行调制，然后将含有墨迹的铜板放入其中，等三至四分钟左右，等铜板上除墨迹以外的地方全部被腐蚀之后，将铜板取去，然后将清水将溶液冲洗掉。
打孔。利用凿孔机将铜板上需要留孔的地方进行打孔，完成后将各个匹配的元器件从铜板的背面将两个或多个引脚引入，然后利用焊接工具将元器件焊接到铜板上。 焊接工作完成后，对整个电路板进行全面的测试工作，如果在测试过程中出现问题，就需要通过第一步设计的原理图来确定问题的位置，然后重新进行焊接或者更换元器件。当测试顺利通过后，整个电路板就制作完成了。
目录 1印制线路板（PCB）说明 .................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1印制线路板定义 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.2印制线路板基本组成 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.3印制线路板分类 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。2原理图入口条件 .................................................................................................................................... 错误!未定义书签。3原理图的使用 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。4结构图入口条件（游） ........................................................................................................................ 错误!未定义书签。5结构图的使用 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。6电路分类 ................................................................................................................................................ 错误!未定义书签。 6.1从安规角度分类 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.2布局设计要求 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.3各类电路距离要求 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.4其他要求 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。7规则设置 ................................................................................................................................................ 错误!未定义书签。 7.1规则分类 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.2基本设置 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.3特殊区域 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.4电源、地信号设置 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.5时钟信号设置 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.6差分线的设置 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.7等长规则 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.8最大过孔数目规则 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.9拓扑规则 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.10其他设置 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。8安规、EMC ........................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.1PCB板接口电源的EMC设计 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.2板内模拟电源的设计 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.3关键芯片的电源设计 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.4普通电路布局EMC设计要求..................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.5接口电路的EMC设计要求......................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.6时钟电路的EMC设计要求......................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.7其他特殊电路的EMC设计要求................................................................................................. 错误!未定义书签。 8.8其他EMC设计要求..................................................................................................................... 错误!未定义书签。9DFX设计 ............................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 9.1空焊盘（DUMMY PAD）................................................................................................................ 错误!未定义书签。 9.20402阻容器件的应用条件 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。10孔（结构） ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。
PCB电路设计流程 PCB 的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复 查、输出六个步骤. 1. 网表输入 网表输入有两种方法，一种是使用PowerLogic 的OLE PowerPCB Connection 功能，选择Send Netlist，应用OLE 功能，可以随时保持原理图和PCB 图的一致，尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB 中装载网表，选择 File-Import，将原理图生成的网表输入进来。 2.规则设置 如果在原理图设计阶段就已经把PCB 的设计规则设置好的话，就不用再进行 设置 这些规则了，因为输入网表时，设计规则已随网表输入进PowerPCB 了。如 果修改了设计规则，必须同步原理图，保证原理图和PCB 的一致。除了设计规 则和层定义外，还有一些规则需要设置，比如Pad Stacks，需要修改标准过孔 的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔，一定要加上Layer 25。 注意：PCB 设计规则、层定义、过孔设置、CAM 输出设置已经作成缺省启 动文件，名称为Default.stp，网表输入进来以后，按照设计的实际情况，把电 源网络和地分配给电源层和地层，并设置其它高级规则。在所有的规则都设置 好以后，在PowerLogic 中，使用OLE PowerPCB Connection 的Rules From PCB 功能，更新原理图中的规则设置，保证原理图和PCB 图的规则一致。 3. 元器件布局 网表输入以后，所有的元器件都会放在工作区的零点，重叠在一起，下一步 的工作就是把这些元器件分开，按照一些规则摆放整齐，即元器件布局。
PCB制造流程及说明 一. PCB演变1.1 PCB扮演的角色PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是P CB。图1.1是电子构装层级区分示意。1.2 PCB的演变 1.早于1903年Mr. Albert Hanson 首创利用"线路"(Circuit)观念应用于交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导体，将之黏着于石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现今PCB的机构雏型。见图1.2 2. 至1936年，Dr Paul Eisner真正发明了PCB的制作技术，也发表多项专利。而今日之print-etch (photo i mage transfer)的技术，就是沿袭其发明而来的。1.3 PCB种类及制法在材料、层次、制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求。以下就归纳一些通用的区别办法，来简单介绍PCB的分类以及它的制造方法。1.3.1 PCB种类 A. 以材质分 a. 有机材质 酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyamide、BT/Epoxy等皆属之。 b. 无机材质 铝、Copper Inver-copper、ceramic等皆属之。主要取其散热功能 B. 以成品软硬区分 a. 硬板Rigid PCB b.软板Flexible PCB 见图1.3 c.软硬板Rigid-Flex PCB 见图1.4 C. 以结构分 a.单面板见图1.5 b.双面板见图1.6 c.多层板见图1.7 D. 依用途分：通信/耗用性电子/军用/计算机/半导体/电测板…,见图1.8 BG A.另有一种射出成型的立体PCB，因使用少，不在此介绍。1.3.2制造方法介绍 A. 减除法，其流程见图1.9 B. 加成法，又可分半加成与全加成法，见图1.10 1.11 C. 尚有其它因应IC封装的变革延伸而出的一些先进制程，本光盘仅提及但不详加介绍，因有许多尚属XX也不易取得，或者成熟度尚不够。本光盘以传统负片多层板的制程为主轴，深入浅出的介绍各个制程，再辅以先进技术的观念来探讨未来的PCB走势。 二.制前准备 2.1.前言XXPCB产业属性，几乎是以ＯＥＭ，也就是受客户委托制作空板（Bare Board）而已，不像美国，很多PCB Shop是包括了线路设计，空板制作以及装配(Assembly)的Turn-Key 业务。以前，只要客户提供的原始数据如Drawing, Artwork, Specification，再以手动翻片、排版、打带等作业，即可进行制作，但近年由于电子产品日趋轻薄短小，PCB的制造面临了几个挑战:（1）薄板（2）高密度（3）高性能（4）高速( 5 ) 产品周期缩短（6）降低成本等。以往以灯桌、笔刀、贴图及照相机做为制前工具，现在己被计算机、工作软件及激光绘图机所取代。过去，以手工排版，或者还需要Micro-Modifier来修正尺寸等费时耗工的作业，今天只要在CAM(puter Aided Manufacturing)工作人员取得客户的设计资料，可能几小时内，就可以依设计规则或DFM(Desi gn For Manufacturing)自动排版并变化不同的生产条件。同时可以output 如钻孔、成型、测试治具等资料。 2.2.相关名词的定义与解说A Gerber file这是一个从PCB CAD软件输出的数据文件做为光绘图语言。1960年代一家名叫Gerber Scientific（现在叫Gerber System）专业做绘图机的美国公司所发展出的格式，尔后二十年，行销于世界四十多个国家。几乎所有CAD系统的发展，也都依此格式作其Output Data，直接输入绘图机就可绘出Drawing或Film，因此Gerber Format 成了电子业界的公认标准。B. RS-274D是Gerber Format的正式名称，正确称呼是EIA S TANDARD RS-274D(Electronic Industries Association)主要两大组成：1.Function Code：如G codes, D codes, M codes 等。2.Coordinate data：定义图像（imaging） C. RS-27 4X 是RS-274D的延伸版本，除RS-274D之Code 以外，包括RS-274X Parameters，或称整个extended Gerber format它以两个字母为组合，定义了绘图过程的一些特性。 D. IP C-350 IPC-350是IPC发展出来的一套neutral format,可以很容易由PCB CAD/CAM产生,然后依此系统,PCB SHOP 再产生NC Drill Program,Netlist,并可直接输入Laser Plotter绘制底片. E. Laser Plotter 见图2.1,输入Gerber format或IPC 350 format以绘制Artwor
印制电路板的设计与制作 本章主要介绍印制电路板的元件布局及布线原则；应用ＰＲＯＴＥＬ设计印制电路板的基本步骤及设计示例；印制电路板的手工制作与专业制作的方法，并以实验室常用的ＶＰ?１０８Ｋ电路板制作系统为例，介绍了ＰＣＢ的制作步骤与方法。章末附有印制电路板的设计与制作训练。 现代印制电路板（简称ＰＣＢ，以下ＰＣＢ即指印制电路板）的设计大多使用电脑专业设计软件进行，ＰＣＢ的制作也是通过专业制作厂家完成的。因此，大批量的ＰＣＢ生产常常是用户自己设计好印制板，将文档资料交给印制板生产厂家，由其完成ＰＣＢ板的制 出的印制板文档可以广泛地被各专业印制板生产厂家所接受。因此本章首先介绍使用ＰＲＯＴＥＬ进行印制板设计的一般步骤，给出一个设计示例，然后简单介绍手工制作印制板的一般方法，最后介绍适合于实验室的印制电路板制作设备ＶＰ?１０８Ｋ。 印制电路板的设计原则 印制电路板的设计是一项很重要的工艺环节，若设计不当，会直接影响整机的电路性能，也直接影响整机的质量水平。它是电子装配人员学习电子技术和制作电子装置的基本功之一，是实践性十分强的技术工作。 印制电路板的设计是根据电路原理图进行的，所以必须研究电路中各元件的排列，确定它们在印制电路板上的最佳位置。在确定元件
的位置时，还应考虑各元件的尺寸、质量、物理结构、放置方式、电气连接关系、散热及抗电磁干扰的能力等因素。可先草拟几种方案，经比较后确定最佳方案，并按正确比例画出设计图样。画图在早期主要靠手工完成，十分繁琐，目前大多用计算机完成，但前述的设计原则既可适用于手工画图设计，也可适用于计算机设计。 对于印制电路板来说，一般情况下，总是将元件放在一面，我们把放置元件的一面称为元件面。印制板的另一面用于布置印制导线（对于双面板，元件面也要放置导线）和进行焊接，我们把布置导线的这一面叫做印制面或焊接面。如果电路较复杂，元件面和焊接面容不下所有的导线，就要做成多面板。在元件面和焊接面的中间设置层面，用于放置导线，这样的层面我们称之为内部层或中间层。中间层如果是专门用于放置电源导线的，又称做电源层或地线层。如果是用于放置传递电路信号的导线的，叫做中间信号层。多面板的元件面、焊接面要和中间层连通，靠印制电路板上的金属化孔完成，这种金属化孔叫通孔（Ｖｉａ）。 １． 要将一定数量的元件按原理图中的电气连接关系安装在印制电路板上，必须事先知道各元件的安装数据，以便元件布局。一般采用下述方法确定元件的安装数据。 （１）设计者提供元件正确的安装资料。 （２）若没有提供元件安装数据，应通过元件型号查手册找出元件的安装数据。
PCB设计和生产流程知识 布线（Layout）是PCB设计工程师最差不多的工作技能之一。走线的好坏将直截了当阻碍到整个系统的性能，大多数高速的设计理论也要最终通过Layout得以实现并验证，由此可见，布线在高速PCB设计中是至关重要的。下面将针对实际布线中可能遇到的一些情形，分析其合理性，并给出一些比较优化的走线策略。要紧从直角走线，差分走线，蛇形线等三个方面来阐述。 1．直角走线 直角走线一样是PCB布线中要求尽量幸免的情形，也几乎成为衡量布线好坏的标准之一，那么直角走线怎么讲会对信号传输产生多大的阻碍呢？从原理上讲，直角走线会使传输线的线宽发生变化，造成阻抗的不连续。事实上不光是直角走线，顿角，锐角走线都可能会造成阻抗变化的情形。 直角走线的对信号的阻碍确实是要紧体现在三个方面：一是拐角能够等效为传输线上的容性负载，减缓上升时刻；二是阻抗不连续会造成信号的反射；三是直角尖端产生的EMI。 传输线的直角带来的寄生电容能够由下面那个体会公式来运算： C=61W(Er)[size=1]1/2[/size]/Z0 在上式中，C确实是指拐角的等效电容（单位：pF），W指走线的宽度（单位：inch），εr指介质的介电常数，Z0确实是传输线的特点阻抗。举个例子，关于一个4Mils的50欧姆传输线（εr为4.3）来讲，一个直角带来的电容量大致为0.0101pF，进而能够估算由此引起的上升时刻变化量： T10-90%=2.2*C*Z0/2 = 2.2*0.0101*50/2 = 0.556ps 通过运算能够看出，直角走线带来的电容效应是极其微小的。 由于直角走线的线宽增加，该处的阻抗将减小，因此会产生一定的信号反射现象，我们能够按照传输线章节中提到的阻抗运算公式来算出线宽增加后的等效阻抗，然后按照体会公式运算反射系数：ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)，一样直角走线导致的阻抗变化在7%-20%之间，因而反射系数最大为0.1左右。而且，从下图能够看到，在W/2线长的时刻内传输线阻抗变化到最小，
电路板（PCB）设计流程 电路板制作是一门专业的学问，它涉及了很多方面的知识，如电学、磁学、美学、机械学、空间想象 思维等多方面的知识，还需要了解市场行情，电子科技发展等。可以说，一块简单或要求不高的电路板， 只要学会了制作工具就可以制作。但一块好的要求高的电路板，你就要从原理图优化设计，到PCB的合理 布置都要经过精心的考虑。电路板的绘制要有讲究，不能随便放置元件，在考虑电气性能通过良好的基础上，要考虑到元件的大小、高低搭配一致，做到有层次感。电路板上属于同一功能块的元件应尽量放在一起，发热量大的元件要用较宽的敷铜区把元件底部与元件外的空区域连接在一起，利用了铜的良导热性把热量导走到外面的大面积处，增大散热面积，便于散热。好的板需要考虑线路简洁，电路通畅，电磁兼容，抗干扰能力强，是高频要上得去，元件在电路板上密度要大致均匀，高低适当，尽量美观大方。 拿到一幅电路图，首先看清楚电路的原理、功能，控制和被控对象，理清电路的逻辑。制作电路板，尽可能做到“一次定型”，避免浪费现象。 绘制电路板的过程步骤，一般如下： 位按键用RST或RESET等。也可使用自动标注，把各个元件标注不同的序号，但一般都是自动标注带问号 （?）的，如R?，D?等，这样使个类元件名称分开，方便查阅和检查。 2?电气规则检查。简单的原理图出错几率比较小，复杂的电路原理图由于所用元件较多，网络节点较多，网络繁复，这样人为检查就容易漏掉一些错误，如网络标号多一字母或少一字母，有时又只写了一个网络标号，或者有两个元件用同一个名的，这些错误使用电气规则检查一般都能检查岀来。还有一些电路原理上的错误，可以在后来绘制 PCB时，通过仔细的分析发现。 3.封装。给元件一个合适的外形形状，便于使实物与所绘制的PCB板对应。一个元件可以使用不同的 封装，一个封装也可用于不同的元件。适当的封装应该是和元件刚好配合，这样就需要在元件封装前了解 实物的大小，管脚间距，外形尺寸。常用封装如：
1.5 PCB板的设计步骤 （1）方案分析 决定电路原理图如何设计，同时也影响到PCB板如何规划。根据设计要求进行方案比较、选择，元器件的选择等，开发项目中最重要的环节。 （2）电路仿真 在设计电路原理图之前，有时会会对某一部分电路设计并不十分确定，因此需要通过电路方针来验证。还可以用于确定电路中某些重要器件参数。 （3）设计原理图元件 PROTEL DXP提供了丰富的原理图元件库，但不可能包括所有元件，必要时需动手设计原理图元件，建立自己的元件库。 （4）绘制原理图 找到所有需要的原理元件后，开始原理图绘制。根据电路复杂程度决定是否需要使用层次原理图。完成原理图后，用ERC（电气法则检查）工具查错。找到出错原因并修改原理图电路，重新查错到没有原则性错误为止。 5）设计元件封装 和原理图元件一样，PROTEL DXP也不可能提供所有元件的封装。需要时自行设计并建立新的元件封装库。 6）设计PCB板 确认原理图没有错误之后，开始PCB板的绘制。首先绘出PCB板的轮廓，确定工艺要求（如使用几层板等）。然后将原理图传输到PCB板中，在网络表、设计规则和原理图的引导下布局和布线。利用设计规则查错。是电路设计的另一个关键环节，它将决定该产品的实用性能，需要考虑的因素很多，不同的电路有不同要求 （7）文档整理 对原理图、PCB图及器件清单等文件予以保存，以便以后维护和修改 DXP的元器件库有原理图元件库、PCB元件库和集成元件库，扩展名分别为SchLib、PcbLib、IntLib。但DXP仍然可以打开并使用Protel以往版本的元件库文件。 在创建一个新的原理图文件后，DXP默认为该文件装载两个集成元器件库：Miscellaneous Devices.IntLib和Miscellaneous Connectors.IntLib。因为这两个集成元器件库中包含有最常用的元器件。 注意：Protel DXP 中，默认的工作组的文件名后缀为.PrjGrp ，默认的项目文件名后缀为.PrjPCB 。如果新建的是FPGA 设计项目，建立的项目文件称后缀为.PrjFpg 。 也可以将某个文件夹下的所有元件库一次性都添加进来，方法是：采用类似于Windows的操作，先选中该文件夹下的第一个元件库文件后，按住Shift键再选中元件库里的最后一个文件，这样就能选中该文件夹下的所有文件，最后点打开按钮，即可完成添加元件库操作。 3.1 原理图的设计方法和步骤 下面就以下图所示的简单555 定时器电路图为例，介绍电路原理图的设计方法和步骤。 3.1.1 创建一个新项目 电路设计主要包括原理图设计和PCB 设计。首先创建一个新项目，然后在项目中添加原理图文件和PCB 文件，创建一个新项目方法： ●单击设计管理窗口底部的File 按钮，弹出一个面板。 ●New 子面板中单击Blank Project （PCB ）选项，将弹出Projects 工作面板。 ●建立了一个新的项目后，执行菜单命令File/Save Project As ，将新项目重命名为“ myProject1 ．PrjPCB ”，保存该项目到合适位置 3.1.2 创建一张新的原理图图纸
印制电路板的设计方法和步骤 1．印制扳材料的选择 印制板的材料选择必须首先考虑到电气和机械特性，当然还要考虑到购买的相对价 格和制造的相对成本，从而选择印制板的基材。电气特性是指基材的绝缘电阻、抗电弧 性、印制导线电阻、击穿强度、介电常数及电容等。机械特性是指基材的吸水性、热膨胀系 数、耐热性、抗统曲强度、抗冲击强度、抗剪强度和硬度。 目前，我国所采用的印制板材料性能如下。 (1)敷铜箔酚醛纸基层压板：机械强度低，易吸水及耐高温性能较差，表面绝缘电阻较低，但价格便宜。一般适用于民用电子产品。 (2)敷铜箔环氧酚醛玻璃布钽电容封装层压板：电气及机械性能好，既耐化学溶剂，又耐高温、耐 潮湿，表面绝缘电阻高，但价格较贵。一般适用于仪器、仪表及军用电子产品振动。 以上两种印制板均可制成单面的、双面的或多层的；可以是阻燃的或是可燃的。可根 据电路的要求选用。 2．印制摄厚度的确定 从结构的角度确定印制板的厚度，主要是考虑印制板对其上装有的所有元器件重量 的承受能力及使用中承受的机械负荷能力。如果只装配集成电路、小功率晶体管、电阻和 电容等小功率元器件，在没有较强的负荷条件下，可使用厚度为1．5航m(或 1．6mm)，尺 寸在500 mm×500 mm之内的印制板。如果板面较大或无法支撑时，应选择2—2．5mm 厚的印制板。印制板板厚已标堆化，其尺寸为1．o mm、1．5mm、2．o mm和2．5mm几种，常用的
是1．5mm和2．0mm。 对于尺寸很小的印制板(如计算机、电子表和便携式仪表中用的印制板) 量、降低成本，可选用更薄一些的印制板来制造。 3．印制板形状和尺寸的确定 印制板的结构尺寸与印制板的制造、装配有密切关系。应从装联工艺角度考虑两 个方面的问题广方面是便于自动化组装，使设备的性能得到充分利用，能使用通用化、 标准他的工具和夹具；另一方面是便于将印制板组装成不同规格的产品，安装方便， 固 定可靠。 印制板的外形应尽量简单，一般为长方形，尽量避免采用异形板。 标准系列的尺寸，以便简化工艺，降低加工成本。 4．印制电路板坐标尺寸图贴片钽电容的设计 用印有坐标格(格子面积为1mm2)的图纸绘制电路板坐标尺寸团，借助于坐标格正 确地表达印制板上印制图形的坐标位置。在设计和绘制坐标尺寸图时，应根据电路团 并 考虑元器件布局和布线要求，如哪些元器件在板内，有哪些要加固，要散热，要屏蔽；哪些 元器件在板外，需要多少板外连线，引出端的位置如何等，必要时还应画出板外元器 件接 线图。 (1)典型元器件的尺寸 典型元器件是全部安装元器件中在几何尺寸上具有代表性的元件，它是布置元器件 时的基本单元。先估计典型元器件的尺寸，再估计一下其他大元件尺寸相当于典型元 件 的倍数(即一个大元件在几何尺寸上相当于几个典型元件)，这样就可以算出整个印制 板
PCB基本设计流程如下：前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。 第一：前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要 准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先 做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS ：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。 第二：PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔 等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。 第三：PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表（Design->CreateNetlist），之后在PCB图上 导入网络表（Design->LoadNets）。就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行： ①．按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区 (怕干扰)、功率驱动区（干扰源）； ②．完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁； ③．对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施； ④．I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件； ⑤．时钟产生器（如：晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件； ⑥．在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）；电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。