PCB技术 (PCB technology)
PCB技术 图
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目录
PCB设计技术
1 设置软件工作环境
软件规则设置：
进入Design\Rules，按照设计的要求对选项中的各项进行设置：
① 安全间距设置：PROTEL99SE软件中Routing的Clearance Constraint项规定了板上不同网络的走线、焊盘、过孔等之间必须保持的距离。在单面板和双面板的设计中，首选值为10-12mil；四层及以上的PCB首选值为6-8mil；最大安全间距一般没有限制。
② 布线层面和方向设置：Routing的Routing Layers，设置使用的走线层面和每层的走线方向（贴片单面板只用顶层，直插单面板只用底层）。一般情况下，使用默认值。
③ 过孔选项设置：PROTEL99SE软件中Routing的Routing Via Style项规定了过孔的内、外径的最小、最大和首选值。单面板和双面板过孔外径应设置40mil—60mil之间；内径应设置在20mil—30mil。四层及以上的PCB外径最小值为20mil，最大值为40mil；内径最小值为10mil，最大值为20mil。
④ 线宽选项设置：PROTEL99SE软件中Routing的Width Constraint项规定了布线的宽度。单面板和双面板的布线宽度应设置在10—30mil之间，特殊情况下最大值不应超过60mil，最小值不应低于8mil；四层及以上PCB最小值不应低于5mil，其余设置参照双面板设置。另可以添加一些网络的线宽设置，如地线、+5伏电源线、时钟线、+12伏电源线、-12伏电源线、交流电源输入线、功率输出线等。地线、时钟线和+5伏电源线首选值一般为60mil（最大值不限，最小值为8 mil，在能走通的情况下线尽量宽）宽度，各种电源线首选值一般为40mil（最大值不限，最小值为8mil，在能走通的情况下线尽量宽）宽度。按照PCB线宽和电流的关系（大约是每毫米线宽允许通过500毫安的电流）确定最大线宽。
⑤ 敷铜连接选项设置：PROTEL99SE软件中Manufacturing的Polygon Connect Style项规定了敷铜连接的方式。连接方式（Rule Attributes）设置成Relief Connect方式，导线宽度（Conductor Width）设置成25mil，连接数量（Conductors）设置成4，角度（Angle）设置成90度。
⑥ 物理孔径设置：PROTEL软件中Manufacturing的Hole Size Constraint项规定了物理孔的大小。最小值设置为20mil，最大值没有限制 （备注：物理孔一般是指定位孔和安装孔等等）。其余各项一般可用它的缺省值。
软件参数设置：
进入Design\Options和Tools\Preferences，按照设计的要求对选项中的各项进行设置：
① 可视栅格选项设置：PROTEL软件中Design\Options\Layer中选中：Masks中的Top solder；Silkscreen中Top overlay；Other中Keepout和Multi Layer；System下面各项全部选中。Visible Grid项规定了可视栅格的大小，分别设置成10mil（上）和100mil（下）。
② 捕捉和器件移动栅格选项设置：PROTEL软件中Design\Options\Options项规定了捕捉和器件移动栅格的大小，捕捉和器件移动栅格均设置为10mil。选中Electrical Grid并把Range中设为8mil，Visible Kind设为Lines，Measurement Uint设为Imperial。
DRC校验设置：
进入Tools\Design Rules Check，按照设计的要求对选项中的各项进行设置：Report\Routing Rules的Clearance Constraints，Max/Min Width Constraints，Short Circuit Constraints和Un－Routed Net Constraints均选中；Report\Manufacturing Rules的Max/Min Hole Size选中；Report\Options的选项全部选中；On－line\Routing Rules的Clearance Constraints选中；On－line\Manufacturing Rules的Layer Pairs选中；On－line\Placement Rules的ComponentClearance选中。
2 添加器件库
这步主要是将要PCB原理图中所示的元器件，从元件相应的库中调出
3 导入网络表
在导入网络表的过程中，必须保证没有任何错误，严禁在网络表导入有错误的情况下进行设计。（这个操作一定得注意）确定PCB尺寸及定位孔位置和尺寸，并把相关器件进行锁定
4 元器件布局
PCB布局的原则是美观大方，疏密得当，符合电气特性，利于布线，尽量分成模块。在可能的情况下将元器件摆放整齐，并尽量保证各主要元器件之间和模块之间的对称性。
要求：整个PCB布局要显得大气，疏密得当，不要有的地方过紧，有的地方过松。丝印框要尽量减少，并突出各模块。模块的汉字或英文标示尽量放在对称和平行一致的位置上，并能体现模块的名称和美感。
布局完成后应对PCB布局进行检查，一般检查有如下几个方面：
（1）印制板尺寸应与加工图纸尺寸相符，有定位标记，设置参考点；
（2）元器件应保证在二维、三维空间上无冲突；
（3）元器件布局应疏密有序，排列整齐；
（4）需经常更换的元器件应保证能方便的进行更换；
（5）热敏元件与发热元件之间是保持适当的距离，在需要散热的地方，应加装散热器，同时保证空气流动的通畅；
（6）可调元器件应保证能方便进行调整；
（7）信号流程应保持顺畅且互连最短；
（8）尽可能保证过孔数量最少；
（9）禁止使用Ctrl＋X或Ctrl＋Y对器件进行翻转；
（10）一块PCB上孔的内径尺寸不能超过9种；
（11）影响外观的元器件如TO-220封装的三端稳压器、贴片的电解电容等要尽可能的焊接在反面；不需要调节的电位器、中周和可调电容等要尽可能的焊接在反面，不能透过PCB焊接，并且要在产品规格书中要特别说明；其它特别影响整体外观的元器件如大的电解电容、继电器等设法焊接在反面。
5 PCB布线
一般推荐使用自动布线+手动调整的方法，自动布线要求依次按照地线——电源线——时钟线——其它的顺序进行布线，在布线规则中设置布线优先级，0为最低级，100为最高级，共101种情况。在比较复杂的电路板中，考虑到电气特性的要求、干扰等因素，我们全部采用手动布线。禁止把过孔放在元器件的管脚上，在自动布线之前应该锁定已经布好的线。走线要兼顾美观和电气特性，特别影响外观得走线要设法走在反面，原则上在产品名称、型号和众友标识的地方正面不要走线（特殊情况除外），在丝印框与Keepout框之间不允许正面走线（特殊情况除外）。
6 丝印和汉字的放置
（1）产品名称、型号及众友标识的放置
（2）元器件工程号丝印的放置
（3）模块标示汉字的放置
（4）测试钩和测试孔标识的放置
（5）字体放置的要求
7 大面积铺地
进入Place\Polygon Plane，Net Options选项将Connect to Net设置为Connect to GND，同时将Pour Over Same和Remove Dead topper选中，在Plane setting选项中将Grid size设置为18mil，Track width设置为20mil，layer选中相对应的层；Hatching style中选中Vertical Hatch；其它使用缺省值。
大面积铺地之前，还应将安全间距值设置为25mil，大面积铺地之后，再将安全间距值还原。在不希望有走线的区域内放置FILL填充层（如散热器和卧放的两脚晶振，HC49S的晶振，多圈电位器的正面，TO220封装的三端稳压器等，如有其它网络的线从此处穿过则很容易造成短路），要上锡的在Top Solder 或Bottom Solder 层的相应处放FILL。
泪滴可增加它们的牢度但会使板上的线变得较难看，对于贴片和单面板一定要加，其它可根据实际情况选择泪滴。
8 重复DRC检查
进入Tools\Design Rules Check，按照设计要求对选项中的各项进行设置，参考前面设置，DRC检查完成后修正检查中发现的错误，修改完后不允许有错误存在。
9 主要事项
整个过程操作都需要认真，尤其对PCB布线一定得保证布线无错误
为防止技术泄密，在制板或存档时应将元器件的封装及名称内容全部删除。同时必须附一个制板说明。譬如：厚度：做一般PCB时厚度为1.6mm，大PCB可用2mm ，射频用PCB等一般在0.8-1mm 左右；材料与颜色等
PCB制程技术
MID技术
在PCB制程技术上，国外厂商正尝试开发可射出成型的基板-MID(Molded Interconnect Devices)技术，MID是一种无基板的立体PCB，颠覆以往印刷电路板『平面』的刻板印象，将PCB以铸模连接元件(Molded Interconnect Devices，MID)的方式直接在塑胶成品上形成印刷电路，省略基板的使用，此一技术可将PCB变成任意的形状，提供无限的产品创意。
MID即指以射出成形的方式直接以塑胶作为基板，在上面直接作线路设计，并整合机械与电子的功能，这种三维电路设计方式即称为MID.
MID代表一种新的设计概念，此技术自1980年代即开始发展，但进度未能快速推进，主要原因是相关之工具设计难度极高，使技术无法快速普及纯熟。然而，随著环保意识的抬头，MID技术开始为人重视，其优点为(1)可大量制作；(2)基板材料可回收利用；(3)整合基板零件减少制程步骤；(4)使携带型电子消费产品重量减轻；(5)使产品造型更多样化等等。
PCB组装技术
从1903年至今，若以PCB组装技术的应用和发展角度来看，可分为三个阶段。
1 通孔插装技术(THT)阶段PCB
金属化孔的作用：
(1).电气互连---信号传输
(2).支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小
a.引脚的刚性
b.自动化插装的要求
提高密度的途径：
(1)减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制，孔径≥0.8mm
(2)缩小线宽/间距：0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm
(3)增加层数：单面—双面—4层—6层—8层—10层—12层—64层
2 表面安装技术（SMT）阶段PCB
导通孔的作用：
仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的小，堵上孔也可以。
提高密度的主要途径：
①.过孔尺寸急剧减小：0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm
②.过孔的结构发生本质变化：
a.埋盲孔结构 优点：提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制，减小了串扰、噪声或失真（因线短，孔小）
b.盘内孔（hole in pad）消除了中继孔及连线
③薄型化：双面板：1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm
④PCB平整度：
a.概念：PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。
b.PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果
c.连接盘的表面涂层：HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU…
3 芯片级封装(CSP)阶段PCB
CSP以开始进入急剧的变革于发展其之中，推动PCB技术不断向前发展，PCB工业将走向激光时代和纳米时代。
