《PCB设计与制作》课程标准120.docx
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《PCB设计与制作》课程标准120
《PCB设计与制作》课程标准
课程名称
PCB设计与制作
课程编码
适应专业
电子信息工程技术
学时/学分
102/5.5
课程标准编制人
任枫轩
审定人
一、课程概述
《PCB设计与制作》课程是电子信息工程技术专业的一门核心专业课。
是通过对典型电子产品的分析，培养学生用AltiumDesigner等软件为设计工具，通过实际项目训练，使学生掌握利用软件进行元器件设计、原理图绘制、印刷线路板设计的操作技能，根据PCB生产工艺及规范，掌握PCB布线、布局规则、方法和技巧，使学生具备将电路图纸转化为印刷板图的能力，从而培养学生创新能力和工程观点，提高学生分析问题和解决问题能力，为获取相应资格证书奠定基础。
二、培养目标
（一）专业能力
1．具备电子元器件的选择的能力。
2．具备使用电子设计软件绘制电路原理图的能力。
3．具备使用电子设计软件设计电路原理图符号的能力。
4．具备使用电子设计软件绘制PCB的能力。
5．具备PCB布线和布局规则、方法和技巧的能力。
6．具备在电子设计软件中打印原理图、PCB图和各种报表的能力。
7．具备热转印制作PCB的能力。
8．具备雕刻制作PCB的能力。
（二）方法能力
1．具备通过查阅各种资料、文献获取信息自学的能力。
2．具有不断学习和运用新知识与新技术的能力。
3．具有熟练运用所学知识解决问题的方法能力。
4．具有制订完善工作计划的能力。
5．具有较好的逻辑性和科学思维方法能力。
6．具有可持续自我发展能力。
（三）社会能力
1．具有良好的思想政治素质、严谨的行为规范和良好的职业道德。
2．具有良好的沟通能力及团队协作精神。
3．具有经济、质量、环保等生产意识。
4．具有较强的开拓发展创新能力。
5．具有社会适应与应变能力。
6．具有遵纪守法、爱岗敬业、爱护设备、具有高度的责任心的职业操守。
三、相关职业资格证书
电子CAD绘图员（中级、高级）、电子工程师——板级设计方向（初级、助理）
四、本课程与相关课程的关系
（一）与前续课程的联系
其前续课程包括《电路基础》、《电子线路分析与实践》、《高频电子线路》、《计算机应用基础》等，使学生具备本课程电路及电子电路的分析、应用的基础。
（二）与后继课程的关系
为后续课程《单片机应用技术》、《EDA技术》、《DSP技术》及专项能力课程中的电路图纸转化为印刷板图打下了理论和实践的基础。
五、教学内容及学时分配
本学习领域课程4个学习情境，每个学习情境的主要教学内容、学习目标、参考学时等见表1。
表1
编号
学习
情境
载体
教学内容
学习目的
学时
1
基本知识的认知
（1）PCB基础知识的的认知
①PCB材料的认知
②自动线生产的流程及工位
③PCB设计生产的简易流程
①掌握常用PCB材料的选材和分类
②了解自动线生产的流程及工位
③了解PCB设计生产的简易流程
④培养团队合作精神，树立职业意识，加强劳动安全和环保意识
⑤培养团队合作精神，树立职业意识，加强劳动安全和环保意识
2
（2）PCB设计规则与工艺要求的认知
①PCB设计规则
②PCB设计工艺要求③封装工艺
①掌握PCB设计规则
②了解PCB设计工艺要求
③培养团队合作精神，树立职业意识，加强劳动安全和环保意识
④培养团队合作精神，树立职业意识，加强劳动安全和环保意识
2
2
原理图的绘制
（1）RS232接口的电路原理图设计
①AltiumDesigner设计原理图界面、工具、菜单
②元件库的添加
③元件基本操作
④导线连接的基本操作
①熟悉AltiumDesigner原理图界面、菜单、工具栏
②掌握元件库的添加方法
③掌握元件的移动、布局、连线、复制、粘贴、跳转、镜像等操作等
④掌握导线绘制的基本技能
⑤熟悉RS232接口的电路原理
8
（2）调频收音机的电路原理图设计
①AltiumDesigner设计环境参数中的图纸和系统参数设置
②元件属性参数
③电源端子放置
①掌握AltiumDesigner设计环境参数中的图纸和系统参数设置
②掌握元件属性参数设置方法
③掌握电源端子放置方法
④熟悉调频收音机的电路原理
6
（3）U盘电路原理图设计
①网络标号和端口
②注释和非电气图形
①掌握网络标号和端口放置方法
②掌握注释和非电气图形放置方法
③熟悉U盘电路工作原理。
6
（4）USB鼠标驱动电路原理图设计
①总线、总线端口
②各种报表等
①掌握总线、总线端口的放置方法
②掌握ERC、元件清单、网络表等报表的生成方法
③熟悉USB鼠标驱动电路工作原理
6
（5）游戏机的电路原理图设计
层次原理图的设计
①熟悉层次原理图的设计方法
②掌握自上而下的层次原理图的设计过程
③了解层次原理图的切换方式
④熟悉游戏机的电路工作原理
6
3
PCB的设计
（1）RS232接口的PCB设计（单层板）
①单层板的设计
②PCB的界面和环境设置
③手动绘制PCB操作等
①了解单层电路板的工艺流程
②熟悉PCB界面、工具栏和菜单
③熟悉PCB环境参数的设置方法
④原理图导入PCB方法
⑤手动绘制PCB的方法和技巧
⑥手动布局原则和工艺
8
（2）调频收音机的PCB设计（抄板）
①手动放置封装
②手动放置焊盘
③手动放置字符串
④手动放置坐标等
①进一步熟悉PCB布局布线规则
②掌握手动放置封装、焊盘、字符串坐标等对象的方法和技巧
③培养团队合作精神，树立职业意识，加强劳动安全和环保意识
④增强设备仪器安全使用、保养的意识
14
（3）U盘的PCB设计（双层板）
①手动规划确定板形
②手动布局
③布局布线规则设定
④自动布线、覆铜
①了解双层电路板的设置方式
②掌握手动布局的原则和技巧
③熟悉PCB布局布线规则设定方法
④掌握自动布线和覆铜的方式
⑤掌握手动规划确定板形
6
（4）USB鼠标的PCB设计（四层板）
①四层板
②利用向导确定板形
③自动布局
①了解四层电路板的设置方式；
②掌握自动布局的原则和技巧；
③熟悉PCB布局布线规则设定方法；
④掌握利用向导规划确定板形。
6
（5）数字示波表的PCB设计
根据设计要求自行补充设计原理图并绘制PCB
①根据设计任务选择元件
②元件封装的实际测量
③PCB的工艺选择
选
4
PCB的制作（实训）
（1）RS232接口PCB的热转印制作
热转印法制作PCB
①掌握原理图、PCB、报表文件的打印操作
②掌握热转印法制作PCB的技能。
12
（2）调频收音机PCB的雕刻制作
雕刻制作调频收音机
①熟悉AltiumDesigner的Gerber文件的作用和参数内涵，熟悉雕刻法制作PCB主要设备特点和种类的方法。
②掌握Gerber文件的生成方法、雕刻法制作PCB的主要设备使用方法、CircuitCAM软件的设置过程和技巧。
20
合计
102
六、实施教学场地与设施要求
实训室名称
设施内容
场地面积
完成课程任务
PCB实训室
安装AltiumDesignerSummer09软件的计算机41台套
70m2
（1）基本知识的认知
（2）原理图的绘制
（3）PCB的设计
SMT电子工艺实训室
雕刻机、电镀孔金属化装置、机器运转附件和刀具耗材、字符快速印刷系统、贴片机、丝印机、回流焊炉、BGA返修台、台钻、转印机、腐蚀机、打印机、电子产品安装流水线等设备
120平方米
（1）SMT元件识别与检测
（2）SMT焊接工艺
（3）RS232的PCB热转印
（4）SMT调频收音机雕刻制作、安装与调试
七、教学与学习资源
（一）教材选用定原则
基于工作过程理论与实践一体化教材
（二）推荐教材
《PCB设计与制作》任枫轩、李伟主编，机械工业出版社，2010年9月出版
AltiumDesignerWinter09电路设计入门与提高北京化学工业出版社
（三）教学参考资料
《Protel电路设计教程》江思敏等编清华大学出版社2002年
《电子工艺基础》清华大学科教仪器厂清华大学出版社2004年
PCB设计与制作精品课程网站各种教学资源
八、教师素质要求（40人标准教学班）
（一）校内教师任课
1．教师数量：
1名。
2．教师基本要求：
（1）具有行动导向教学设计和应用能力。
（2）具备模拟、数字电路的设计能力。
（3）具备AltiumDesignerSummer09软件的操作能力。
（4）主讲教师为“双师型”教师。
具有讲师和技师或工程师资格，同时具备3年以上PCB设计与制作的教学经验。
（二）企业兼职教师任课
1．教师数量：
企业兼职教师1名；辅助教师1名（校方）。
2．教师基本要求：
（1）企业兼职教师。
①具有工程师以上职称；
②无线电装配工技师以上职业资格；
③无线电装配工高级工职业资格，同时具备3年以上电子产品生产线上的实际经验。
（2）辅助教师具有电子CAD绘图员或电子产品装配工高级以上资格证书，同时具备电子工程师板级设计方向考评员资格，知道基于行动导向各种教学方法。
九、学习情境设计
学习情境1基本知识的认知
学习情境1：
基本知识的认知
载体
PCB基础知识的认知
学分/学时
0.11/2
学习目标：
具备PCB的基本概念、基本组成、板层结构划分、设计流程和组成要素的特点的理论知识，具有常用元件的封装技术以及AltiumDesigner软件中的封装形式的识别和分类能力，能够PCB的板层结构识别、工艺流程以及组成要素的识别技巧和特征描述。
学习内容：
（1）完成查看所给PCB实物是单面板还是双面板或多层板，指出零件面和焊接面，并指出判断依据
（2）判断所给PCB实物板的基板的材质
（3）辨别所给PCB实物板的双层或多层板上的过孔，并分别查找做各层间的电气连接和用做器件的固定或定位的过孔，给出盲孔、埋孔和通孔的位置或电气编号
（4）查看板子上的导线，区分一般导线、电源线和地线，测量并记录其宽度；查看其整版导线的走向。
对于板上的跳线，思考为何在此处使用跳线
（5）查看焊盘，区别针脚式和表面粘贴式焊盘。
查看其有无设计成“泪滴状”，如有泪滴状，思考此处为何使用泪滴状
（6）区别电阻、电容、电感、晶体管、集成块、各种接口继电器、电位器、电声元件等各种元件实物，并对其进行分类
教学方法建议：
讲述法、案例法、演示法、实践操作法、分组讨论法、信息收集法
教学实施
步骤
工作任务
教学组织
建议教学形式
学时
1
资讯
讲述PCB材料的选材，播放生产线视频；演示原理图元件库中元件封装形式；下发任务单，安排各组具体工作任务，并对工作任务作简要说明；学生分组汇总资讯。
教师组织学生分组，布置工作任务并讲解任务要求。
小组讨论
引导提示
0.5
2
决策
计划
根据所给PCB板的样板，制定工作计划等等。
听取学生的决策意见，提出可行性方面的质疑，提供指导意见，帮助形成工作计划方案。
特别关注计划中的预期成果、未来的自查内容和进度。
小组讨论
引导提示
0.25
3
实施
准备-分辨单双面-识别板材-辨别过孔-查看导线-查看焊盘-分类、检测元件--校核工作计划
帮助学生与有关部门沟通。
考察学生在项目实施中的能力，关注安全生产、环保、质量意识考察，作好相应记录。
小组讨论
实际操作
0.5
4
检查
评价
按照技术规范评分标准，逐步检查每给定的环节的产品质量，组内举行成果报告会。
完成小组自评报告，各组之间的互评。
教师点评。
提供规范化工艺文件和技术文件标准供学生参考。
评估任务完成质量，同时关注团队合作、安全生产、环保意识、敬业勤业评估等。
小组讨论
实际操作
学生讲述
教师点评
0.25
工作对象：
（1）PCB板
（2）各种类型元器件
加工工具：
（1）放大镜、镊子等常见工具
教学工具：
（1）《PCB设计与制作》教材
（2）多媒体演示课件（3）电子元件选用手册
教学重点：
（1）过孔的识别
（2）导线和焊盘的识别（3）常见元器件的封装识别
考核与评价：
（1）相关知识查找能力；
（2）方案编写计划能力；（3）记录实施过程能力；（4）元器件识别能力；（5）职业规范和团队合作能力。
学生考核评价20%；教师考核评价80%。
学习情境1基本知识的认知
学习情境1：
基本知识的认知
载体
PCB设计规则与工艺要求的认知
学分/学时
0.11/2
学习目标：
（1）熟悉PCB基本设计规则和PCB生产工艺要求和过程
（2）熟悉雕刻法制板过程和PCB生产、安装、调试的实际过程
学习内容：
（1）学习PCB设计规则、电路板形状及尺寸、元器件的选用和布局、PCB导线的线宽、线距的选择与设定、走线方式和特殊线的处理
（2）到图书馆或上网查看了解常用PCB设计软件
（3）上网查看PCB设计主要要遵守那些国际或国标规则，并记录规则编号
（4）到相关实训室参观了解雕刻法制板过程，并记录
（5）到相关工厂参观了解PCB生产、安装、调试的过程，并记录
教学方法建议：
讲述法、案例法、演示法、实践操作法、分组讨论法、参观法
教学实施
步骤
工作任务
教学组织
建议教学形式
学时
1
资讯
讲述PCB设计规则，电路板形状及尺寸、元器件的选用和布局、PCB导线的线宽、线距的选择与设定、走线方式和特殊线的处理；下发任务单，安排各组具体工作任务，并对工作任务作简要说明；学生分组汇总资讯。
教师组织学生分组，布置工作任务并讲解任务要求。
小组讨论
引导提示
2
2
决策
计划
到图书馆或上网查看了解常用PCB设计软件。
上网查看PCB设计主要要遵守那些国际或国标规则，并记录规则编号。
听取学生的决策意见，提出可行性方面的质疑，提供指导意见，帮助形成工作计划方案。
特别关注计划中的预期成果、未来的自查内容和进度。
小组讨论
引导提示
0.5
3
实施
准备-实训室参观–视频演示工厂过程-校核工作计划
帮助学生与有关部门沟通。
考察学生在项目实施中的能力，关注安全生产、环保、质量意识考察，作好相应记录。
小组讨论
实际操作
1
4
检查
评价
按照技术规范评分标准，逐步检查每给定环节的产品质量，组内举行成果报告会；完成小组自评报告，各组之间的互评及教师点评。
提供规范化工艺文件和技术文件标准供学生参考。
评估任务完成质量，同时关注团队合作、安全生产、环保意识、敬业勤业评估等。
小组讨论
实际操作
学生讲述
教师点评
0.5
工作对象：
（1）可上网的电脑
（2）实训室
加工工具：
（1）投影及照相摄像器材
教学工具：
（1）《PCB设计与制作》教材
（2）多媒体演示课件
教学重点：
（1）元件布局规则
（2）导线布线规则（3）PCB生产过程
考核与评价：
（1）相关知识查找能力；
（2）方案编写计划能力；（3）记录实施过程能力；（4）职业规范和团队合作能力。
学生考核评价20%；教师考核评价80%。
学习情境2原理图的设计
学习情境2：
原理图的设计
载体
RS232接口电路原理图设计
学分/学时
0.44/8
学习目标：
（1）了解原理图设计的流程
（2）在完成任务的过程中，掌握简单元器件的设计方法和原理图的简单绘制方法
（3）培养学生团队合作、爱护工具、爱岗敬业、吃苦耐劳的精神，加强安全意识
学习内容：
（1）原理图的设计流程、AltiumDesigner原理图编辑器界面介绍、工具栏、工作窗口和工作面板、加载和卸载原理图元件库、放置元件相关内容、绘制导线、搜索元件等相关知识
（2）掌握原理图绘制中项目和文件的建立；加载和卸载原理图元件库的方法；元件的放置、移动、翻转、镜像、选取、拖动、属性重设、复制、粘贴、剪切对象的操作方法；导线的绘制技巧和方法
（3）根据所给原理图，查看本电路相关资料，如有不完善的地方，利用网络搜集相关资料，并汇集成册，在了解工作原理的情况下，完成原理图绘制
（4）查看“MiscellaneousDevices.InLib”元件库中常用元件，选择性记忆常用元件名称
教学方法建议：
讲述法、案例法、演示法、实践操作法、分组讨论法、信息收集法
教学实施
步骤
工作任务
教学组织
建议教学形式
学时
1
资讯
讲述原理图设计流程；演示原理图元件库和原理图的绘制方法；下发任务单，安排各组具体工作任务，并对工作任务作简要说明；学生分组汇总资讯。
教师组织学生分组，布置工作任务并讲解任务要求。
小组讨论
引导提示
2
2
决策
计划
根据对工作任务的分析及领会，确定任务的方案及步骤流程；通过师生论证，修改并最终确定方案。
在教师指导下，学生拿出初步方案，以答辩的形式对初始计划进行讨论，教师帮助学生完善方案，确定方案。
小组讨论
引导提示
2
3
实施
按照计划方案实施，记录收集相关资料。
学生分组进行任务实施；按照教师操作演示绘制相关原理图。
小组讨论
实际操作
4
4
检查
评价
学生自评和教师评价相结合，对任务实施的各环节进行点评和总结。
各组组长汇报任务实施过程及检测结果，教师给予考核。
小组讨论
实际操作
学生讲述
教师点评
2
工作对象：
（1）RS232接口原理图及相关资讯
（2）机房
实施工具：
（1）计算机
（2）绘图软件（3）U盘等存储媒介
教学工具：
（1）《PCB设计与制作》教材
（2）任务单（3）多媒体演示课件
教学重点：
（1）元器件设计
（2）原理图基本设计
考核与评价：
（1）相关知识查找能力；
（2）方案编写计划能力；（3）记录实施过程能力；（4）电路原理图分析能力；（5）电脑操作能力；（6）职业规范和团队合作能力。
学生考核评价20%；教师考核评价80%.
学习情境2原理图的设计
学习情境2：
原理图的设计
载体
调频收音机电路的原理图设计
学分/学时
0.33/6
学习目标：
（1）完成系统环境参数设置、图纸环境参数设置
（2）在了解工作原理的情况下，完成原理图绘制
（3）对完成后的电路原理图的元件进行自动修改元件标识
学习内容：
（1）系统环境参数中的Preferences优选参数设置界面、General常规设置、GraphicalEditing图形编辑标签、Grids选项卡的相关参数的内容；了解图纸环境参数DocumentOptions图纸属性设置对话框和Parameters参数选项卡相关内容
（2）原理图系统环境参数设置的操作方法和设定过程，重点是网格参数的设置、光标的参数设置等；掌握原理图图纸环境参数的图纸大小、图纸方向，标题栏的类型选择、图纸颜色更换、边界颜色改为蓝色，网格颜色设置、系统字体大小字形的修改等操作方法
教学方法建议：
讲述法、案例法、演示法、实践操作法、分组讨论法、信息收集法
教学实施
步骤
工作任务
教学组织
建议教学形式
学时
1
资讯
讲述环境参数设置的思路和方法；原理图的操作方法；下发任务单，安排各组具体工作任务，并对工作任务作简要说明；学生分组汇总资讯。
教师组织学生分组，布置工作任务并讲解任务要求。
小组讨论
引导提示
1
2
决策
计划
根据对工作任务的分析及领会，确定任务的方案及步骤流程；通过师生论证，修改并最终确定方案。
在教师指导下，学生拿出初步方案，以答辩的形式对初始计划进行讨论，教师帮助学生完善方案，确定方案。
小组讨论
引导提示
0.5
3
实施
按照计划方案实施，记录收集相关资料。
学生分组进行任务实施；按照教师操作演示绘制相关原理图。
小组讨论
实际操作
4
4
检查
评价
学生自评和教师评价相结合，对任务实施的各环节进行点评和总结。
各组组长汇报任务实施过程及检测结果，教师给予考核。
小组讨论
实际操作
学生讲述
教师点评
0.5
工作对象：
（1）常见调频收音机实物
（2）调频收音机原理图及相关资讯（3）机房
实施工具：
（1）计算机
（2）绘图软件（3）U盘等存储媒介
教学工具：
（1）《PCB设计与制作》教材
（2）任务单（3）多媒体演示课件
教学重点：
（1）原理图环境参数设置
（2）原理图元件放置和导线连接
考核与评价：
（1）相关知识查找能力；
（2）方案编写计划能力；（3）记录实施过程能力；（4）电路原理图分析能力；（5）电脑操作能力；（6）职业规范和团队合作能力。
学生考核评价20%；教师考核评价80%.
学习情境2原理图的设计
学习情境2：
原理图的设计
载体
U盘电路原理图设计
学分/学时
0.33/6
学习目标：
（1）在了解工作原理的情况下，完成原理图绘制
（2）练习网络标号、输入输出端口、ERC测试点、注释及非电气图形等对象属性及放置方法
学习内容：
（1）掌握AltiumDesigner原理图中网络标号、输入输出端口、ERC测试点、注释及非电气图形等对象属性及放置方法
（2）进一步熟悉原理图系统环境参数设置的操作方法和设定过程
教学方法建议：
讲述法、案例法、演示法、实践操作法、分组讨论法、信息收集法
教学实施
步骤
工作任务
教学组织
建议教学形式
学时
1
资讯
原理图中网络标号、输入输出端口、ERC测试点、注释及非电气图形等对象的属性及放置方法；演示以上对象的放置方法；下发任务单，安排各组具体工作任务，并对工作任务作简要说明；学生分组汇总资讯。
教师组织学生分组，布置工作任务并讲解任务要求。
小组讨论
引导提示
1
2
决策
计划
根据对工作任务的分析及领会，确定任务的方案及步骤流程；通过师生论证，修改并最终确定方案。
在教师指导下，学生拿出初步方案，以答辩的形式对初始计划进行讨论，教师帮助学生完善方案，确定方案。
小组讨论
引导提示
0.5
3
实施
按照计划方案实施，记录收集相关资料
学生分组进行任务实施；按照教师操作演示绘制相关原理图。
小组讨论
实际操作
4
4
检查
评价
学生自评和教师评价相结合，对任务实施的各环节进行点评和总结。
各组组长汇报任务实施过程及检测结果，教师给予考核。
小组讨论
实际操作
学生讲述
教师点评
0.5
工作对象：
（1）常见U盘实物
（2）U盘原理图及相关资讯（3）机房
实施工具：
（1）计算机
（2）绘图软件（3）U盘等存储媒介
教学工具：
（1）《PCB设计与制作》教材
（2）任务单（3）多媒体演示课件
教学重点：
（1）网络标号、输入输出端口、ERC测试点、注释的放置
（2）非电气图形等对象属性及放置
考核与评价：
（1）相关知识查找能力；
（2）方案编写计划能力；（3）记录实施过程能力；（4）电路原理图分析能力；（5）电脑操作能力；（6）职业规范和团队合作能力。
学生考核评价20%；教师考核评价80%。
学习情境2原理图的设计
学习情境2：
原理图的设计
载体
升级会员 