PCB印刷电路设计毕业论文.docx
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PCB印刷电路设计毕业论文
目录
前 言 …………………………………………………………………………………….
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目录 I
第1章PCB印刷电路板基础知识 1
1.1印刷电路板概述 1
1.1.1PCB介绍 1
1.1.2电路板的发展及功能 1
1.2印制电路板的分类 2
1.3印刷电路板的发展趋势 4
1.3.1印制电路板要求 4
1.3.2国内外电路板的发展趋势 4
第2章PCB印刷电路设计基础 6
2.1.1布局、布线设计的基本原则 6
2.2印刷电路板设计要求 8
2.2.1电路板设计的基本要求及走线要求 8
2.2.2印制导线间距及接地的设置 8
2.3PCB设计流程 9
2.3.1电路原理图的设计 10
2.3.2布线的原则 11
2.4设置电路板的工作层面和栅格 12
2.4.1电路板层的设置 12
2.4.2电路板栅格的设置 13
第3章人工设计PCB电路板 15
3.1如何设计一款好的电路板 15
3.2定义电路板 15
3.2.1设置电路板层及电路板边缘尺寸 16
3.3人工制PCB电路板设计指导 17
3.4手工布线规则设置 18
3.4.1安全间距及走线 18
3.4.2敷铜设置 19
II
3.5EMC和EMI 19
第4章PCB电路板设计实例 20
4.1电路板工作原理分析 20
4.1.1电路板原理图分析（电路图画法采用的是层次原理图） 20
4.1.2PCB电路板实例 24
总结 26
附录 28
附录A常用元器件封装 28
附录BPROTEL99SE快捷键大全 29
致谢 30
参考文献 31
第1章PCB印刷电路板基础知识
1.1印刷电路板概述
印刷电路板（PrintedCircuitBoard,简称PCB）又称印制板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。
由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。
印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。
优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。
这才是有价值的印刷电路板。
1.1.1PCB介绍
PCB是电子产品的重要部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通信电子设备、自动化控制系统，只要存在电子元器件、它们之间的电气互连就要使用PCB。
在电子产品的研发过程中，影响电子产品成功的最基本因素之一是该产品的PCB的设计和制造，PCB的设计和制造质量直接影响到整个电子产品的质量和成本，甚至影响电子产品在市场竞争中的竞争力。
在电子技术发展早期，元件都是用导线连接的，而元件的固定是在空间中立体进行的。
电路由电源、导线、开关和元器件构成，就像实验室里电工实验电路那样。
随着电子技术的发展，电子产品的功能、结构变得很复杂，元件布局、
互连布线都不能像以往那样随便，否则检查起来就会眼花缭乱；因此，人们对元件和线路进行了规划。
用一块板子为基础，在板上分配元件的布局，确定元件的接点，使用铆钉、接线柱作为接点，用导线把接点按照电路要求，在板的一面布线，另一面装元件，这就是最原始的电路板。
这种类型的电路板在真空电子管时代非常盛行。
线路的接法有直线连接（接点到接点的连线拉直）和曲线连接。
后来，大多数人采用曲线连接，尽量减少使用直线连接。
线路都在同一个平面分布，没有太多的遮盖点，检查起来容易。
这时电路板已初步形成了“层”的概念。
单面敷铜板的发明，成为电路板设计与制作新时代的标志。
布线设计和制作技术都已发展成熟。
先在敷铜板上用模板印刷防腐蚀膜图，然后再腐蚀刻线，这种技术就像在纸上印刷那么简便“，印刷电路板”因此得名，英文PrintedCircuitBoard,简称PCB。
印刷电路板的应用大幅度降低了生产成本，从晶体管时代到现在，这种单面印刷电路板一直得到了广泛的应用。
随着技术进步，人们又发明了双面板，即在板子两面都敷铜，两面都可腐蚀刻线。
1.1.2电路板的发展及功能
32
一、电路板的发展
由于电路的复杂性，有时也用到“飞线”。
但电路的布线不是把元件按电路原理简单连接起来就可以，电路工作时电磁感应、电阻效应、电容效应的都会影响电路的性能，甚至会引起严重的质量问题，如自激、信号不完整传输、电磁干扰等问题。
飞线的方法只能解决少量的信号交错问题，数量太多是不可取的。
而且，硬要把所有线路都排在有限的两个面上，又要降低电磁感应、电阻效应、电容效应，使得布线设计的任务十分艰巨。
线太细太密，不但加工困难、干扰大，而且容易烧断和发生断路故障。
若保证了线宽和线间距，电路板的面积就可能太大，不利于精密设备的小型化。
这些问题的出现促使了印制电路板设计和制作工艺的发展。
随着电子产品生产技术的发展，开始在双面电路板的基础上发展夹层，其实就是在双面板的基础上叠加上一块单面板，这就是多层电路板。
起初，夹层多用做大面积的地线、电源线的布线，表层都用于信号布线。
后来，要求夹层用于信号布线的情况越来越多，这要求电路板的层数也要增加。
但夹层不能无限增加，主要原因是成本和厚度问题。
电子产品设计要考虑性价比这个矛盾的综合体，而最实际的设计方法仍然是以表层做信号布线层为首选。
高频电路的元件也不能排的太密，否则元件本身的辐射会直接对其他元件产生干扰。
层与层之间的布线应错开成十字走向，以减少布线电容和电感。
二、印刷电路板的功能
印制电路板在电子设备中具有如下功能：
提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑；实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘；提供所要求的电气特性，如特性阻抗等；为自动焊锡提供阻焊图形，为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。
有关印制板的一些基本术语如下；在绝缘基材上，按预定设计，制成印刷线路、
印制元件或由两者结合而成的导电图形，称为印刷线路，它不包括印制元件。
印制电路或者印制线路的成品板称为印制电路板或印制线路板，也称印制板。
电子设备采用印制板后，由于同类印制板的一致性，避免了人工接线的差错，并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动监测，保证了电子产品的质量，提高了劳动生产率、降低了成本，且便于维修。
1.2印制电路板的分类
根据电路层数分类：
分为单面板、双面板和多层板。
常见的多层板一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达十几层。
1.2.1印制电路板分类
一、单面板
单面板（Single-SidedBoards）在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线
则集中在另一面上。
因为导线只出现在其中一面，所以这种 PCB叫作单面板
（Single-sided）。
因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。
单面板结构比较简单，制作成本较低，因此通常批量生产的电子产品会采用单面
板，例如电视机、显示器的电路板。
但是对于复杂的电路，由于只能在一个面上走线并且不允许交叉，单面板布线难度很大，布通率往往较低，当然如果剩下的未布通的导线不多，可以通过焊接飞线来连接。
不过如果飞线太多，不但焊接印制电路板的工作量加大，而且焊接飞线本来就是一种隐患，时间久了，飞线容易脱落。
因此，通常只有电路比较简单时才采用单面板的布线方案。
二、双面板与多层板
双面板（Double-SidedBoards）这种电路板的两面都有布线，不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。
这种电路间的“桥梁”叫做导孔（via）。
导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。
因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。
目前，表面贴装（不钻孔，直接焊接在PCB表面上）的使用越来越广泛，在使用表面贴装时，可以根据需要将元器件焊接在任意一面上，这时候元器件面和焊接面的区别就不是很明显了，但是作为一种标识，PCB仍然会区分元器件面和焊接面。
多层板（Multi-LayerBoards）为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。
用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了，也称为多层印刷线路板。
板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。
大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上理论可以做到近100层的PCB板。
大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。
因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果仔细观察主机板，还是可以看出来。
三、其他电路板
根据制作材料的不同，PCB可以分为刚性印制板和挠性印制板
刚性印制板包括酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板等；挠性印制板包括聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、氟化乙丙烯（FEP）薄膜等。
挠性印制板又称软件印制电路板，即FPC,软性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高可靠性和较高曲挠性的印制板。
挠性印制板散热性能好，具有可弯曲、折叠、卷绕等优点，也可在三维空间随意移动和伸缩。
可利用FPC缩小体积，实现轻量化、小型化、薄型化，从而实现元器件装置和导线连接一体化。
FPC广泛应用于计算机、通信、航天及家电等行业。
1.3印刷电路板的发展趋势
印制电路板从单层板发展到双面板、多层板和挠制板，并不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展。
不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印制板在未来电子产品的发展过程中，仍然保持强大的生命力。
1.3.1印制电路板要求
对于双面板和多层板而言，印制板技术水平的标志是把大批量生产的印制板在2.50mm或2.54mm标准网格交点上的两个焊盘之间，能布设导线的根数作为标志。
在两个焊盘之间布设一根导线，为低密度印制板，其导线宽度大于0.3mm。
在两个焊盘之间布设2根导线，为中密度印制板，其导线宽度约为0.2mm。
在两个焊盘之间布
设3根导线，为高密度印制板，其导线宽度为0.1~0.15mm。
在两个焊盘之间布设4根导线，可算超高密度印制板，线宽度为0.05~0.08mm。
对于多层板来说，还应以孔径大小、层数多少作为综合衡量标志。
密集组装板面打线（WireBond）盛行，镀镍镀金越来越重要，柱状溴化镍将兴起，
PCB设计与制作技术难度加大，薄板、大尺寸排板、小孔剧增，纵横比（AspeetRatio）加大，水平反脉冲与垂直反脉冲供电方式被广泛应用，盲孔镀铜则以垂直自走涡流搅拌方式为宜，如UCON。
细线制作困难，特性阻抗要求也越来越严格，对线边齐直度要求也逐渐苛求。
方式如：
采用薄铜皮、平行光曝光、湿膜薄光阻、部分蚀刻法（PartialEtching）或砂带削薄法等进行批量生产。
要考虑印制电路板尺寸大小，如果尺寸过大会使印制线条长，阻抗增加，不仅抗噪声能力下降，成本也高；但尺寸过小，则散热不好，同时易受临近线条干扰。
要求其尺寸要适中。
因此，设计电路板首先对PCB的大小和外形，给出一个合理的定位。
再确定特殊元件的位置和单元电路等，要按电路的流程把整个电路分为几个单
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