PCB电路板的分层.docx

1、PCB电路板的分层(1)Signal Layers(信号层):即铜箔层,用于完成电气连接。Altium Designer Winter 09允许电路板设计32个信号层,分别为Top Layer、Mid Layer 1、Mid Layer 2Mid Layer 30与Bottom Layer,各层以不同的颜色显示。(2)Internal Planes(中间层,也称内部电源与地线层):也属于铜箔层,用于建立电源与地线网络。系统允许电路板设计16个中间层,分别为Internal Layer 1、Internal Layer 2Internal Layer 16,各层以不同的颜色显示。(3)Mecha

2、nical Layers(机械层):用于描述电路板机械结构、标注及加工等生产与组装信息所使用的层面,不能完成电气连接特性,但其名称可以由用户自定义。系统允许PCB板设计包含16个机械层,分别为Mechanical Layer 1、Mechanical Layer 2Mechanical Layer 16,各层以不同的颜色显示。(4)Mask Layers(阻焊层):用于保护铜线,也可以防止焊接错误。系统允许PCB设计包含4个阻焊层,即Top Paste(顶层锡膏防护层)、Bottom Paste(底层锡膏防护层)、Top Solder(顶层阻焊层)与Bottom Solder(底层阻焊层),分

3、别以不同的颜色显示。(5)Silkscreen Layers(丝印层):也称图例(legend),通常该层用于放置元件标号、文字与符号,以标示出各零件在电路板上的位置。系统提供有两层丝印层,即Top Overlay(顶层丝印层)与Bottom Overlay(底层丝印层)。(6)Other Layers(其她层)6-1)Drill Guides(钻孔)与Drill Drawing(钻孔图):用于描述钻孔图与钻孔位置。6-2)Keep-Out Layer(禁止布线层):用于定义布线区域,基本规则就是元件不能放置于该层上或进行布线。只有在这里设置了闭合的布线范围,才能启动元件自动布局与自动自线功能

4、。6-3)Multi-Layer(多层):该层用于放置穿越多层的PCB元件,也用于显示穿越多层的机械加工指示信息。单击菜单栏的“Design(设计)”“Board Layer & Colors (电路板层与颜色)”命令,在弹出的“View Configurations(视图配置)”对话框中取消对中间3个复选框的勾选即可瞧到系统提供的所有层。1 Signal layer(信号层) 信号层主要用于布置电路板上的导线。Protel 99 SE提供了32个信号层,包括Top layer(顶层),Bottom layer(底层)与30个MidLayer(中间层)。2 Internal plane lay

5、er(内部电源/接地层) Protel 99 SE提供了16个内部电源层/接地层、该类型的层仅用于多层板,主要用于布置电源线与接地线、我们称双层板,四层板,六层板,一般指信号层与内部电源/接地层的数目。3 Mechanical layer(机械层) Protel 99 SE提供了16个机械层,它一般用于设置电路板的外形尺寸,数据标记,对齐标记,装配说明以及其它的机械信息。这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同。执行菜单命令Design|Mechanical Layer能为电路板设置更多的机械层。另外,机械层可以附加在其它层上一起输出显示。4 Solder mask layer(阻焊

6、层) 在焊盘以外的各部位涂覆一层涂料,如防焊漆,用于阻止这些部位上锡。阻焊层用于在设计过程中匹配焊盘,就是自动产生的。Protel 99 SE提供了Top Solder(顶层)与Bottom Solder(底层)两个阻焊层。5 Paste mask layer(锡膏防护层,SMD贴片层) 它与阻焊层的作用相似,不同的就是在机器焊接时对应的表面粘贴式元件的焊盘。Protel 99 SE提供了Top Paste(顶层)与Bottom Paste(底层)两个锡膏防护层。 主要针对PCB板上的SMD(表面贴装器件)元件。如果板全部放置的就是Dip(通孔)元件,这一层就不用输出Gerber文件了。在将S

7、MD元件贴PCB板上以前,必须在每一个SMD焊盘上先涂上锡膏,在涂锡用的钢网就一定需要这个Paste Mask文件,菲林胶片才可以加工出来。 Paste Mask层的Gerber输出最重要的一点要清楚,即这个层主要针对SMD元件,同时将这个层与下面即将介绍的Solder Mask作一比较,弄清两者的不同作用,因为从菲林胶片图中瞧这两个胶片图很相似。6 Keep out layer(禁止布线层) 用于定义在电路板上能够有效放置元件与布线的区域。在该层绘制一个封闭区域作为布线有效区,在该区域外就是不能自动布局与布线的。7 Silkscreen layer(丝印层) 丝印层主要用于放置印制信息,如元

8、件的轮廓与标注,各种注释字符等。Protel 99 SE提供了Top Overlay与Bottom Overlay两个丝印层。一般,各种标注字符都在顶层丝印层,底层丝印层可关闭。8 Multi layer(多层) 电路板上焊盘与穿透式过孔要穿透整个电路板,与不同的导电图形层建立电气连接关系,因此系统专门设置了一个抽象的层多层。一般,焊盘与过孔都要设置在多层上,如果关闭此层,焊盘与过孔就无法显示出来。9 Drill layer(钻孔层) 钻孔层提供电路板制造过程中的钻孔信息(如焊盘,过孔就需要钻孔)。Protel 99 SE提供了Drill gride(钻孔指示图)与Drill drawing(

9、钻孔图)两个钻孔层。 相应的在eagle中也有很多的层(常用的用绿色标记)In Layout and Package Editor1 Top Tracks, top side2 Route2 Inner layer (signal or supply)3 Route3 Inner layer (signal or supply)4 Route4 Inner layer (signal or supply)5 Route5 Inner layer (signal or supply)6 Route6 Inner layer (signal or supply)7 Route7 Inner lay

10、er (signal or supply)8 Route8 Inner layer (signal or supply)9 Route9 Inner layer (signal or supply)10 Route10 Inner layer (signal or supply)11 Route11 Inner layer (signal or supply)12 Route12 Inner layer (signal or supply)13 Route13 Inner layer (signal or supply)14 Route14 Inner layer (signal or sup

11、ply)15 Route15 Inner layer (signal or supply)16 Bottom Tracks, bottom side17 Pads Pads (through-hole)元件的引脚(过孔型,贴片引脚算在顶层与底层上)18 Vias Vias (through all layers)过孔19 Unrouted Airlines (rubber bands)20 Dimension Board outlines (circles for holes) *)板子外形,相当于机械层21 tPlace Silk screen, top side丝印层22 bPlace S

12、ilk screen, bottom side丝印层23 tOrigins Origins, top side (generated autom、)元件中间有个十字叉,代表元件位置24 bOrigins Origins, bottom side (generated autom、)25 tNames Service print, top side (component NAME)26 bNames Service print, bottom s、 (component NAME)27 tValues Component VALUE, top side28 bValues Component V

13、ALUE, bottom side2128制版时可全部放在丝印层29 tStop Solder stop mask, top side (gen、 autom、)30 bStop Solder stop mask, bottom side (gen、 Autom、)31 tCream Solder cream, top side32 bCream Solder cream, bottom side33 tFinish Finish, top side34 bFinish Finish, bottom side35 tGlue Glue mask, top side36 bGlue Glue m

14、ask, bottom side37 tTest Test and adjustment information, top side38 bTest Test and adjustment inf、, bottom side39 tKeepout Restricted areas for components, top side40 bKeepout Restricted areas for components, bottom s、41 tRestrict Restricted areas for copper, top side42 bRestrict Restricted areas f

15、or copper, bottom side43 vRestrict Restricted areas for vias44 Drills Conducting through-holes45 Holes Non-conducting holes46 Milling Milling47 Measures Measures48 Document Documentation49 Reference Reference marks51 tDocu Detailed top screen print52 bDocu Detailed bottom screen print机械层就是定义整个PCB板的外

16、观的,其实我们在说机械层的时候,就就是指整个PCB板的外形结构。禁止布线层就是我们在布电气特性的铜时定义的边界,也就就是说我们先定义了禁止布线层后,我们在以后的布过程中,所布的具有电气特性的线就是不可能超出禁止布线层的边界。topoverlay 与 bottomoverlay 就是定义顶层与底层的丝印字符,就就是我们在PCB板上瞧到的元件编号与一些字符。toppaste 与 bottompaste就是顶层与底层焊盘层,它就就是指我们可以瞧到的露在外面的铜铂,(比如我们在顶层布线层画了一根导线,这根导线我们在PCB上所瞧到的只就是一根线而已,它就是被整个绿油盖住的,但就是我们在这根线的位置上的t

17、oppaset层上画一个方形,或一个点,所打出来的板上这个方形与这个点就没有绿油了,而就是铜铂。topsolder 与 bottomsolder 这两个层刚刚与前面两个层相反,可以这样说,这两个层就就是要盖绿油的层,multilaye这个层实际上就与机械层差不多了,顾名恩义,这个层就就是指PCB板的所有层。阻焊层与助焊层的区分阻焊层:solder mask,就是指板子上要上绿油的部分;因为它就是负片输出,所以实际上有solder mask的部分实际效果并不上绿油,而就是镀锡,呈银白色！助焊层:paste mask,就是机器贴片时要用的,就是对应所有贴片元件的焊盘的,大小与toplayer/bo

18、ttomlayer层一样,就是用来开钢网漏锡用的。要点:两个层都就是上锡焊接用的,并不就是指一个上锡,一个上绿油;那么有没有一个层就是指上绿油的层,只要某个区域上有该层,就表示这区域就是上绝缘绿油的呢？暂时我还没遇见有这样一个层！我们画的PCB板,上面的焊盘默认情况下都有solder层,所以制作成的PCB板上焊盘部分就是上了银白色的焊锡的,没有上绿油这不奇怪;但就是我们画的PCB板上走线部分,仅仅只有toplayer或者bottomlayer层,并没有solder层,但制成的PCB板上走线部分都上了一层绿油。那可以这样理解:1、阻焊层的意思就是在整片阻焊的绿油上开窗,目的就是允许焊接！2、默认

19、情况下,没有阻焊层的区域都要上绿油！3、paste mask层用于贴片封装！SMT封装用到了:toplayer层,topsolder层,toppaste层,且toplayer与toppaste一样大小,topsolder比它们大一圈。 DIP封装仅用到了:topsolder与multilayer层(经过一番分解,我发现multilayer层其实就就是toplayer,bottomlayer,topsolder,bottomsolder层大小重叠),且topsolder/bottomlayer比toplayer/bottomlayer大一圈。疑问:“solder层相对应的铜皮层有铜才会镀锡或镀金

20、”这句话就是否正确？这句话就是一个工作在生产PCB厂的人说的,她的意思就就是说:要想使画在solder层的部分制作出来的效果就是镀锡,那么对应的solder层部分要有铜皮(即:与solder层对应的区域要有toplayer或bottomlayer层的部分)！虽然这么说,但我曾经瞧到过一块PCB 板,上面一块镀锡区域,只画了solder层,在pcb图上,与它对应的区域并没有铜皮层！不知孰对孰错？现在:我得出一个结论:“solder层相对应的铜皮层有铜才会镀锡或镀金”这句话就是正确的！solder层表示的就是不覆盖绿油的区域！PCB的各层定义及描述:1、TOP LAYER(顶层布线层):设计为顶层

21、铜箔走线。如为单面板则没有该层。2、BOMTTOM LAYER(底层布线层):设计为底层铜箔走线。3、TOP/BOTTOM SOLDER(顶层/底层阻焊绿油层):顶层/底层敷设阻焊绿油,以防止铜箔上锡,保持绝缘。在焊盘、过孔及本层非电气走线处阻焊绿油开窗。焊盘在设计中默认会开窗(OVERRIDE:0、1016mm),即焊盘露铜箔,外扩0、1016mm,波峰焊时会上锡。建议不做设计变动,以保证可焊性;过孔在设计中默认会开窗(OVERRIDE:0、1016mm),即过孔露铜箔,外扩0、1016mm,波峰焊时会上锡。如果设计为防止过孔上锡,不要露铜,则必须将过孔的附加属性SOLDER MASK(阻焊

22、开窗)中的PENTING选项打勾选中,则关闭过孔开窗。另外本层也可单独进行非电气走线,则阻焊绿油相应开窗。如果就是在铜箔走线上面,则用于增强走线过电流能力,焊接时加锡处理;如果就是在非铜箔走线上面,一般设计用于做标识与特殊字符丝印,可省掉制作字符丝印层。4、TOP/BOTTOM PASTE(顶层/底层锡膏层):该层一般用于贴片元件的SMT回流焊过程时上锡膏,与印制板厂家制板没有关系,导出GERBER时可删除,PCB设计时保持默认即可。5、TOP/BOTTOM OVERLAY(顶层/底层丝印层):设计为各种丝印标识,如元件位号、字符、商标等。6、MECHANICAL LAYERS(机械层):设计

23、为PCB机械外形,默认LAYER1为外形层。其它LAYER2/3/4等可作为机械尺寸标注或者特殊用途,如某些板子需要制作导电碳油时可以使用LAYER2/3/4等,但就是必须在同层标识清楚该层的用途。7、KEEPOUT LAYER(禁止布线层):设计为禁止布线层,很多设计师也使用做PCB机械外形,如果PCB上同时有KEEPOUT与MECHANICAL LAYER1,则主要瞧这两层的外形完整度,一般以MECHANICAL LAYER1为准。建议设计时尽量使用MECHANICAL LAYER1作为外形层,如果使用KEEPOUT LAYER作为外形,则不要再使用MECHANICAL LAYER1,避免

24、混淆！8、MIDLAYERS(中间信号层):多用于多层板,我司设计很少使用。也可作为特殊用途层,但就是必须在同层标识清楚该层的用途。9、INTERNAL PLANES(内电层):用于多层板,我司设计没有使用。10、MULTI LAYER(通孔层):通孔焊盘层。11、DRILL GUIDE(钻孔定位层):焊盘及过孔的钻孔的中心定位坐标层。12、DRILL DRAWING(钻孔描述层):焊盘及过孔的钻孔孔径尺作为一个初学者,要学会设计PCB板,首先得记住下面这些基础知识,否则很难瞧懂相关的书记与教程。1、“层(Layer) ”的概念与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“

25、层”的概念有所同,Protel的“层”不就是虚拟的,而就是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今,由于电子线路的元件密集安装。防干扰与布线等特殊要求,一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线,在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔,例如,现在的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层(如软件中的Ground Dever与Power Dever),并常用大面积填充的办法来布线(如软件中的ExternaI P1a11e与Fill)。上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔(Via)”来沟通。有了以上解释,就

26、不难理解“多层焊盘”与“布线层设置”的有关概念了。举个简单的例子,不少人布线完成,到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘,其实这就是自己添加器件库时忽略了“层”的概念,没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层(Mulii一Layer)的缘故。要提醒的就是,一旦选定了所用印板的层数,务必关闭那些未被使用的层,免得惹事生非走弯路。 2、过孔(Via) 为连通各层之间的线路,在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔,这就就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状,可直接与上下两面的线路相通,也可不连。一般

27、而言,设计线路时对过孔的处理有以下原则:(1)尽量少用过孔,一旦选用了过孔,务必处理好它与周边各实体的间隙,特别就是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,如果就是自动布线,可在“过孔数量最小化” ( Via Minimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动解决。(2)需要的载流量越大,所需的过孔尺寸越大,如电源层与地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。 3、丝印层(Overlay)为方便电路的安装与维修等,在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案与文字代号等,例如元件标号与标称值、元件外廓形状与厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时,只注意文字符号放置得整

28、齐美观,忽略了实际制出的PCB效果。她们设计的印板上,字符不就是被元件挡住就就是侵入了助焊区域被抹赊,还有的把元件标号打在相邻元件上,如此种种的设计都将会给装配与维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则就是:”不出歧义,见缝插针,美观大方”。4、SMD的特殊性Protel封装库内有大量SMD封装,即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点就是单面分布元引脚孔。因此,选用这类器件要定义好器件所在面,以免“丢失引脚(Missing Plns)”。另外,这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。 5、网格状填充区(External Plane )与填充区(Fill)正如两者的名字那样,网络

29、状填充区就是把大面积的铜箔处理成网状的,填充区仅就是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往瞧不到二者的区别,实质上,只要您把图面放大后就一目了然了。正就是由于平常不容易瞧出二者的区别,所以使用时更不注意对二者的区分,要强调的就是,前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用,适用于需做大面积填充的地方,特别就是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。 6、焊盘( Pad)焊盘就是PCB设计PCB设计中最常接触也就是最重要的概念,但初学者却容易忽视它的选择与修正,在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑

30、该元件的形状、大小、布置形式、振动与受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小与形状的焊盘,如圆、方、八角、圆方与定位用焊盘等,但有时这还不够用,需要自己编辑。例如,对发热且受力较大、电流较大的焊盘,可自行设计成“泪滴状”,在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中,不少厂家正就是采用的这种形式。一般而言,自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外,还要考虑以下原则:(1)形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大;(2)需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍;(3)各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定,原则就是孔的尺

31、寸比引脚直径大0.2- 0.4毫米。 7、各类膜(Mask)这些膜不仅就是PcB制作工艺过程中必不可少的,而且更就是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用,“膜”可分为元件面(或焊接面)助焊膜(TOp or Bottom 与元件面(或焊接面)阻焊膜(TOp or BottomPaste Mask)两类。 顾名思义,助焊膜就是涂于焊盘上,提高可焊性能的一层膜,也就就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反,为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式,要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡,因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料,用于阻止这些部位上锡。可见,这两种膜就是一种互补关系。由此讨论,就不难确定菜单中类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。 8、飞线,飞线有两重含义:自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线,在通过网络表调入元件并做了初步布局后,用“Show 命令就可以瞧到该布局下的网络连线的交叉状况,不断调整元件的位置使这种交叉最少,以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要,可以说就是磨刀不误砍柴功,多花些时间,值！另外,自动布线结束,还有哪些网络尚未布通,也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后,可用手工补偿,实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义,就就是