印制电路板（PCB）设计基础pdf/txt下载_在线阅读全文

内容简介

本书主要讲述了印制电路板设计与制造的基础知识，并且汇总了该领域的一般性标准和工艺。本书提供了日常计算工具、有效的表格、快速参考图及覆盖整个设计过程的完整清单，清楚地解释了数据的来源及使用和调整方式。读者可以从本书中了解到当今业界使用的关键设计技术，并为学习更先进的技术打下良好基础。

目　　录

第1章 PCB概述 1
1.1 PCB的用途 1
1.2 PCB的组成 2
1.2.1 芯材/芯板 3
1.2.2 预浸材料 3
1.2.3 铜箔 3
1.2.4 铜镀 4
1.2.5 流焊 4
1.2.6 阻焊层 5
1.2.7 导线 5
1.2.8 焊盘 6
1.2.9 电镀通孔 6
1.2.10 无电镀通孔 7
1.2.11 槽与切口 8

第1章 PCB概述	1 
1.1 PCB的用途	1 
1.2 PCB的组成	2 
1.2.1 芯材/芯板	3 
1.2.2 预浸材料	3 
1.2.3 铜箔	3 
1.2.4 铜镀	4 
1.2.5 流焊	4 
1.2.6 阻焊层	5 
1.2.7 导线	5 
1.2.8 焊盘	6 
1.2.9 电镀通孔	6 
1.2.10 无电镀通孔	7 
1.2.11 槽与切口	8 
1.2.12 印制板边缘	8 
1.3 设计过程的简要计划	8 
1.4 小结	11 
第2章 面向制造的设计	12 
2.1 关于制造注释	12 
2.2 工艺	13 
2.3 规定生产的限定	13 
2.4 制造图	16 
2.5 制造过程和制造注释	17 
2.5.1 设置	17 
2.5.2 生产设置	24 
2.5.3 成像	25 
2.5.4 蚀刻	25 
2.5.5 化学蚀刻过程	26 
2.5.6 等离子蚀刻和激光蚀刻	28 
2.5.7 指定导线宽度和误差	28 
2.5.8 多层层压	29 
2.5.9 钻孔	30 
2.5.10 电镀和孔电镀	31 
2.5.11 二次钻孔	32 
2.5.12 掩模	32 
2.5.13 印制板完成	33 
2.5.14 网印处理	34 
2.5.15 刳刨处理	34 
2.5.16 质量控制	34 
2.5.17 通孔质量检查	35 
2.5.18 电气测试	35 
2.6 小结	35 
第3章 面向装配的设计	37 
3.1 焊接通孔元件	37 
3.2 合格的焊接点	40 
3.3 确定装配的环孔	41 
3.4 元件间隔	43 
3.5 元件的布局	43 
3.6 手动装配与自动装配	44 
3.7 单面装配与两面装配	45 
3.8 手动装配	45 
3.8.1 通孔的置备	46 
3.8.2 焊接表面贴装元件	48 
3.9 自动装配	49 
3.9.1 何时进行自动装配	49 
3.9.2 要求的基本要素	49 
3.9.3 其他的考虑	50 
3.9.4 装配的限制	50 
3.9.5 订购电路板	51 
3.10 小结	52 
第4章 原理图和节点表	53 
4.1 原理图绘制	53 
4.2 了解电	53 
4.3 软件术语	54 
4.4 其他属性定义	57 
4.5 了解元器件	57 
4.5.1 符号类型	57 
4.5.2 元器件显示	58 
4.5.3 节点名	58 
4.6 原理图标准	59 
4.7 原理图设计清单	62 
4.8 原理图风格	62 
4.9 图张和设置	62 
4.10 连接器和页面连接器	63 
4.11 小结	67 
第5章 设计印制电路板	68 
5.1 初始的设计决定	68 
5.2 从使用专用工具软件开始	68 
5.3 实用程序和附件	69 
5.4 标准和材料的归档	69 
5.5 收集和定义预备信息	69 
5.5.1 利用设计一览表来设计PCB	70 
5.5.2 约束条件	70 
5.5.3 工艺驱动的约束条件	70 
5.6 定义约束条件和要求	70 
5.6.1 定义约束条件	70 
5.6.2 类型和可靠性的确定	71 
5.6.3 印制板尺寸和表面贴装的使用	71 
5.6.4 关于RF/EMF的考虑	72 
5.6.5 环境的考虑	72 
5.6.6 确定要求的印制板面积	72 
5.6.7 确定要求的印制板厚度	73 
5.7 决定所使用材料的类型	73 
5.8 设计印制板	74 
5.8.1 选择材料的厚度和铜箔的质量	74 
5.8.2 决定铜箔的厚度	75 
5.8.3 确定印制线路/宽度	76 
5.8.4 标准化线路宽度	76 
5.8.5 选择电介质材料	77 
5.8.6 确定铜箔厚度、印制线路宽度、层数和工艺	77 
5.8.7 焊盘和通孔	81 
5.8.8 确定通孔	81 
5.8.9 安装孔	85 
5.8.10 板厚孔径比	86 
5.8.11 确定可应用的制造和定位误差	86 
5.8.12 确定PLTH的载流容量	89 
5.8.13 确定间距/间隙	89 
5.8.14 焊剂屏障	91 
5.8.15 间隙与板至边缘间隙	92 
5.8.16 槽	92 
5.8.17 板边缘和槽间隙的生产	92 
5.8.18 定位	93 
5.8.19 基准	93 
5.8.20 元件摆放和布线方法	94 
5.8.21 按照已知间距确定导线宽度	95 
5.8.22 穿出与散开	96 
5.8.23 宽线布线	96 
5.8.24 分支电路	96 
5.8.25 布线时的元件摆放	97 
5.8.26 外形或功能	97 
5.8.27 主布线层	97 
5.8.28 主布线方向	98 
5.8.29 单面板布线	98 
5.8.30 弯线或斜线布线	98 
5.8.31 总线布线	100 
5.8.32 噪声、RF、EMF、串扰和并行线	100 
5.8.33 元件摆放和布线的相互影响	101 
5.8.34 材料层叠	102 
5.9 指定制造商应做的和不应做的	106 
5.10 文件存档	106 
5.11 模板	106 
5.12 小结	107 
第6章 元件库、元件及数据表	108 
6.1 了解元件	108 
6.2 元件的一致性	110 
6.2.1 元件标准	110 
6.2.2 常用元件缩略语	110 
6.3 元件符号类型	111 
6.4 库命名惯例	112 
6.5 普通元件与特定元件	112 
6.6 解读数据表和制造商标准——SMD	113 
6.6.1 制造商提供的封装形式	117 
6.6.2 数据表	118 
6.7 绘制元件	121 
6.8 同一元件的多个方面	121 
6.8.1 图样	121 
6.8.2 符号	122 
6.8.3 标记引脚1	122 
6.8.4 命名元件	123 
6.9 小结	123 
第7章 印制板的完成和检验	124 
7.1 为何要检验	124 
7.2 小结	127 
第8章 画装配图	128 
8.1 画装配图	128 
8.2 确定要求的装配图类型	129 
8.3 装配图	130 
8.3.1 融合网印网格	132 
8.3.2 装配图清单	132 
8.3.3 装配说明	134 
8.4 装配图最终说明	136 
8.5 小结	136 
附录A 示例	137 
PCB制造专用术语表	147 
PCB制造缩写词	156 
电子学术语	158 
电子缩写词	186 
PCB设计缩写词	194

显示全部信息

前　　言

译  者  序
在我们的生活中，到处都是像手机、MP3、电视机、POS机这样的电子产品和嵌入式产品，它们正改变和影响着我们的生活。
印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）几乎会出现在每一种电子产品中。如果在某种设备中有电子零件，那么它们都是镶在大小各异的PCB上。应该说，PCB是电子产品的骨架。因此，PCB的设计技术在某种程度上是电子产品的核心技术。
本书主要讲述了PCB设计的一些基础知识和基本概念，以及在行业中经常使用的规范和技术。读者可以从中了解到当今业界使用的关键设计技术，并为学习更先进的技术打下良好基础。本书内容涵盖了PCB设计工具和技术，为读者提供了日常计算工具、表格、快速参考图及贯穿整个设计过程的完全清单，并提供了常用数据的出处、用法和调整说明。
本书的作者Christopher T. Robertson是美国PCB行业的一位资深工程师，他在PCB行业的制造、测试、维护、装配及PCB设计软件的测试方面有着多年的经验，本书凝结了作者的实践经验，实用性很强。他还参与制定PCB设计的规范和流程，为PCB设计工程师授课，并为一本PCB商业杂志撰写专栏。Robertson还是IPC（互连与封装电子电路协会）理事会的会员。
我们把这本书介绍给国内读者，希望能够对PCB设计的初学者有所帮助，有经验的PCB设计工程师也会获益匪浅，本书还可供电子及相关专业的学生学习印制电路板设计时参考。
由于时间较紧，加之译者水平有限，书中的疏漏和错误难以避免，请读者和专家批评指正。

前    言
撰写本书的目的，是通过各种参考材料、软件、图表和其他工具，为印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）的设计和制造提供指导。
市场上面向初级PCB设计者的书目前很少，针对PCB制造者也只发布了很有限的一些标准。本书写作过程中的一个困难决定是，我们要公布一些新的没有发表过的信息，这些信息要么相关的研究较少，要么就是其中数据缺乏现成文献资料的支持。历史表明，业界公共的实践和经验完全可以视为是这种尚无正式文献的信息。业内很多PCB设计者和领导者认为，不应该提供正式文献没有记载的信息。但是，大多数标准并不是来自于文献，而是来自于经验、常识和讨论。
PCB设计是以一种不断变化的技术为基础的，这种技术可以进行不断更新和文件编制。本书包含的数据并未得到互连与封装电子电路协会的支持。这些数据是按照设计和制造要求的平均水平所得，也是由成百上千的PCB设计者的个人数据抽样得到的。当要求、应用、工艺及个人和公司的标准发生变化时，这些数据也会相应发生变化。
PCB制造工艺表（参见表2.1）中的数据也是以全美PCB制造商的平均数据为基础的。这些数据可以帮助设计者依据设计的要求来选择制造商，以及根据制造商的能力来进行PCB设计。它们是指导设计者根据设计要求和制造能力选择制造商的一套规则。
本书涉及的范围
PCB设计涉及不计其数的样式、材料、类型及详图，但本书只涵盖PCB设计基础部分的内容。本书的进阶版本将涉及弯曲型PCB/柔软型PCB、可控电路阻抗、特殊材料等更多主题。本书足以解决50%～75%的PCB设计问题。
PCB行业总是更关注新工艺和新技术，而忽视了设计的基础。
本书讲述了PCB制造的一般过程和常规设计。进行高级PCB的设计，要求设计者对PCB设计基础知识熟练掌握，而这正是本书的用意所在。
本书的另一个目的在于指出PCB行业的不足，以及目前面向初级设计的完整软件的缺乏。很多软件并不支持大多数设计者每天要完成的任务。本书配套的软件可以用来解决这一问题。本书希望引导软件开发商用计算机把解决各种问题的程序汇集在一起，以便节省程序设计的时间，并将这些表格和计算器集成到PCB设计软件中。
设计者须知
初级PCB设计者需要了解印制电路板和元器件的基础知识，这样才能设计一些简单的印制电路板。此外，掌握计算机辅助设计（CAD）的知识及电子电气的基础知识是必要的。有了这些知识，就可以理解“为什么导线必须这么宽”、“为什么导线之间的安全间距这么宽”等问题。
要掌握PCB设计，掌握射频和电磁场的知识也是很重要的。
在美国，很多高速、高频PCB的设计师只有高中学历，而很多有大学工程学位的设计者却只能设计简单的PCB。在美国设计的很多印制电路板都仅仅是简单的低频板，并不需要高学历人才。
PCB行业的一个问题是设计需求的增长和新的年轻设计者数量的减少。这是由于设计软件和电路板越来越复杂，而设计者待遇却不能提高而造成的。
另一个问题是PCB制造行业缺少标准。这造成了设计者之间的分歧和混乱，以及在编制正式文件时的困难。
最后一个问题是PCB软件缺少考虑实际问题，因为软件设计者缺乏对PCB需求的了解，所以以下日常所需的一些计算常常不能提供：
	根据电流的要求，立即按层计算出导线的宽度。
	根据电压的要求，立即按层计算出安全间距。
	按层计算阻抗。
	用实际材料值计算焊层并用文档记载。
	可用材料数据库（从制造商处获得）。
本书的组织方式
本书试图清晰地描述有关数据，包括这些数据的来源，以及怎样对这些数据进行调整。因此，本书具有以下几个特点：
	方便易用的日常计算工具。
	易于理解的表格。
	快速参考图表。
	始自开发、终于最后，审查整个过程的完整核对清单。
	定义、说明和用于解释数据和结果的图形。
随着工艺的改进，标准和数据也会随之变化；读者也可用较新的有关数据修改本书内容。本书配套的软件也可以随着工艺的改进而变化，这样就为设计者提供了一个可终身使用的设计工具。
本书约定
本书包含了很多标准和惯例，本节将详述这部分内容。大多数术语在第一次使用时就会给出定义，或者在本书附录的词汇表中描述。根据是从制造商的角度还是从设计者的角度，术语的名称是不同的，且有些术语是同义的，但在不同的应用场合它们有着不同的含义。
图和表格
本书包含大量图和表格。表格以多栏格式来提供信息，即每一条目占用一行，而数据则占用一列。与表格不同，图通过图片和图形的形式来表现信息。表格和图均按章号和顺序来依次编号。
设计者核对清单
设计者核对清单是对设计过程综合、详细的描述，既能用于各种设计，也可以根据特定的设计应用定制。在保证设计之间的一致性时，这个核对清单提供了经过验证的一种框架。
我们从设计者核对清单中摘录了某些条目，并融入到以下几章中：
	第4章融入了核对清单中原理图输入部分的内容。
	第5章融入了核对清单中设计部分的内容。
	第7章融入了核对清单中输入板检查部分的内容。
	第8章融入了核对清单中组合件绘制的内容。
本书的设计者核对清单旨在为完成PCB设计所需的各项检查条目提供指导。
注意和提示
本文中有很多注意和提示的内容。读者应该对这些内容多加留心，因为它们都非常重要。
公制和英制
本书采用英寸 作为长度单位，但是其后的方括号里有等价的公制长度。需要注意的一点是，很多标准值都是基于英制测量系统的，因此以公制设计的PCB板上的数值也许不够精确。
实际上，很多零件、系统及制造商仍然以英制为基础，这很可能引起设计者的混淆。所幸的是，零件制造商和标准似乎也开始向公制转变。我们推荐初级设计者一开始就使用公制。
本书提供的软件
本书配套有面向初学者的文档和程序，包括前面所提到的设计者核对清单和设计者参考资源，需要的读者可自www.awprofessional.com/title/0130674814下载 。
除此之外，还包括了：
	ANSI和公制格式的边界区。
	设计细节图。
	穿孔尺寸表。
	制造注意事项示例。
	多层板层叠示意图。
	ANSI和公制格式的标题区。
	其他相关的浏览器和程序。
相关网站
网站www.PCBDR.com提供了与本书相关的更多信息和示例。
致谢
感谢以下诸位：
Carol Robertson审阅和编辑了本书的初稿。
Judy Eigelsbach审阅和编辑了本书的第二稿。
James Markham为本书终审和定稿，并提供了大多数附录材料。
感谢Bernard Goodwin对作者的信任并出版此书。
设计者核对清单
电路设计者的要求
初始计划
1）汇集设计要求，包括所需要的元件清单、要求的元器件位置及机械位置和要求。
2）确定是否所需要的元器件都能从已有的库中获得，否则需要创建元件清单。
3）选择设计模板。
4）按照子部分的编号来保存文件。
5）输入设计信息。
6）打开或加载需要的库。
7）元器件和导线一起放置。
8）标注所有的电流、电压、高频、噪声和回路。
9）在印制板设计中，对于大多数常用的铜箔导线和安全间距，加入如下注意事项：“若无特殊说明，所有电路应符合电流小于0.25 A和耐受电压小于30 V的规范”（适用于6/6，即0.006英寸的铜箔导线和0.006英寸的安全间距）。
10）放置电源引线表。
11）放置“最近使用”和“未使用的引线/门电路”表。
12）突出显示电源节点并核对每张图表以确保电路网的连通性。
13）根据设计规则检查有无诸如单节点网络、无节点网络、无连接引脚引线、无连接导线等问题。
14）生成材料表清单（BOM）并对照材料表进行核对。
15）增加必需的注意事项。
16）增加图表编号。
17）打印并再次检查原理图。
18）设置或修改位置、格式和字体等。
19）将所有的节点进行归类。
20）生成节点表。
21）将库存档。
22）进行其他的相关检查：
	所有芯片的输入终端是否都满足要求。
	芯片或元器件是否都有必需的滤波电容。
	主电路和支路是否可以清楚地区分。
印制电路板设计清单
（这一部分内容将在第5章进行论述）。
确定约束条件
1）确定印制板的尺寸。
2）确定印制板顶层与底层间的布线间距。
3）注意隔断区、隔断槽及不可用区域的尺寸。
4）确定印制板的厚度。
5）确定边缘间隙区。
6）确定所有的隔断区、隔断槽。
7）确定如开关信息这样的装配需求。
8

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