Protel中PCB工藝介紹

Protel中PCB工藝簡(jiǎn)介

不少初學(xué)者感到Protel軟件本身簡(jiǎn)單易學(xué)，容易上手，但較難理解的反倒是軟件以外的一些概念和術(shù)語(yǔ)。為推廣這一強(qiáng)有力的EDA工具，國(guó)內(nèi)出版了該軟件的使用手冊(cè)等等，但遺憾的是，這些讀物往往都是針對(duì)軟件使用方法本身而編寫(xiě)的，對(duì)讀者頗感困惑的PCB I藝中有關(guān)概念鮮有解釋。筆者擬就軟件涉及到的與PCB工藝的條目。擷摘若干，略加解釋?zhuān)员闳藗兏玫乩斫夂褪褂眠@一軟件。要想設(shè)計(jì)出合乎要求的印板圖，必須先了解現(xiàn)代印刷電路板的一般工藝流程，否則將是閉門(mén)造車(chē)。

一般而言，印板有單面、雙面和多層板之分。單面印板的工藝過(guò)程較簡(jiǎn)單，通常是下料——絲網(wǎng)漏印——腐蝕——去除印料——孔加工——印標(biāo)記——涂助焊劑——成品。多層印板的工藝較為復(fù)雜，即：內(nèi)層材料處理——定位孔加工——表面清潔處理——制內(nèi)層走線及圖形——腐蝕——層壓前處理——外內(nèi)層材料層壓——孔加工——孔金屬化——制外層圖形——鍍耐腐蝕可焊金屬——去除感光膠——腐蝕——插頭鍍金——外形加工——熱熔——涂焊劑——成品。雙面板的工藝復(fù)雜情況介于二者之間，此處不贅述。

??????? 1、“層(Layer) ”的概念

??????? 與字處理或其它許多軟件中為實(shí)現(xiàn)圖、文、色彩等的嵌套與合成而引入的“層”的概念有所同，Protel的“層”不是虛擬的，而是印刷板材料本身實(shí)實(shí)在在的各銅箔層。現(xiàn)今，由于電子線路的元件密集安裝。防干擾和布線等特殊要求，一些較新的電子產(chǎn)品中所用的印刷板不僅有上下兩面供走線，在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔，例如，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)主板所用的印板材料多在4層以上。這些層因加工相對(duì)較難而大多用于設(shè)置走線較為簡(jiǎn)單的電源布線層（如軟件中的Ground Dever和Power Dever），并常用大面積填充的辦法來(lái)布線（如軟件中的ExternaI P1a11e和Fill）。上下位置的表面層與中間各層需要連通的地方用軟件中提到的所謂“過(guò)孔（Via）”來(lái)溝通。有了以上解釋?zhuān)筒浑y理解“多層焊盤(pán)”和“布線層設(shè)置”的有關(guān)概念了。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，不少人布線完成，到打印出來(lái)時(shí)方才發(fā)現(xiàn)很多連線的終端都沒(méi)有焊盤(pán)，其實(shí)這是自己添加器件庫(kù)時(shí)忽略了“層”的概念，沒(méi)把自己繪制封裝的焊盤(pán)特性定義為”多層（Mulii一Layer)的緣故。要提醒的是，一旦選定了所用印板的層數(shù)，務(wù)必關(guān)閉那些未被使用的層，免得惹事生非走彎路。

??????? 2、過(guò)孔(Via）

??????? 為連通各層之間的線路，在各層需要連通的導(dǎo)線的文匯處鉆上一個(gè)公共孔，這就是過(guò)孔。工藝上在過(guò)孔的孔壁圓柱面上用化學(xué)沉積的方法鍍上一層金屬，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過(guò)孔的上下兩面做成普通的焊盤(pán)形狀，可直接與上下兩面的線路相通，也可不連。一般而言，設(shè)計(jì)線路時(shí)對(duì)過(guò)孔的處理有以下原則：
??? （1）盡量少用過(guò)孔，一旦選用了過(guò)孔，務(wù)必處理好它與周邊各實(shí)體的間隙，特別是容易被忽視的中間各層與過(guò)孔不相連的線與過(guò)孔的間隙，如果是自動(dòng)布線，可在“過(guò)孔數(shù)量最小化” （ Via Minimiz8tion）子菜單里選擇“on”項(xiàng)來(lái)自動(dòng)解決。

??? （2）需要的載流量越大，所需的過(guò)孔尺寸越大，如電源層和地層與其它層聯(lián)接所用的過(guò)孔就要大一些。

??????? 3、絲印層（Overlay）

????????為方便電路的安裝和維修等，在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號(hào)等，例如元件標(biāo)號(hào)和標(biāo)稱(chēng)值、元件外廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等等。不少初學(xué)者設(shè)計(jì)絲印層的有關(guān)內(nèi)容時(shí)，只注意文字符號(hào)放置得整齊美觀，忽略了實(shí)際制出的PCB效果。他們?cè)O(shè)計(jì)的印板上，字符不是被元件擋住就是侵入了助焊區(qū)域被抹賒，還有的把元件標(biāo)號(hào)打在相鄰元件上，如此種種的設(shè)計(jì)都將會(huì)給裝配和維修帶來(lái)很大不便。正確的絲印層字符布置原則是：”不出歧義，見(jiàn)縫插針，美觀大方”。

??????? 4、SMD的特殊性

??????? Protel封裝庫(kù)內(nèi)有大量SMD封裝，即表面焊裝器件。這類(lèi)器件除體積小巧之外的最大特點(diǎn)是單面分布元引腳孔。因此，選用這類(lèi)器件要定義好器件所在面，以免“丟失引腳（Missing Plns）”。另外，這類(lèi)元件的有關(guān)文字標(biāo)注只能隨元件所在面放置。

??????? 5、網(wǎng)格狀填充區(qū)（External Plane ）和填充區(qū)(Fill)

??????? 正如兩者的名字那樣，網(wǎng)絡(luò)狀填充區(qū)是把大面積的銅箔處理成網(wǎng)狀的，填充區(qū)僅是完整保留銅箔。初學(xué)者設(shè)計(jì)過(guò)程中在計(jì)算機(jī)上往往看不到二者的區(qū)別，實(shí)質(zhì)上，只要你把圖面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的區(qū)別，所以使用時(shí)更不注意對(duì)二者的區(qū)分，要強(qiáng)調(diào)的是，前者在電路特性上有較強(qiáng)的抑制高頻干擾的作用，適用于需做大面積填充的地方，特別是把某些區(qū)域當(dāng)做屏蔽區(qū)、分割區(qū)或大電流的電源線時(shí)尤為合適。后者多用于一般的線端部或轉(zhuǎn)折區(qū)等需要小面積填充的地方。

??????? 6、焊盤(pán)( Pad）

??????? 焊盤(pán)是PCB設(shè)計(jì)中最常接觸也是最重要的概念，但初學(xué)者卻容易忽視它的選擇和修正，在設(shè)計(jì)中千篇一律地使用圓形焊盤(pán)。選擇元件的焊盤(pán)類(lèi)型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動(dòng)和受熱情況、受力方向等因素。Protel在封裝庫(kù)中給出了一系列不同大小和形狀的焊盤(pán)，如圓、方、八角、圓方和定位用焊盤(pán)等，但有時(shí)這還不夠用，需要自己編輯。例如，對(duì)發(fā)熱且受力較大、電流較大的焊盤(pán)，可自行設(shè)計(jì)成“淚滴狀”，在大家熟悉的彩電PCB的行輸出變壓器引腳焊盤(pán)的設(shè)計(jì)中，不少?gòu)S家正是采用的這種形式。一般而言，自行編輯焊盤(pán)時(shí)除了以上所講的以外，還要考慮以下原則：

?????? （1）形狀上長(zhǎng)短不一致時(shí)要考慮連線寬度與焊盤(pán)特定邊長(zhǎng)的大小差異不能過(guò)大；
?????? （2）需要在元件引角之間走線時(shí)選用長(zhǎng)短不對(duì)稱(chēng)的焊盤(pán)往往事半功倍；
?????? （3）各元件焊盤(pán)孔的大小要按元件引腳粗細(xì)分別編輯確定，原則是孔的尺寸比引腳直徑大0．2- 0．4毫米。

???????? 7、各類(lèi)膜（Mask) 這些膜不僅是PcB制作工藝過(guò)程中必不可少的，而且更是元件焊裝的必要條件。按“膜”所處的位置及其作用，“膜”可分為元件面（或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）兩類(lèi)。顧名思義，助焊膜是涂于焊盤(pán)上，提高可焊性能的一層膜，也就是在綠色板子上比焊盤(pán)略大的各淺色圓斑。阻焊膜的情況正好相反，為了使制成的板子適應(yīng)波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤(pán)處的銅箔不能粘錫，因此在焊盤(pán)以外的各部位都要涂覆一層涂料，用于阻止這些部位上錫。可見(jiàn)，這兩種膜是一種互補(bǔ)關(guān)系。由此討論，就不難確定菜單中類(lèi)似“solder Mask En1argement”等項(xiàng)目的設(shè)置了。

??????? 8、飛線，飛線有兩重含義：

????? （1）自動(dòng)布線時(shí)供觀察用的類(lèi)似橡皮筋的網(wǎng)絡(luò)連線，在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表調(diào)入元件并做了初步布局后，用“Show 命令就可以看到該布局下的網(wǎng)絡(luò)連線的交叉狀況，不斷調(diào)整元件的位置使這種交叉最少，以獲得最大的自動(dòng)布線的布通率。這一步很重要，可以說(shuō)是磨刀不誤砍柴功，多花些時(shí)間，值！另外，自動(dòng)布線結(jié)束，還有哪些網(wǎng)絡(luò)尚未布通，也可通過(guò)該功能來(lái)查找。找出未布通網(wǎng)絡(luò)之后，可用手工補(bǔ)償，實(shí)在補(bǔ)償不了就要用到“飛線”的第二層含義，就是在將來(lái)的印板上用導(dǎo)線連通這些網(wǎng)絡(luò)。要交待的是，如果該電路板是大批量自動(dòng)線生產(chǎn)，可將這種飛線視為0歐阻值、具有統(tǒng)一焊盤(pán)間距的電阻元件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì).