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PCB工藝 繪制pcb板步驟

2020-05-19 12:01:49 535

一、電路版設計的先期工作   
1、利用原理圖設計工具繪制原理圖,并且生成對應的網(wǎng)絡(luò )表。當然,有些特殊情況下,如電路版比較簡(jiǎn)單,已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò )表等情況下也可以不進(jìn)行原理圖的設計,直接進(jìn)入PCB設計系統,在PCB設計系統中,可以直接取用零件封裝,人工生成網(wǎng)絡(luò )表。
2、手工更改網(wǎng)絡(luò )表 將一些元件的固定用腳等原理圖上沒(méi)有的焊盤(pán)定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò )上,沒(méi)任何物理連接的可定義到地或保護地等。將一些原理圖和PCB封裝庫中引腳名稱(chēng)不一致的器件引腳名稱(chēng)改成和PCB封裝庫中的一致,特別是二、三極管等。 

二、畫(huà)出自己定義的非標準器件的封裝庫    建議將自己所畫(huà)的器件都放入一個(gè)自己建立的PCB 庫專(zhuān)用設計文件。

三、設置PCB設計環(huán)境和繪制印刷電路的版框含中間的鏤空等   
1、進(jìn)入PCB系統后的第一步就是設置PCB設計環(huán)境,包括設置格點(diǎn)大小和類(lèi)型,光標類(lèi)型,版層參數,布線(xiàn)參數等等。大多數參數都可以用系統默認值,而且這些參數經(jīng)過(guò)設置之后,符合個(gè)人的習慣,以后無(wú)須再去修改。    2、規劃電路版,主要是確定電路版的邊框,包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當大小的焊盤(pán)。對于3mm 的螺絲可用6.5~8mm 的外徑和3.2~3.5mm 內徑的焊盤(pán)對于標準板可從其它板或PCB izard 中調入。  
注意:在繪制電路版地邊框前,一定要將當前層設置成Keep Out層,即禁止布線(xiàn)層。 

四、打開(kāi)所有要用到的PCB 庫文件后,調入網(wǎng)絡(luò )表文件和修改零件封裝    這一步是非常重要的一個(gè)環(huán)節,網(wǎng)絡(luò )表是PCB自動(dòng)布線(xiàn)的靈魂,也是原理圖設計與印象電路版設計的接口,只有將網(wǎng)絡(luò )表裝入后,才能進(jìn)行電路版的布線(xiàn)。 在原理圖設計的過(guò)程中,ERC檢查不會(huì )涉及到零件的封裝問(wèn)題。因此,原理圖設計時(shí),零件的封裝可能被遺忘,在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò )表時(shí)可以根據設計情況來(lái)修改或補充零件的封裝。  當然,可以直接在PCB內人工生成網(wǎng)絡(luò )表,并且指定零件封裝。

五、布置零件封裝的位置,也稱(chēng)零件布局    Protel99可以進(jìn)行自動(dòng)布局,也可以進(jìn)行手動(dòng)布局。如果進(jìn)行自動(dòng)布局,運行"Tools"下面的"Auto Place",用這個(gè)命令,你需要有足夠的耐心。布線(xiàn)的關(guān)鍵是布局,多數設計者采用手動(dòng)布局的形式。用鼠標選中一個(gè)元件,按住鼠標左鍵不放,拖住這個(gè)元件到達目的地,放開(kāi)左鍵,將該元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項包含自動(dòng)選擇和自動(dòng)對齊。使用自動(dòng)選擇方式可以很快地收集相似封裝的元件,然后旋轉、展開(kāi)和整理成組,就可以移動(dòng)到板上所需位置上了。當簡(jiǎn)易的布局完成后,使用自動(dòng)對齊方式整齊地展開(kāi)或縮緊一組封裝相似的元件。    
提示:在自動(dòng)選擇時(shí),使用Shift+X或Y和Ctrl+X或Y可展開(kāi)和縮緊選定組件的X、Y方向。   
注意:零件布局,應當從機械結構散熱、電磁干擾、將來(lái)布線(xiàn)的方便性等方面綜合考慮。先布置與機械尺寸有關(guān)的器件,并鎖定這些器件,然后是大的占位置的器件和電路的核心元件,再是外圍的小元件。

六、根據情況再作適當調整然后將全部器件鎖定
假如板上空間允許則可在板上放上一些類(lèi)似于實(shí)驗板的布線(xiàn)區。對于大板子,應在中間多加固定螺絲孔。板上有重的器件或較大的接插件等受力器件邊上也應加固定螺絲孔,有需要的話(huà)可在適當位置放上一些測試用焊盤(pán),最好在原理圖中就加上。將過(guò)小的焊盤(pán)過(guò)孔改大,將所有固定螺絲孔焊盤(pán)的網(wǎng)絡(luò )定義到地或保護地等。   
放好后用VIEW3D 功能察看一下實(shí)際效果,存盤(pán)。

七、布線(xiàn)規則設置  布線(xiàn)規則是設置布線(xiàn)的各個(gè)規范(象使用層面、各組線(xiàn)寬、過(guò)孔間距、布線(xiàn)的拓樸結構等部分規則,可通過(guò)Design-Rules 的Menu 處從其它板導出后,再導入這塊板)這個(gè)步驟不必每次都要設置,按個(gè)人的習慣,設定一次就可以。 選Design-Rules 一般需要重新設置以下幾點(diǎn):   
1、安全間距(Routing標簽的Clearance Constraint)    
它規定了板上不同網(wǎng)絡(luò )的走線(xiàn)焊盤(pán)過(guò)孔等之間必須保持的距離。一般板子可設為0.254mm,較空的板子可設為0.3mm,較密的貼片板子可設為0.2-0.22mm,極少數印板加工廠(chǎng)家的生產(chǎn)能力在0.1-0.15mm,假如能征得他們同意你就能設成此值。0.1mm 以下是絕對禁止的。   
2、走線(xiàn)層面和方向(Routing標簽的Routing Layers)  
此處可設置使用的走線(xiàn)層和每層的主要走線(xiàn)方向。請注意貼片的單面板只用頂層,直插型的單面板只用底層,但是多層板的電源層不是在這里設置的(可以在Design-Layer Stack Manager中,點(diǎn)頂層或底層后,用Add Plane 添加,用鼠標左鍵雙擊后設置,點(diǎn)中本層后用Delete 刪除),機械層也不是在這里設置的(可以在Design-Mechanical Layer 中選擇所要用到的機械層,并選擇是否可視和是否同時(shí)在單層顯示模式下顯示)。   機械層1 一般用于畫(huà)板子的邊框;    機械層3 一般用于畫(huà)板子上的擋條等機械結構件;    機械層4 一般用于畫(huà)標尺和注釋等,具體可自己用PCB Wizard 中導出一個(gè)PCAT結構的板子看一下   
3、過(guò)孔形狀(Routing標簽的Routing Via Style)   
它規定了手工和自動(dòng)布線(xiàn)時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)孔的內、外徑,均分為最小、最大和首選值,其中首選值是最重要的,下同。   
4、走線(xiàn)線(xiàn)寬(Routing標簽的Width Constraint)   
它規定了手工和自動(dòng)布線(xiàn)時(shí)走線(xiàn)的寬度。整個(gè)板范圍的首選項一般取0.2-0.6mm,另添加一些網(wǎng)絡(luò )或網(wǎng)絡(luò )組(Net Class)的線(xiàn)寬設置,如地線(xiàn)、+5 伏電源線(xiàn)、交流電源輸入線(xiàn)、功率輸出線(xiàn)和電源組等。網(wǎng)絡(luò )組可以事先在Design-Netlist Manager中定義好,地線(xiàn)一般可選1mm 寬度,各種電源線(xiàn)一般可選0.5-1mm 寬度,印板上線(xiàn)寬和電流的關(guān)系大約是每毫米線(xiàn)寬允許通過(guò)1安培的電流,具體可參看有關(guān)資料。當線(xiàn)徑首選值太大使得SMD 焊盤(pán)在自動(dòng)布線(xiàn)無(wú)法走通時(shí),它會(huì )在進(jìn)入到SMD 焊盤(pán)處自動(dòng)縮小成最小寬度和焊盤(pán)的寬度之間的一段走線(xiàn),其中Board 為對整個(gè)板的線(xiàn)寬約束,它的優(yōu)先級最低,即布線(xiàn)時(shí)首先滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )和網(wǎng)絡(luò )組等的線(xiàn)寬約束條件。下圖為一個(gè)實(shí)例      
5、敷銅連接形狀的設置(Manufacturing標簽的Polygon Connect Style)  
建議用Relief Connect 方式導線(xiàn)寬度Conductor Width 取0.3-0.5mm 4根導線(xiàn)45 或90 度。其余各項一般可用它原先的缺省值,而象布線(xiàn)的拓樸結構、電源層的間距和連接形狀匹配的網(wǎng)絡(luò )長(cháng)度等項可根據需要設置。    選Tools-Preferences,其中Options 欄的Interactive Routing 處選Push Obstacle (遇到不同網(wǎng)絡(luò )的走線(xiàn)時(shí)推擠其它的走線(xiàn),Ignore Obstacle為穿過(guò),Avoid Obstacle 為攔斷)模式并選中Automatically Remove (自動(dòng)刪除多余的走線(xiàn))。Defaults 欄的Track 和Via 等也可改一下,一般不必去動(dòng)它們。在不希望有走線(xiàn)的區域內放置FILL 填充層,如散熱器和臥放的兩腳晶振下方所在布線(xiàn)層,要上錫的在Top 或Bottom Solder 相應處放FILL。 布線(xiàn)規則設置也是印刷電路版設計的關(guān)鍵之一,需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗。
八、自動(dòng)布線(xiàn)和手工調整   
1、點(diǎn)擊菜單命令Auto Route/Setup 對自動(dòng)布線(xiàn)功能進(jìn)行設置   
選中除了Add Testpoints 以外的所有項,特別是選中其中的Lock All Pre-Route 選項,Routing Grid 可選1mil 等。自動(dòng)布線(xiàn)開(kāi)始前PROTEL 會(huì )給你一個(gè)推薦值可不去理它或改為它的推薦值,此值越小板越容易100%布通,但布線(xiàn)難度和所花時(shí)間越大。   
2、點(diǎn)擊菜單命令Auto Route/All 開(kāi)始自動(dòng)布線(xiàn)   
假如不能完全布通則可手工繼續完成或UNDO 一次(千萬(wàn)不要用撤消全部布線(xiàn)功能,它會(huì )刪除所有的預布線(xiàn)和自由焊盤(pán)、過(guò)孔)后調整一下布局或布線(xiàn)規則,再重新布線(xiàn)。完成后做一次DRC,有錯則改正。布局和布線(xiàn)過(guò)程中,若發(fā)現原理圖有錯則應及時(shí)更新原理圖和網(wǎng)絡(luò )表,手工更改網(wǎng)絡(luò )表(同第一步),并重裝網(wǎng)絡(luò )表后再布。   
3、對布線(xiàn)進(jìn)行手工初步調整 
需加粗的地線(xiàn)、電源線(xiàn)、功率輸出線(xiàn)等加粗,某幾根繞得太多的線(xiàn)重布一下,消除部分不必要的過(guò)孔,再次用VIEW3D 功能察看實(shí)際效果。手工調整中可選Tools-Density Map 查看布線(xiàn)密度,紅色為最密,黃色次之,綠色為較松,看完后可按鍵盤(pán)上的End 鍵刷新屏幕。紅色部分一般應將走線(xiàn)調整得松一些,直到變成黃色或綠色。 

九、切換到單層顯示模式下(點(diǎn)擊菜單命令Tools/Preferences,選中對話(huà)框中Display欄的Single Layer Mode)   
將每個(gè)布線(xiàn)層的線(xiàn)拉整齊和美觀(guān)。手工調整時(shí)應經(jīng)常做DRC,因為有時(shí)候有些線(xiàn)會(huì )斷開(kāi)而你可能會(huì )從它斷開(kāi)處中間走上好幾根線(xiàn),快完成時(shí)可將每個(gè)布線(xiàn)層單獨打印出來(lái),以方便改線(xiàn)時(shí)參考,其間也要經(jīng)常用3D顯示和密度圖功能查看。   最后取消單層顯示模式,存盤(pán)。 

十、如果器件需要重新標注可點(diǎn)擊菜單命令Tools/Re-Annotate 并選擇好方向后,按OK鈕。并回原理圖中選Tools-Back Annotate 并選擇好新生成的那個(gè)*.WAS 文件后,按OK 鈕。原理圖中有些標號應重新拖放以求美觀(guān),全部調完并DRC 通過(guò)后,拖放所有絲印層的字符到合適位置。   
注意字符盡量不要放在元件下面或過(guò)孔焊盤(pán)上面。對于過(guò)大的字符可適當縮小,DrillDrawing 層可按需放上一些坐標(Place-Coordinate)和尺寸((Place-Dimension)。最后再放上印板名稱(chēng)、設計版本號、公司名稱(chēng)、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工編號等信息(請參見(jiàn)第五步圖中所示)。并可用第三方提供的程序來(lái)加上圖形和中文注釋如BMP2PCB.EXE 和宏勢公司ROTEL99 和PROTEL99SE 專(zhuān)用PCB 漢字輸入程序包中的FONT.EXE 等。

十一、對所有過(guò)孔和焊盤(pán)補淚滴   
補淚滴可增加它們的牢度,但會(huì )使板上的線(xiàn)變得較難看。順序按下鍵盤(pán)的S 和A 鍵(全選),再選擇Tools-Teardrops,選中General 欄的前三個(gè),并選Add 和Track 模式,如果你不需要把最終文件轉為PROTEL 的DOS 版格式文件的話(huà)也可用其它模式,后按OK 鈕。完成后順序按下鍵盤(pán)的X 和A 鍵(全部不選中)。對于貼片和單面板一定要加。

十二、放置覆銅區    將設計規則里的安全間距暫時(shí)改為0.5-1mm 并清除錯誤標記,選Place-Polygon Plane 在各布線(xiàn)層放置地線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的覆銅(盡量用八角形,而不是用圓弧來(lái)包裹焊盤(pán)。最終要轉成DOS 格式文件的話(huà),一定要選擇用八角形)。下圖即為一個(gè)在頂層放置覆銅的設置舉例:    
設置完成后,再按OK 扭,畫(huà)出需覆銅區域的邊框,最后一條邊可不畫(huà),直接按鼠標右鍵就可開(kāi)始覆銅。它缺省認為你的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間始終用一條直線(xiàn)相連,電路頻率較高時(shí)可選Grid Size 比Track Width 大,覆出網(wǎng)格線(xiàn)。   相應放置其余幾個(gè)布線(xiàn)層的覆銅,觀(guān)察某一層上較大面積沒(méi)有覆銅的地方,在其它層有覆銅處放一個(gè)過(guò)孔,雙擊覆銅區域內任一點(diǎn)并選擇一個(gè)覆銅后,直接點(diǎn)OK,再點(diǎn)Yes 便可更新這個(gè)覆銅。幾個(gè)覆銅多次反復幾次直到每個(gè)覆銅層都較滿(mǎn)為止。將設計規則里的安全間距改回原值。

十三、最后再做一次DRC   
選擇其中Clearance Constraints Max/Min Width Constraints Short Circuit Constraints 和Un-Routed Nets Constraints 這幾項,按Run DRC 鈕,有錯則改正。全部正確后存盤(pán)。 

十四、對于支持PROTEL99SE 格式(PCB4.0)加工的廠(chǎng)家可在觀(guān)看文檔目錄情況下,將這個(gè)文件導出為一個(gè)*.PCB 文件;對于支持PROTEL99 格式(PCB3.0)加工的廠(chǎng)家,可將文件另存為PCB 3.0 二進(jìn)制文件,做DRC。通過(guò)后不存盤(pán)退出。在觀(guān)看文檔目錄情況下,將這個(gè)文件導出為一個(gè)*.PCB 文件。由于目前很大一部分廠(chǎng)家只能做DOS 下的PROTEL AUTOTRAX 畫(huà)的板子,所以以下這幾步是產(chǎn)生一個(gè)DOS 版PCB 文件必不可少的:   
1、將所有機械層內容改到機械層1,在觀(guān)看文檔目錄情況下,將網(wǎng)絡(luò )表導出為*.NET 文件,在打開(kāi)本PCB 文件觀(guān)看的情況下,將PCB 導出為PROTEL PCB 2.8 ASCII FILE 格式的*.PCB 文件。   
2 、用PROTEL FOR WINDOWS PCB 2.8 打開(kāi)PCB 文件,選擇文件菜單中的另存為,并選擇Autotrax 格式存成一個(gè)DOS 下可打開(kāi)的文件。   
3、用DOS 下的PROTEL AUTOTRAX 打開(kāi)這個(gè)文件。個(gè)別字符串可能要重新拖放或調整大小。上下放的全部?jì)赡_貼片元件可能會(huì )產(chǎn)生焊盤(pán)X-Y大小互換的情況,一個(gè)一個(gè)調整它們。大的四列貼片IC 也會(huì )全部焊盤(pán)X-Y 互換,只能自動(dòng)調整一半后,手工一個(gè)一個(gè)改,請隨時(shí)存盤(pán),這個(gè)過(guò)程中很容易產(chǎn)生人為錯誤。PROTEL DOS 版可是沒(méi)有UNDO 功能的。假如你先前布了覆銅并選擇了用圓弧來(lái)包裹焊盤(pán),那么現在所有的網(wǎng)絡(luò )基本上都已相連了,手工一個(gè)一個(gè)刪除和修改這些圓弧是非常累的,所以前面推薦大家一定要用八角形來(lái)包裹焊盤(pán)。這些都完成后,用前面導出的網(wǎng)絡(luò )表作DRC Route 中的Separation Setup ,各項值應比WINDOWS 版下小一些,有錯則改正,直到DRC 全部通過(guò)為止。   
也可直接生成GERBER 和鉆孔文件交給廠(chǎng)家選File-CAM Manager 按Next>鈕出來(lái)六個(gè)選項,Bom 為元器件清單表,DRC 為設計規則檢查報告,Gerber 為光繪文件,NC Drill 為鉆孔文件,Pick Place 為自動(dòng)拾放文件,Test Points 為測試點(diǎn)報告。選擇Gerber 后按提示一步步往下做。其中有些與生產(chǎn)工藝能力有關(guān)的參數需印板生產(chǎn)廠(chǎng)家提供。直到按下Finish 為止。在生成的Gerber Output 1 上按鼠標右鍵,選Insert NC Drill 加入鉆孔文件,再按鼠標右鍵選Generate CAM Files 生成真正的輸出文件,光繪文件可導出后用CAM350 打開(kāi)并校驗。注意電源層是負片輸出的。 

十五、發(fā)Email 或拷盤(pán)給加工廠(chǎng)家,注明板材料和厚度(做一般板子時(shí),厚度為1.6mm,特大型板可用2mm,射頻用微帶板等一般在0.8-1mm 左右,并應該給出板子的介電常數等指標)、數量、加工時(shí)需特別注意之處等。Email發(fā)出后兩小時(shí)內打電話(huà)給廠(chǎng)家確認收到與否。 

十六、產(chǎn)生BOM 文件并導出后編輯成符合公司內部規定的格式。

十七、將邊框螺絲孔接插件等與機箱機械加工有關(guān)的部分(即先把其它不相關(guān)的部分選中后刪除),導出為公制尺寸的AutoCAD R14 的DWG 格式文件給機械設計人員。

十八、整理和打印各種文檔。如元器件清單、器件裝配圖(并應注上打印比例)、安裝和接線(xiàn)說(shuō)明等。

標簽: pcba

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