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2019-07-14 10:07发布

PCB即印刷电路板,主要功能是固定各种零件,并提供其上各个零件的相互电气连接,实现电路功能。 一.PCB 分层: 1.信号层(Signal Layers):敷铜层,主要用于绘制信号线,放置在上面的任何对象(线、矩形敷铜区、多边形平面、焊盘、过孔、文字、圆、圆弧等)将会被处理为PCB布线图中的有铜区。信号层包括:
顶层(Top Layer)——元件面或焊接面信号层
中间层(Mid Layer)——内部信号层(可有Mid Layer1~Mid Layer30)
底层(Bottom Layer)——元件面或焊接面信号层 2. 内平面层(Internal Planes):敷铜层,存在于在多层板内部。主要用于4层以上印制电路板作为电源和接地专用布线层。可以给内平面赋予网络名(如GND),这样所有经过内平面的有相同网络名的焊盘、过孔均被认为是连接到内平面上。一个内平面层也可以被分成若干个具有不同网络名的区域。 3. 掩膜层(又叫阻焊层,Mask Layers):PCB两面的覆盖在敷铜层上的绿 {MOD}或是棕 {MOD},是阻焊漆的颜 {MOD}。这层是绝缘的防护层,阻焊漆可以阻止焊锡附着在敷铜上,也可保护铜线免受其它侵蚀。掩膜包括: 焊接掩膜(Solder Masks)——用于波峰焊工艺,包括Top Solder Mask层和Bottom Solder Mask层,掩膜覆盖的区域将不会在波峰焊时着锡。掩膜是软件自动生成的,通常覆盖了除元件焊盘和过孔(也可设置成覆盖过孔)外的几乎全部区域。
锡膏掩膜(Paste Masks)——用于SMT工艺,提供板上应刷锡膏的区域信息。包括Top Paste Mask层和Bottom Paste Mask层,掩膜覆盖的区域将不会被刷上锡膏。掩膜是软件自动生成的,通常覆盖了除贴片元件焊盘外的几乎全部区域。
这里写图片描述 4. 禁止布线层(Keep Out Layer):非铜层,用于指定元件放置和布线的允许区域,对所有的敷铜层有效。Keep out层的基本规则是:元件不能被放置在Keep out层的对象上面;布线不能跨过Keep out层的对象。 5. 设置多层面层(Multi Layer):电路板上焊盘和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。放置在该层的对象将会出现在所有的敷铜层上,eg:插入式元件引脚的焊盘通常放置在该层,其含义是指焊盘经过多层,也就是通孔焊盘,而这里上下层的连同是通过这个内孔实现的。 6. 丝印层(Overlayer,包括top overlay和bottom overlay):在阻焊层上另外会印刷上一层丝(网)印(刷)面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白 {MOD}漆),主要用于绘制元件轮廓、元件标识、元件型号或其它注释用文字和图形,以标示出各零件在板子上的位置,便于装配、焊接和调试等。板的两面可各有一个丝印层,为 顶层丝印层(Top Overlay)和 底层丝印层(Bottom Overlay)。 二. 层简介 1 . 多层板中的两个重要概念是中间层( Mid-Layer )和内层( Intermal Plane )。其中中间层是用于布线的中间板层,该层所布的是导线。而内层是不用于布线的中间板层,主要用于做电源层或者地线层,由大块的铜膜所构成。如对于 4 层电路板,就是建立两层内层,分别用于电源层和地层。这样在 4 层板的顶层和低层不需要布置电源线和布置地线,所有电路元件的电源和地的连接将通过盲孔、过孔 的形式连接两层内层中的电源和地。 2 . 画pcb板时,对于不同层的布线颜 {MOD}也会有所不同。默认情况下,红 {MOD}是底层,蓝 {MOD}是顶层。另外用户可自行设置。
注意:在不同层放置“线”,会代表不同的实际意义。如在信号层放置的线是铜导线,在丝印层放置的线是用漆绘制的线条,在内平面层放置的线对应的是无铜的部分,在Keep Out层放置的线是用作提供允许布线区域边界的标记,在机械层放置的线用于指示板边界等信息。 3 . 添加层和平面主要通过层叠管理器进行。
这里写图片描述 这里写图片描述 两者之不同:
a.铜厚度主要用于进行信号完整性分析
b.网络名是指连接到此层的网络名称
c.障碍物是指把电源层板框边外的铜拉回来。对于所设计的每一个电源层,一系列障碍物线将自动的创建在板框周围,这些线在屏幕上不可编辑,建立的障碍物线是原来设置宽度的两倍,即如果设置的障碍物值为20mil,那么在板的边框外面有20mil的覆铜,在边框的里面也有20mil的覆铜。 三. 常见的不同层数的电路板 1.单层板 这是最基本的PCB板,有两面,元件集中在一面,布线在另一面上。
解释:底面(bottom layer底层)覆铜,元件的引脚焊在这一面上,主要完成电气特性的连接。而顶面(top layer顶层)是空的,元件安装在这一面上,所以又称元件面。 2.双层板 两面都有布线,不过两面之间要通过过孔有适当的电路连接,故两面都可以焊接元件。但习惯还是称bottom layer为焊接面,top layer为元件面。 3.多层板 常见的有4、6、8层板,简单的4层板是在bottom layer、top layer的基础上添加两个内层 Intermal Plane 用作电源层和地线层,如上介绍,6层板是在4层板基础上增加两个信号层Mid-Layer 1和Mid-Layer 2. 设计时应注意:
a. 元件层的下面为地线层,它提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面。
b. 尽量避免两个信号层直接相邻。 四.板子处理 1.焊盘: 主要用于焊接元件引脚或焊线等,焊盘不一定有孔,焊盘的特征就是金属裸露,用于固定元件。 2.过孔:(简单叙述:可连接TopLayer层和BottomLayer层)过孔的结构主要由三部分组成一是孔二是孔周围的焊盘区三是POWER 层隔离区。过孔的工艺过程是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。过孔可以起到电气连接,固定或定位器件的作用。
这里写图片描述
这里写图片描述 过孔分为三类:盲孔、埋孔和通孔。
1)盲孔:指位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度用于表层线路和下面的内层线路的连接,也就是说只在顶层或底层其中的一层看得到,另外那层是看不到的,也就是说盲孔是从表面上钻,但是不钻透所有层。孔的深度与孔径通常有一定的比率。
2)埋孔,指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。盲孔与埋孔两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型工艺完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。 添注:过孔的寄生电容:
过孔本身存在着对地的寄生电容,若过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于:C =1.41εTD1/(D2-D1) 过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间,降低了电路的速度,电容值越小则影响越小。
故设置时只需要双击过孔,然后设置穿层就好了。 3.添加泪滴是把走线与焊盘或过孔逐渐加大形成泪滴状,使其连接更可靠,增强焊盘机械强度。 4.敷铜是在电路板的空白处铺设铜膜。就是将PCB上闲置的空间作为基准面,然后用固体铜填充,这些铜区又称为灌铜。敷铜的意义在于,减小地线阻抗,提高抗干扰能力;降低压降,提高电源效率;还有,与地线相连,减小环路面积。 这里写图片描述 Layer 下拉列表:用于设置敷铜所在的布线层。
Connect to Net 下拉列表:用于设置敷铜所连接到的网络,一般设计总将敷铜连接到信号地上。 覆铜需要注意的几点:
(1)数字地和模拟地分开来敷铜,不同地的单点连接;
(2)在覆铜之前,首先加粗相应的电源连线:V5.0V、V3.6V、V3.3V(SD卡供电),等等。这样一来,就形成了多个不同形状的多变形结构。
(3)晶振附近的覆铜,电路中的晶振为一高频发射源,做法是在环绕晶振敷铜,然后将晶振的外壳另行接地。
(4)对于选择大面积覆铜还是网格覆铜。通常是高频电路对抗干扰要求高的多用网格,低频电路有大电流的电路等常用完整的铺铜。