印制电路板设计方法和步骤

三、印制电路板设计方法和步骤

(一)印制电路板设计时应具备的条件

(1)根据整机总体设计要求，划分了电路单元并确定所设计印制板的电路，以及选定了该电路的元器件(其型号、规格基本确定)。

(2)确定了对元器件的特殊要求，如哪些元器件需要屏蔽，经常调整，或更换;哪些导线要求屏蔽;工作频率和工作电压高低;以及电路工作时的环境条件(如湿度、温度、气压)等等。

(3)确定了印制板与整机(或分机)的连接形式(是采用插座、还是用螺钉固定)，以及连接件的型号规格(如插座的型号规格、螺钉尺寸及安装位置)等。

(二)印制板的设计步骤和方法

1．选定印制板的材料、厚度和板面尺寸

目前我国大量采用的印制板材料性能为:

(1)敷铜箔环氧酚醛玻璃布层压板，耐高温，在125℃时抗剥强度不小于1kg/cm²;表面绝缘电阻高，在正常条件下为1×10¹³Ω;高频损耗小(10⁶ Hz时，tgδ= 0．035);机械强度高(σ_B= 2 000～3 000kg/cm²)，成本高。

(2)敷铜箔酚醛纸质层压板，耐温较低，在85℃时抗剥强度不小于0．8kg/cm²;表面绝缘电阻较低，在正常条件下为1×10¹⁰Ω;高频损耗较大，机械强度低(σ_B= 800kg/cm²)，成本低。

以上两种印制板均可制成单面的、双面的或多层的。可根据电路的工作频率和要求选用。印制电路板的厚度，主要由印制板尺寸和所安装元件的重量来决定。板面尺寸较大，安装元件较多较重，印制板要选厚一些。印制板厚已标准化，其尺寸有1．0，1．5，2．0，2．5几种，常用的是1．5mm和2．0mm。一般说来板面尺寸小于200×150mm²时采用1.5mm;大于200×150mm²时采用2．0mm。

当印制电路板采用插座连接时，在板子的一端应做成插头结构，其尺寸应与选用的插座相配。同时还应对板面的尺寸和四边的垂直度和直线度提出要求，一般可按8级公差。

2．印制电路板坐标尺寸图的设计

用印有坐标格(格子1mm见方)的图纸绘制印制电路板坐标尺寸图。借助于坐标格正确地表达印制板上印制图形的坐标位置。在设计和绘制坐标尺寸图时，应根据电路图并考虑元器件布局和布线的要求，逐级按从输入到输出的顺序绘制。下面着重说明在布置元器件时，间隔距离尺寸的考虑及整个板面元器件的排列。

首先要了解印制板的板面尺寸和各元器件的种类、型号与尺寸形状，然后从外型尺寸基本一致的多数元件中选出典型元件。典型元件是全部安装元器件中在几何尺寸上具有代表性的元件，它是布置元器件的基本单元，再估计一下其他大元件尺寸相当于典型元件的倍数(即一个大元件在几何尺寸上相当于几个典型元件)，这样就可以算出整个印制板板面需要多大尺寸，或者在规定的板面尺寸下，一个元件能占多少面积。

如典型元件的尺寸为d×l，在安排和布置元器件时，元器件之间外表面的距离应大于1．5mm，即A＞d+ 1．5mm;连接同一元器件的两接点间的距离最小可等于典型元件长度(不包括引线)，最大可比典型元件长度大4～5mm，即l＜L＜l+(4～5)mm，以上是元器件轴线平行于印制板布置时的尺寸要求，如果元器件轴线垂直于印制板布置，尺寸L还可以小一些，即d＜L＜A。

在布置元件安装孔的位置时，各元件上安装孔的圆心必须在坐标格交点上;如安装孔成圆弧形(或圆周)布置，则圆弧(或圆周)上必须有一个安装孔的圆心在坐标格交点上。

由此看来，选择适当的典型元件作为布置板面的基本单元是十分关键的，必须慎重。总的要求是各元器件之间外表的距离不得小于1．5mm。在印制板板面上排列元器件时，还应考虑元器件布局、布线和屏蔽等要求，以及排列的整齐性、对称性和美观等。总之，这是一件实践性很强的工作，某些措施在某些情况下是可行的，而在另一种情况下却又成为多余;措施不当影响设备的可靠性，措施过严又会造成浪费;特别是很多寄生耦合随机性很大，往往要凭经验解决。这就要求我们掌握基本知识，善于随具体应用条件(特别是频率)的变化，灵活运用;要善于总结实践经验，这样才能设计出高水平的印制电路板。

3．印制电路板照相原图的绘制

根据印制电路坐标尺寸图绘制照相原图。对照相原图的要求是:

(1)原图应黑白分明，对比度要好。

(2)原图应采用白色优质绘图纸，其表面应平整无皱纹、无斑点污迹、颜色洁白、反光小。

(3)采用含胶量小的黑色墨汁绘制，墨迹要匀，色调要一致。

(4)照相原图上应注明印制板图纸编号、外形尺寸和比例尺。

在绘制照相原图时，首先应确定放大倍数，如2倍、4倍等。放大倍数越大则根据照相原图制成的印制图形的相对误差也越小，复杂图形能够表示得比较清楚。放大倍数选定后，即可根据坐标尺寸图按比例放大绘制照相原图。

4．机械加工尺寸图供制造工模具以及印制板机械加工和钳工装配使用

图上须注明所有加工尺寸及其公差，绘制该图时应注意印制板的正反面，以防止差错。

5．绘制印制电路板装配图

印制电路板装配图供电子元器件装配用。装配图要清楚地表示各元器件安装位置及跨接导线的来向和去向，使安装者和修理者容易把元器件和印制导线联系起来，并能认清元器件的位置以便安装和修理。为此应在装配图中选取印制安装元器件的一面，作为正视图。在视图中表示出元器件安装位置，同时设想印制板是透明的，能清楚地看到另一面印制板则应分别绘出正面和背面两个视图，图中元器件不必画出其实体图形，而采用元器件图形符号来表示，于是装配图就成了图形符号表示元器件和用机械制图方式表达具体结构的结合图样。