电路板的设计流程精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的电路板的设计流程主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：电路板的设计流程范文

关键词 Protel DXP 2004 电路原理图 印制电路板

中图分类号：TN79 文献标识码：A

随着计算机技术的发展，为电子自动化设计提供了丰富的软件，Protel是Altium公司推出的一款功能强大的电子电路CAD软件，是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。有多个版本，而职业院校普遍使用的是Protel DXP 2004，主要用于绘制电路原理图设计、电路仿真、PCB板设计等。本文主要介绍在教学实习中运用Protel DXP 2004制作印制电路板的方法及注意事项。

1电路板设计

对于在实验室进行的电子产品制作来说是先进行原理图的设计，在原理图设计完成之后再生成PCB文件，布线完成后分层打印，再热转印到电路板上，腐蚀电路板、钻孔、按装元件、固定电路板，最后就是调试性能。对于用Protel DXP 2004制作印制电路板，其流程图如图1所示。

1.1创建新的项目文件

运用Protel DXP 2004设计印制电路板，首先要创建一个项目工程文件，接着创建原理图文件和印制电路板设计文件，遇到标准库中没有的元件还要创建原理图库文件和元件封装库文件等，每一个文件都要保存在同一个文件夹里，以便于管理。

1.2电路原理图设计

电路原理图设计是整个PCB项目工程的开始，是PCB文件设计乃至最后制板的基础。其最基本的要求是正确性，只有设计正确的原理图才能生成一块具有指定功能的印制电路板，其次是布局合理，最后在是正确性和布局合理的前提下力求美观。

1.3印制电路板设计

电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印制电路板来实现的。Protel DXP 2004为设计学习者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。具体步骤如下：

（1）新建PCB文件。

在当前设计项目文件中新建PCB文件，与原理图文件保存在同一个文件夹。

（2）设置电路板尺寸。

在Keep―Outlayer层用直线工具绘制电气边界，根据元件大小与多少来确定其尺寸，一般采用标准矩形。

（3）封装制作。

对于一些特殊元件的封装或DXP标准库中不存在的封装，就必须自制该元件的封装。元件的封装可以用手工绘制也可以用向导绘制，首先都要知道元件的外形尺寸和引脚间尺寸，还有外形和引脚间的尺寸，这些尺寸供应商提供的资料中可以查到，假设查找不到，要用千分尺进行测量，测量后的尺寸是公制单位，换算成以mil为单位的尺寸（可以取2.54mm=100mil）。要求PCB中的封装要与元器件实物大小和形状相符合，以满足电路板的装配要求。

（4）更新生成PCB

在完成原理图设计和元件封装设计后就可以通过原理图生成印制电路板PCB。采用设计同步器更新目标PCB电路板，用户可以不必生成网络表文件，直接实现网络和元件的装入，更新生成PCB后，将进行合理的布局。

（5）元器件布局。

对于PCB设计，布局和布线是最为关键的一步。根据电源接口，输入输出接口，或是大功率元件等特殊要求，来确定各元器件的位置，对于同一功能块的元器件应该尽量放置在一起，布局上的技术性问题主要靠电路专业知识作为基础，特别是集成度较高、较复杂的电路板。布局应当从机械结构、散热、电磁干扰、布线方便等方面进行综合考虑。

布局元件一般先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，比如电源插座、指示灯、开关和连接插件等；再放置特殊元件，比如发热元件、变压器、集成电路等；最后放置小元件，比如电阻、电容二极管等。注意元件离电路板边沿的距离应在3mm以上便于电路板的定位与安装。

（6）布线与调整。

布线是将逻辑连接转换为物理连接的过程，这些物理连接包括：连线、过孔、焊盘、弧线、填充、多边形覆铜和电源层等。Protel DXP 2004提供了手工布线和自动布线两种，在布线之前，必须先设定布线规则。对于电源、地线，它们的宽度关系是：地线>电源线>信号线，普遍信号线宽度为12mil，电源线不低于18mil，地线一般大于20mil为宜；可以采用大面积铜层做地线。

自动布线结束后，往往存在令人不满意之处，需要手工调整，把电路板设计得尽善尽美。

（7）存盘打印。

设计好的印制电路板需要热转印到电路板上，这就需要分层打印，顶层、底层分开打印，丝印层要镜面打印。

2 使用Protel DXP 2004过程中的注意事项

（1）新元件编辑时，不能用导线代替元件引脚，且每一个引脚都要有自己的名称。

（2）在为元件添加引脚时，一定注意引脚的方向，电气连接点向外。

（3）原理图绘制时，导线的起始点一定要设置在元件的引脚上。

（4）原理图符号与元器件封装的对应关系，是通过原理图符号引脚的序号与元器件封装的焊盘序号之间一一对应建立起来的，二者的序号应相同。

（5）必须将原理图文件和印制电路板文件同时链接到同一个工程项目文件下，才能自动生成印制电路板。

（6）注意先把印刷电路板文件保存，软件才能进行加载网络表等操作。

（7）自动布线前，所有元件都必须放置到电路板的电气边界内，否则会影响布线的布通率。

3制作单面板

3.1单面板制作流程

电路设计覆箔板下料表面处理打印电路图热转印补缺腐刻（浸泡在1：4FeCl3溶液中腐刻）去膜涂助焊、防氧化剂钻孔焊接元件检查调试检验包装成品。

3.2需要注意的问题

在初次表面处理时，需要用P240-320之间的水沙纸打磨覆铜表面，去除表面的氧化层。并且用5% FeCl3溶液浸泡1分钟，以增强印墨的粘敷力。腐刻溶液的温度最好在25℃左右。助防氧化剂是把松香按照1：10的体积比，放入95%的酒精中浸泡24h以上形成的。

第2篇：电路板的设计流程范文

【关键词】 电子实习 新模式 Altium Designer

1 引言

随着计算机技术的飞速发展，计算机辅助设计在现代电子技术的发展和应用中扮演了非常重要的角色。大学生是未来科技文明发展的主力，因此在理工科大学生的电子实习课程中引入计算机辅助设计教学是时展的必然。电路设计与仿真方面的计算机辅助设计软件种类很多，其中Protel设计软件在我国拥有众多的用户，其升级版本为Altium Designer，功能更加强大，所以我校选择该软件作为电子实习课程的计算机辅助设计教学软件。该软件简单易学，具有常用的电路图设计功能、电路仿真功能和电路板设计功能，还集成了FPGA设计开发功能，并且兼容以前各个版本。

2 在电子实习中引入Altium Designer教学的具体实现方法

2.1 电子实习的流程

我校电子实习采用学生自主选题的方式，即由老师提供多个电路，如表1所示。学生根据自己的专业和兴趣进行选择，对于基础好的学生，允许其自立课题。学生对所选择的电路进行电路仿真、PCB设计与制作、电路焊接和调试，并最终制作成功一个产品。电路分为模拟部分和数字部分，学生主要学习模拟部分的仿真与设计。本文将以“红外线心律计”产品的模拟电路部分为例介绍Altium Designer软件的具体应用。

2.2 用Altium Designer软件进行电路原理图设计与仿真

使用Altium Designer软件可以方便地进行模拟电路的设计与仿真。采用计算机模拟仿真可以随时修改元器件的参数，随时观察仿真结果，缩短产品的开发周期。

（1）电路原理图的设计。红外线心律计的模拟电路部分由传感器电路、放大电路、滤波电路、整形电路组成。作用是由红外线传感器采集心跳信号，经过信号调理电路输出幅度足够大的方波信号，供后续的数字电路进行处理。

原理图的设计是电路仿真和设计电路板的基础，也是初学该软件的难点。主要有以下几个步骤，如表2。

在实践教学中，重点是针对学生经常会犯错误的操作进行讲解，有如下几个方面：

一是准确找到所需的元器件。教学中把常用元件所在的元件库和元件名称做在PPT的表格中，方便学生查找元器件。二是正确连接元器件之间的导线。要求学生必须把导线连接到元器件引脚的顶端，或者元器件之间的连接采用管脚对管脚的连接方式，防止电路开路。三是正确标注元器件的参数。在元器件的“Value”选项，正确标注该元器件的参数值，单位为国际标准单位。四是排除电气检查的错误。“ERC”检查会发现原理图中隐藏着的“BUG”，其中的“Error”必须排除，部分“Warning”可以忽略。

（2）原理图仿真。原理图绘制完成后，通过反复修改参数并仿真来达到设计的要求。传感器上得到的信号一般为10mV左右，放大器的设计要求的放大倍数在1000倍左右。滤波器的设计要求截至频率为10Hz左右。比较器的设计要求为能够输出占空比为50%左右的方波信号。仿真时，在电路的输入端加入10mV、1Hz的正弦波激励源，整个电路的工作电压为±12V。通过仿真观察各个输出点的波形，经过不断的调整，下图的参数能够满足设计的要求，如图1。

图2为各个主要点的瞬态仿真波形。第一个为激励信号的波形，第二个为放大后的波形，第三个是低通滤波后的波形，第四个是整型后的方波，该方波接到后续的数字电路。

2.3 用Altium Designer软件进行电路板设计

经过仿真验证的原理图经过设计成为能够焊接元器件的电路板文件，实现了虚拟电路到真实电路板的转变。一般有以下几个步骤，如表3。

电路板的设计工作比较复杂，因此在课程中选择了较为简单的模拟部分进行设计，而且电路板是在实验室通过手工制作，所以在教学中，有针对性地对以下几个知识点做重点介绍：

一是导入元器件时的错误。原因是原理图绘制有误，返回原理图修改对应的错误。二是元器件的排版和布线规则的设定。按照信号的流程从左往右排版，元器件排列均匀紧凑、美观。为了方便制板和焊接，电器间距值大于0.5mm，信号线粗0.5mm，电源线和接地线加粗到0.6mm―1mm，焊盘直径加大到1.6―2mm，电路板规划成大小合适的长方形，采用顶层布线、自动布线和手工布线相结合的方式。三是设计规则检查。“DRC”检查中的错误要认真排除，比如网络名称不同的导线不能交叉；没有导线连接的焊盘要仔细检查是否有误。

图3是设计完成的电路板图纸：

2.4 电路板的制作与调试

（1）电路板的制作。在实验室里采用手工制作电路板的方式，具有快速、便宜、方便的特点，满足简单电路设计调试的要求。一般经过如下几个步骤：

下图为焊接完毕的电路板，如图4。

（2）电路板的调试。电路板完成焊接后，进入调试环节。通入±12V的电压，在输入端接信号发生器产生的信号（或者接传感器），通过测试仿真时各个点的波形，验证了仿真结果与实际电路的测试结果相吻合。

3 结语

在电子实习中引入Altium Designer软件教学，不光使学生掌握了一种EDA软件的使用，更重要的是学习到了电路图的设计方法和电路板的设计方法，并与电子产品的设计紧密结合，为学生在以后的课程学习和工作上都有所帮助。

参考文献：

第3篇：电路板的设计流程范文

【关键词】印制电路板 设计 布线技巧

设计电路是检查一个电子工程师是否具备过硬功夫的硬性条件。如果一个电子工程师将电路原理图设计得很完美，电路板却不合理，电气性能必将受到影响，严重时电气甚至不能正常运转。布线是电路板的设计中，完成产品设计的重要步骤，简单来说，前面所做的一切准备工作都是为它而做的，同时，布线的设计过程也是限定最高， 技巧最细、工作量最大的。在 PCB 设计工作之初，以下几项步骤是电路板设计的基础，为后面的PCB设计扮埋下伏笔。

1 原理图的设计

原理图设计是PCB 板设计的基础，在现实生活中，有人为了图方便，就直接去画PCB 板，不按流程来，结果造成设计的电路错误百出。 在画原理图的时候，一定要养成一个好习惯，按章程办事，按次序设计。 首先，一定要保证电气性能连接正确，确保电路图绘制正；其次，分层设计时，特别注意各个部件能连成一个整体，这对后面的布线工作意义重大。

2 元件和网络的加载

在加载元件之前，我们首先要保证 PCB 板的边框大小合适，免得以后会出现安装问题。其次，要确保组件放置的适用性，方便布线。边界的确定、网络组件和组件之间的连接加载到框架。在这个过程中，必须注意包装形式元素，因为组件封装代表组件的外观和焊盘的形状大小等，正确的封装形式有利于后面的电路板的正确性。

3 PCB设计规则和布线原则

3.1 PCB的设计规则和限制性因素

PCB的设计布线是一项非常甚微的工作，因为它专业性强，要确保在最短的时间内做出最合理的布线设计，必须遵守一定的规则，坚持科学、合理布线的原则，并确保设计和施工的限制性条件。接下来，要考虑打印线宽度和孔的最大数量，并行性，和各种因素的相互影响，综合深入分析，并结合各种布线工具的性能综合探究，做出科学合理的设计，保证布线的顺利高效完成。

3.2 自动布线的设计要点原则

（1）首先，布线过程中可以对布线的位置在必要时候作出细微的变化，并结合实际情况，选择使用多种路径的布线方法。其次，要坚持布线的基本规程，在设计过程中，对不同的布线层，印制线的质量，宽度，以及各种类型各异的盲孔，埋孔作出试用，并记录各种不同的试用结果，进行数据统计分析，探究各种因素对设计布线结果的作用。

（2）在进行对印制线和过孔的探究之后，要采用先进科学的布线工具，并应用布线工具结合实际情况对开始默认的网络适当做出调整。同时，在整个印制线设计和布线过程中，信号和布线工具的自由度有着密切的关系，信号重要性越小，布线工具受到的限制便会越小，自由度就会越高。

4 PCB设计流程和布线技巧分析

4.1 PCB设计流程

PCB的流程设计如图1所示，首先是制作原理图也就是根据设计制作原理图，并对原理图进行调试，直到ECR编译通过，通过后产生网络表，并制作物理边框，封闭的物理边框元件布局、走线基本平台，自动布局起着约束作用，这是整个流程中重要的环节，之后便是要将元件和网络引入，并开始元件的布局，注意元件的通风散热，并采取科学合理的放置顺序。

4.2 PCB布线技巧研究

4.2.1 PCB层数的确定

电路板尺寸和布线层数需要在设计初始阶段就确定下来。布线层的数量以及层叠（stack-up）方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度，达到预期的设计效果。目前多层板之间的成本差别很小，在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布。

4.2.2 组件的布局

组件的布局是布线中比较关键的环节，布局会受到可制造性设计规则的限制，在装配单位要求可以元件的移动时候，便于电路的优化组合，便于实施布线的自动化，图2即是在相同的组件下，不同的布局策略。一般而言，组件的布局要重点关注几个关键点，首先，在电源线的布置过程，在PCB布局中要把电源的退耦电路安排在相关电路附近，避免和电源相近，其次，电路内部的电流方向安排，要坚持按照优先级来进行供电，比如从最后一级到最前面一级的开始供电，一般而言，电源的滤波电容会设计在最后最末尾的一级，最后是对主流电流通道的设计，要在印制导线上设计电流的缺口，方便后续调试和监测。

4.2.3 扇出设计

在扇出设计阶段，表面贴装器件的每一个引脚至少应有一个过孔，以便在需要更多的连接时，电路板能够进行内层连接、在线测试和电路再处理。为了使自动布线工具效率最高，一定要尽可能使用最大的过孔尺寸和印制线，间隔设置为50mil较为理想。

4.2.4 手动布线以及关键信号的处理

手动布线是在整个印制板电路设计布线中的重要环节之一。通过手动布线可以让自动布线工具能更方便更顺利的实施自动布线过程，在手动布线中，手动选出网络，并加以固定，有利于形成自动布线的可靠布线路径。

4.2.5 自动布线技术

对关键信号的布线需要考虑在布线时控制一些电参数，比如减小分布电感等，在了解自动布线工具有哪些输入参数以及输入参数对布线的影响后，自动布线的质量在一定程度上得到保证。

在对信号进行自动布线时应该采用通用规则。

5 结语

伴随着经济的发展，生产工作中对电路的稳定性和和PCB设计布线的要求越来越高，因此，设计施工人员要不断提高自身专业素质，研究布线技能，本着严谨，科学的设计态度，认真负责进行布线设计，促进PCB更好的服务于社会经济的发展和人们生活水平的提高。

参考文献

[1]周涛，姚炯辉.对高频PCB设计的研究[J].电子工程师，2011（11）.

[2]李胜章，龚利平.基于 DXP的PCB布线技巧探索[J].科技信息（学术版），2008（07）.

[3]唐燕影.PCB布局和布线的设计技巧[J].科技广场，2012（10）.

第4篇：电路板的设计流程范文

【关键词】高频；混压；阶梯板；翘曲

一、引言

伴随通讯、电子产业领域的迅猛发展以及随之而来的针对信息数据的高频、高速化传输性能要求发展趋势，全球PCB规模与技术不断更新， 在此趋势驱动下出现了高频混压阶梯印制电路板设计。该设计具备两大优势：其一，较大幅度地增大PCB散热面积及表面贴装原器件的安全性，减小体积，提高产品组装密度；其二，在满足整体性能的要求条件下，必要的信号层采用如PTFE结构的高频板材以保证信号高速、不失真传输及阻抗匹配性能要求，其他信号层采用如FR4普通板材，通过优化组合的方式为客户节约成本。

基于上述高频混压板材设计，从经济角度分析，混合板材设计的确实现了成本的大幅消减；从技术角度分析，由于不同板材自身物理性能差异、材料结构的不对称性，对PCB制作商工艺生产带来较大的挑战。本篇文章范例讲解的四层混压印制电路板，除了拥有混压高频板材与普通板材带来的技术挑战外，还兼具了二、三层大面积铣阶梯槽带来的层压受力不均等影响因素。下文先从翘曲的基本概念、检测手段、形成机理分析方面入手，然后详细探究高频混压阶梯印制电路板翘曲控制技术。

二、翘曲概述

翘曲现象是层压板厂、 覆铜板厂、印制电路板厂共同关注的产品缺陷。对于采用不同材料混压制作的印制电路板，由于各种PCB原材料热膨胀系数迥异，导致线路板在加工过程中很难做到彻底消除翘曲，只能尽可能的控制翘曲度在合理的验收范围。

2.1 翘曲的定义

翘曲指板件某一部分偏离其所在平面的变形值，通常由弓曲和扭曲来做以衡量。IPC标准对翘曲的基本定义是：弓曲是印制电路板类似于柱形或曲球形状的一种变形，形象描述见图1弓曲示意图， Y1表示最大弓曲垂直位移；扭曲是矩形印制电路板在平行于对角线方向的一种变形，形象描述见图2扭曲示意图，Y2表示最大扭曲垂直位移。

2.2 翘曲的测量

翘曲的测量包括弓曲的测量与扭曲的测量，单位以百分率形式表示。

弓曲测量方法：将印制电路板凸面向上置于测试平台，观察每一板边的两个角能否接触到平台。对接触不到平台的板边两个角施加压力，用塞规测量板边与平台的最大垂直位移，即图1所示的Y1。

弓曲计算公式：

式中：α表示弓曲百分率，Y1表示最大弓曲垂直位移，L表示电路板与平台垂直位移的那条边接触到平台的长度。

扭曲测量方法：将印制电路板置于测试平台，使任意三个角接触平台。通常需要施加外力于测量板的一个角，以保证四个板角中的三个可以接触到测试台面。用测隙规或塞规测量并记录不接触平台的角与平台的最大垂直位移，即图1所示的Y2。

弓曲计算公式：

式中：α表示弓曲百分率，Y2表示最大扭曲垂直位移，L’表示电路板与测量平台接触时对角线长度，分母中包含系数2是因为对测量板施加外力保证其可以接触到台面，相当于使扭曲的垂直位移增加了一倍。

2.3 翘曲的形成机理

导致印制电路板翘曲产生的因素较多，涉及原料基板本身的品质因素、生产工艺流程部署、生产设备条件等。针对不同生产链条翘曲的产生的主要原因各有侧重，例如，对于原料基板生产商，分析翘曲因素主要侧重于原材料品质因素分析、树脂配方分析；对于线路板加工商来说，分析翘曲原因时则更多的关注于工艺流程、工艺管控方面的分析。

翘曲形成机理之――原材料品质因素

覆铜板主要是由铜箔、基材、粘结剂组成，制造工序历经低温―高温―冷却降温过程，此过程中，由于三大材料的热胀冷缩差异很大，并且玻纤布的纵向与横向固化收缩率不同，势必导致成品板内部积攒较大的内应力产生翘曲变形。

翘曲形成机理之――设备因素

压机工作时，压腔温度、压力、升温速率均是影响要素，除此之外，还要考虑压腔平整度和加压条件下的平行度。这是因为压腔或模具长期使用变形，导致表面凸凹、平行度变差，致使压力分布不均匀，容易使层压板内积存应力产生翘曲。

翘曲形成机理之――生产工艺因素

生产工艺流程中，钻孔、铣外形等机械加工工序，图形转移、蚀刻等湿法加工工序都会导致内部应力的不规律变化，对成品板的翘曲带来不可忽视的影响。例如丝印阻焊和喷锡后热风整平工序，板子还要经过高温烘烤和高温冲击，也会导致板子翘曲。

翘曲形成机理――PCB设计因素

产品板由于设计者的设计理念、设计标准的缘故，最终确定的PCB布线图不能保证完全对称，尤其对于多层板来说，各层走线如果差距较大的话，例如阶梯式设计，非常容易导致板件翘曲变形。

三、高频混压阶梯板翘曲管控措施

翘曲现象是层压板厂、 覆铜板厂、印制电路板厂共同关注的产品缺陷。对于采用不同材料混压制作的印制电路板，由于各种PCB原材料热膨胀系数迥异，导致线路板在加工过程中很难做到彻底消除翘曲，只能尽可能的控制翘曲度在合理的验收范围。

3.1 高频混压阶梯设计

本文介绍高频混压阶梯板，制作过程先对需要铣阶梯槽的层数铣槽处理，再将不同板材混合压合在同一PCB上处理而成，其压合结构示意图见图3。

板材组合

高频部分L1―L2层选用Taconic RF―35，充分运用其耐高温低温，抗老化的优越性能；L3―L4层选用普通FR―4板材，利用板材易加工、便于层压等特性。

这种通过组合两种不同的板材进行层叠、混压而形成的组合板结构，确保了高、低频性能需求，保证线路板可以满足大信息量传输，并且节约成本，但是这种不对称混压设计给工艺生产带来了较大挑战，两种材料热膨胀系数的差异导致在加工过程中很容易产生翘曲不良现象，板材性能参数比较见下表1。

阶梯设计

阶梯设计可以有效满足产品的形状需求，最大限度的利用空间，保护元器件，阶梯槽的设计导致整个板面不对称，带来压合过程中受力不平衡，从而导致板翘，本文选取的高频混压阶梯板L3―L4层做铣槽工艺处理。

3.2 翘曲管控措施

层压料温控制

基于图1不对称结构设计，生产过程中，该设计的结构经过高温高压条件后，在冷却过程中，由于内应力释放不平衡，以及由于CTE不兼容导致两种板料的涨缩不同步，容易产生弓曲、扭曲现象。为了应对此现象，采取的管控措施如下：

普通PP片层压时的待机温度一般为140℃，使用1.5℃/min～3.0℃/min的升温速率，可以保证其能够充分填充线隙，满足板面平整度和外观要求。由于No Flow PP流动性差，采用180℃的待机温度和4℃/min～5℃/min的高升温速率，可以保证其达到树脂的最佳流动状态；另一方面，增加高压段压力至500PSI，热压时间调整至180min，可以保证No Flow Pp能够更好的填充线隙，降低产生翘曲的风险，层压料温控制见表2，料温曲线图见图4。

烤板释应力

钻孔完成后，基板的表面积增大，在150℃条件下，烤板3小时，通过孔释放板材内应力，增加内应力释放效果。需要说明，烤板过程叠板方式的选择关系应力释放效果，若以插架的形式烤板，则牵扯到架子对板子的挤压等外界影响因素，以及应力释放的随意性，导致PCB板面平整度欠佳。经试验摸索，建议采用叠板的方式烤板，并控制叠板层数。叠板烘烤的优势在于：一方面避免了插架等影响因素；另一方面由于PCB层叠平放，在烤板过程中，板与板之间形成相互制约应力释放的效果，有助于板内充分受热释放应力，有效保证了PCB的平整性。

阶梯槽防凸凹措施

阶梯板层压时，一般都会向阶梯位垫相应的垫片，保证阶梯板模仿正常板制作，怎样选取合适的垫片，保证层压等工序品质的可靠性，是一个研发重点，选用的垫片厚度或大小补偿不合适，就会造成在层压过程中的凹陷或凸起问题。阶梯槽垫片结构示意图，如下图5。根据多次试验尝试，我们采取如下管控措施：

图示垫片材质选择PTFE高频材料代替No Flow PP（无铜基板垫片）垫片进行层压垫片处理。原因是PTFE高频材料受热膨胀系数较小，并且PTFE具有良好的阻胶性，选用PTFE高频材料作为槽位垫片，可以更好的控制垫片的补偿大小和厚度，有效避免了因为PP片补偿不当而造成的槽位凹陷或凸起不良。

在槽位的大小基础上，垫片单边减小0.3mm左右，厚度与层压后的阶梯槽厚度一致制作。层压过程中，阶梯槽位会产生相应的膨胀，若垫片大小与槽位大小一致，则在层压时板材膨胀的内应力不能有效释放，从而造成阶梯槽边缘凸起现象。经反复验证，将垫片单边减小0.3mm，可有效避免此现象的发生。

四、结束语

实验结论证明，采用本文介绍的高频混压阶梯印制电路板翘曲控制技术对在线板进行管控，并应客户要求由第三方检测机构进行权威检测，依据IPC―TM―650.2.4.22B测试，检测结果：弓曲量：0.18%；扭曲量：0.14%符合各项指标要求。

本文高频混压阶梯印制电路板翘曲控制技术基于大量实验的基础之上提出，结合实际案例深入浅出地讲解高频混压材料如何防翘曲的技术要点，对业界同行从事该技术领域生产制造提供了借鉴意义。

参考文献：

[1] 华炎生； 朱兴华等. PTFE高频混压板问题解析.印制电路信息. 2009/S1

[2]曾光龙.覆铜板基板白边角成因与预防措施. 覆铜板资讯.2006/2.

[3]吴东坡，薛晓卫.多层印制电路板翘曲成因与对策. 印制电路信息.2004（11）.

[4]张育猛，胡燕辉，柳良平，谢海山.不对称高频板混压技术研究. 印制电路信息.2010（12）

[5]宋建远，姜雪飞等.高频埋容PCB制作关键技术研究. 印制电路信息.2011（4）

第5篇：电路板的设计流程范文

如今，这位新上任6个月的CEO正结合自己的爱好，亲自带领团队研发了英特尔首个开源硬件—伽利略电路板。开源硬件和开源软件类似，就是在之前硬件的基础上进行二次创意。10月3日是罗马盛况空前的创客节，科再奇在会上宣布，英特尔与创客和教育界领先的开源硬件平台公司Arduino达成合作协议。而伽利略电路板正是基于英特尔架构并兼容Arduino的可开发电路板系列的首款产品。

这并不是英特尔一次蓄谋已久的计划。科再奇从思考、设计、生产出成品，以及最后与Arduino达成合作，一共不到4个月的时间。位于爱尔兰的研发团队仅用了2个月就完成了电路板设计。在英特尔内部员工眼中，这就是典型的“科再奇”风格：敢想敢说敢做。

从罗马回到公司后，科再奇意犹未尽，他把此次开源硬件的尝试心得写成文章发给了公司的高管。文中写道：提供开源硬件给创客群体，想象空间是无限的，未来要在这个方向上做更多的事情。

正如他自己所说的那样，科再奇基于此款电路板很快又有了新想法。如今他在开源硬件以及其可以应用到的物联网领域有了新尝试。“预计不久后就可以看到伽利略电路板的后续产品。”英特尔大中华区董事总经理戈峻说。

科再奇对创客运动的热爱不止于此。他专门拿出了300块伽利略电路板分发给英特尔内部的创客们，希望建立一个英特尔创客市场，并从内部发现对此有更深刻理解的员工。英特尔亦面向美国高中女生群体发起创客活动。科再奇号召英特尔全体高管以及技术人员多与学生交流，听取他们提供的想法让设计更有新意。

认识到创客带来市场机会的远不止英特尔一家。就在英特尔宣布与Arduino合作之前，德州仪器与Arduino了同类型的开源电路板。《连线》前主编克里斯·安德森公开表示“创客运动正在掀起第三次工业革命”。

潮流

马西莫·班兹（Massimo Banzi）是开源硬件社区Arduino的创始人之一。他曾是意大利Ivreax高科技设计学校的老师，经常听到学生们抱怨找不到便宜好用的微控制器。2005年冬天，西班牙籍芯片工程师David Cuartielles在这所学校做访问学者时，与班兹讨论后决定开发设计自己的电路板。两天后，班兹的学生David Mellis为电路板设计出了编程语言并写出了程序码。仅用了5天，被命名为Arduino的电路板完成。

Arduino电路板的优势在于即使不懂电脑编程也可以用Arduino做出很酷的设计。他们把设计图纸放到了网上并开放了源代码，采取了共享创意许可的方式，即不需要经过Arduino团队同意，任何人都可以生产电路板的复制品或者重新设计电路板，甚至销售原设计的复制品，唯一保留的只有Arduino的商标。在此趋势下，Arduino很快成为著名的开源电子原型平台社区，汇聚了大量的艺术家、设计师以及业余爱好者。

创客市场的崛起正在帮助英特尔这样的公司拓展生意疆界。戈峻回忆道，英特尔的盒装处理器除了直接销售给企业，还有一部分流入市场零散售卖。后来他们发现，有40%的处理器被个人买走，流入DIY市场，而这部分的人群数量正在变多。

无独有偶。一年前，德州仪器DLP（数字光处理）产品事业部全球业务总经理肯特·诺瓦克（Kent·Novak）发现，越来越多的个人采购传统投影仪，这些人购买后会把投影仪拆开，取出其中的显示芯片，以进行创新应用。一位北欧的创客利用DLP的3D显示芯片测量鱼的密度，精确计算出把鱼分成相等重量的切口处。这项技术应用后，缩减了北欧鱼类加工生产的繁琐程度。德州仪器从去年开始专门为创客提供了开源硬件，降低创新者自主研发的技术门槛，如今，这已成为德州仪器DLP部门的四大业务之一。

目前，在罗马创客节中有90%的创客使用了Arduino的平台，这也正是英特尔选择与之合作的重要原因之一。在此次合作中，创客们使用的主要是基于Linux的开源软件，英特尔提供开源硬件。这种做法是英特尔历史上的第一次，它希望汇聚更多设计者和创客在伽利略电路板上做开发。

“英特尔想成为Arduino生态系统和创客社区的一部分。”科再奇说。创客社区利用开源硬件做了很多创新，但在教育界，工程师和其他人正处在没有英特尔平台的环境中开发，英特尔试图改变也正在改变这种情况，他们希望新电路板将有更好的兼容性。

“开源的目的在于降低设计门槛，让没有任何技术背景的人可以利用它设计产品。”英特尔全球战略计划与营销总监斯泰西·帕尔默（Staci Palmer）表示。过去的开源硬件产品图形设计需要再加一块芯片，而现在这块主板尤其是在图形的计算力方面强于其他产品。

探索

“夸克”是物质的最原始概念，英特尔特意以此为物联网布局创立了一个新品牌—夸克（Quark）系列，今年9月，英特尔在旧金山开发大会上宣布了全新产品。伽利略电路板采用了英特尔夸克系统芯片X1000，这是其夸克低功耗、小规格内核产品系列的首款。

与Arduino的合作是夸克系列的开始，英特尔的野心不止于此。它将在今年陆续一系列夸克产品，支持创客的开发。“凡是与计算相关就少不了英特尔，既然全球有这么大的创客群体，也有无限想象力的市场，我们就没有理由不做此类产品。”戈峻告诉《环球企业家》。

英特尔开源电路板可以运用到物联网和可穿戴领域。一个典型的应用是智能家居，比如在灯光中安装此芯片，可以计算到外界的明暗程度以调节灯泡的亮度。目前，英特尔正与六大洲的17所大学合作，中国的清华大学、浙江大学也在其中。科再奇称，英特尔将在未来18个月内向全球1000所大学捐赠5万个英特尔伽利略电路板。戈峻透露，中国将成为推广此电路板的主力军，合作模式除了对伽利略电路板进行课程开发，还酝酿围绕此主板举行一系列的比赛。

英特尔是全球最关注教育的公司之一，每年在教育上的投入超过10亿元，并把教育做为公司的“四大战略”之一。英特尔所做的开源硬件是教育和商业的双重尝试。这款产品主要为教育而做，其他的商业化功能由创客们探索，后续开源硬件产品可以运用到物联网、家庭安全、智能机器人、节约能源、交通调度等多个领域。

英特尔将在今年11月底新主板的定价。作为英特尔第一次硬件上的颠覆，他们的首批只是小批量生产，主要提供给学生使用。“一部分创客可以在网上买到。”戈峻说，“价格将会非常低廉，我们并没有打算在这块板子上挣钱。”

第6篇：电路板的设计流程范文

二、实习地点：烟台职业学院电子实验室

三、指导老师：杨老师、李老师

四、实习目的：

通过一个星期的电子实习，使我对电子元件及收音机的装机与调试有一定的感性和理性认识，打好了日后学习电子技术课的入门基础。同时实习使我获得了收音机的实际生产知识和装配技能，培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作的能力。最主要的是培养了我与其他同学的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。具体如下：

1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。

2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。

3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。

4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。

5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。

6.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。

五、实习内容：

1 讲解焊接的操作方法和注意事项；

2 练习焊接

3 分发与清点元件。

4 讲解收音机的工作原理及其分类；

5 讲解收音机元器件的类别、型号、使用范围和方法以及如何正确选择元器件。

6 讲解如何使用工具测试元器件

7 组装、焊接与调试收音机。

8 将焊接产品交给老师评分，收拾桌面，打扫卫生。

六、对焊接实习的感受：

七、对印制电路板图的设计实习的感受

焊接挑战我得动手能力，那么印制电路板图的设计则是挑战我的快速接受新知识的能力。在我过去一直没有接触过印制电路板图的前提下，用一个下午的时间去接受、消化老师讲的内容，不能不说是对我的一个极大的挑战。在这过程中主要是锻炼了我与我与其他同学的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。因为我对电路知识不是很清楚，可以说是模糊。但是当我有什么不明白的地方去向其他同学请教时，即使他们正在忙于思考，也会停下来帮助我，消除我得盲点。当我有什么想法告诉他们的时候，他们会不因为我得无知而不采纳我得建议。在这个实习整个过程中，我虽然只是一个配角，但我深深的感受到了同学之间友谊的真挚。在实习过程中，我熟悉了印制电路板的工艺流程、设计步骤和方法。可是我未能独立完成印制电路板图的设计，不能不说是一种遗憾。这个实习迫使我相信自己的知识尚不健全，动手设计能力有待提高。

第7篇：电路板的设计流程范文

关键词： 实践教学 Pspice仿真 印刷电路板设计

EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是现代电子设计领域的核心，它以计算机为工作平台，综合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新研究成果，提供了一种融合计算机技术与信息技术的电子系统设计方法，其发展和应用极大地推动了电子工业的发展。现在，功能强大的EDA技术已成为电子设计开发人员不可缺少的一项主要技术[1-3]。当前，为了适应电子设计的发展及改进现有人才培养模式，培养出更优秀的应用型人才，各大高校电类专业都开设了EDA的相关课程，通过该课程的学习，可使学生系统掌握现代电子设计方法，提高学生的工程应用实践能力。

利用EDA技术领域的CAD通用软件包，可以辅助进行IC设计、电子电路设计和PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计等三方面的设计工作，主要包括电子系统的设计、分析和仿真及印刷线路板的设计三方面内容。目前，大部分高校主要针对基于大规模可编程逻辑器件的数字系统的设计开设了相关课程，对可编程逻辑器件、硬件描述语言及相关软件开发工具的使用进行了教学。一些应用型背景较强的学校则开设了电子线路CAD的相关课程（如“印刷电路板原理图与PCB设计”），但大部分院校使用的教学平台主要是基于澳大利亚Altium公司的设计平台Altium Designer[4-6]。

Cadence SPB开发平台是美国Cadence公司新一代的系统互连设计平台，整合原理图设计、PCB工具和信号仿真分析等工具，是目前高端PCB设计领域最流行的EDA工具之一[7，8]。相比Altium Designer设计平台，Cadence SPB更适合超多层及高速复杂印刷线路板的设计与制作，具有强大的布线和信号完整性分析功能，适高速布线和大量需要进行信号完整性分析的场合，主要针对复杂、高速和高端应用。同时，Cadence SPB的另一优势是具备强大的Pspice仿真功能。在电子设计过程中，仿真可以在生产期之前发现设计缺陷，从而节省研发经费，同时在计算机上对电路仿真可以节省时间，并可在最坏的情况下对电路进行评估，提高开发产品稳定性和安全性。因此，为了使应用型本科大学生更好地学习和掌握EDA技术，作者在常熟理工学院自动化专业实施了以Cadence SPB为实践教学平台的EDA实践教学，并利用理论与实践相结合的“教学做一体化”教学模式，以任务驱动教学法和项目教学法交替进行授课，取得较好的教学效果。

1.电路仿真实践

Cadence SPB开发平台的Pspice具有丰富的仿真元器件库，Cadence Pspice自带的元件库大约有50，000种，这些器件都具有Pspice模型，可直接调用[9，10]。同时，可以根据自己所采用芯片的数据建立自己的器件仿真模型，并利用直观的原理图进行仿真，对电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析、噪声分析和傅里叶分析等分析，还可使用蒙特卡罗及最坏情况分析方法进行容差分析，利用Cadence Pspice对电路的这些分析使设计更接近实际情况，大大增加模拟的可信度。

下面以一个反相放大电路的教学实例说明Cadence Pspice的仿真功能。

Cadence SPB开发平台的Pspice仿真分析过程如图1所示。在Cadence SPB实践教学过程中，可以利用直观的原理图进行仿真分析，通过理论讲解与实践操作，使学生通过电路的信号相应理解与掌握所学知识。Cadence Pspice仿真流程如下：首先绘制电路原理图，然后选择分析方法并设置仿真参数，运行仿真后得到仿真结果，如果仿真结果符合要求，则仿真结束，否则修改电路结构或元件参数再进行仿真，直到仿真结果符合要求为止。

打开OrCAD Capture软件包绘制如图2所示反相放大电路图，图中电源及接地属于Source模型库，电阻属于Analog模型库，运算放大器uA741属于Opam模型库，相关设置参数如图所示。

V2是一个正弦波激励源，其直流偏置电压VOFF设置为0V，交流幅值的峰值设置为5V，频率FREQ设置为100Hz，交流分析参数AC的幅值设置为1V。在瞬态分析时，运行时间为100ms，步长为0.1ms，进行傅里叶分析时，基波频率设置为100Hz，并计算到9次谐波。反相放大电路时域响应仿真结果如图3所示，作为对照，将输入信号也进行了显示。可见运放电路对输入信号实现了反相和放大的作用，结果非常直观地显示了电路的功能，将仿真结果获得的放大倍数与电路理论计算出的放大倍数进行比较，使学生加深对电路原理的理解，同时提高了学生分析复杂电路的能力。

对于频谱分析，可使用直角坐标或对数坐标显示，直角坐标和对数坐标显示的傅里叶频谱结果分别如图4所示，由图可以直观地看到基波分量与各次谐波分量的幅度值在频谱上的分布，对数显示的结果则可以看到频谱分布的更多细节。从结果看，基波分量的振幅及相位最大，其他的各次谐波越来越小，所以放大电路对基波信号的放大作用是主要的。也可点选View/Output File菜单命令查看电路系统设计参数、瞬态分析及傅里叶分析的文字结果，可以从文字结果中详细看到基波分量、第2至第9次谐波分量的幅度值、相位值及归一化的幅值、相位值及总的谐波失真系数等关键仿真参数。

2.PCB板设计实践

在利用Cadence SPB开发平台进行印刷电路板设计的实践教学中，以培养学生电子线路板设计能力为核心，基于印刷电路板制作的工作过程构建整个教学过程，将项目案例作为载体引入印刷电路板设计的实践教学过程中，通过接近真实产品的开发过程，给学生一个实际演练的机会，使学生加深前期学习过的相关理论知识的理解，掌握印刷电路板设计的基本流程，通过结合同一时期所开设的单片机实验实践教学内容，使学生更深入地了解做单片机实验时实验箱各器件的工作原理，通过这种“教学做一体化”教学模式，让学生清楚自己在进入未来的工作岗位前，需要掌握一些什么开发工具，并且通过项目教学实例，使学生明白自己到达工作岗位后，到底可以做些什么。

单片机最小系统是一个典型的实践教学项目，通过这个项目的学习与制作，可使学生更深入地理解单片机系统硬件原理，为课程设计及后续的毕业设计打下良好的系统分析与电路板设计制作基础，并可通过整个设计过程，带领学生将最小板制作焊接出来，使学生经历由原理图到设计制作PCB的全部生产过程。学生通过该项目的实施，学到接近真实产品的生产过程训练。

单片机最小系统原理如图5所示，系统由单片机芯片、晶振、电源、流水灯指示及扩展接口插座组成，使用Cadence SPB开发平台的Design Entry CIS软件包中的Capture工具设计原理图，设计过程有些元件的外形及对应封装系统库中不存在，因此必须自己添加这些元件的原理图库或封装库。在原理图画好且封装库设置好后，可以生成网络表（Net List）；接下来使用PCB Editor软件包中的Allegro PCB Design工具建立电路板（以及元件的封装信息，构成该设计工程的封装库），在设置好格点大小、板子层数、最小线宽、最小线间距、焊盘最小间距及板子的尺寸后，即可导入由原理图生成的网络表，但要注意在导入网络表前必须指定元件的PCB封装库路径。成功导入网络表后，可以进行布局操作，根据原理图在PCB中合理摆放元件，元件布局完成后，即可利用Allegro强大的布线功能进行布线操作，布线完成后，即得到如图6所示的PCB设计电路图。在最后输出提供给PCB生产商的Gerber文件之前，还必须给电路做一些必要的检测工作，检查元件封装、有无未连接的网络等，为了避免干扰，可以给PCB铺铜，对于复杂、高速电路，可以进行信号完整性等分析。在这些工作完成后，即可输出将走线层、阻焊层、丝印层、钻孔文件等底片文件，最后将输出的Gerber文件提供给PCB制板商。至此，利用Cadence SPB开发平台设计PCB板的实践教学过程顺利结束，接下来就是等待PCB电路板制作出来后，进行元器件焊接及调试硬件系统的实践过程。

本文通过Pspice仿真与PCB设计的教学实例研究Cadence SPB开发平台在EDA技术课程实践教学中的应用，Cadence SPB开发平台提供综合原理图设计、电路原理仿真与PCB设计等应用型本科大学生要掌握的EDA技术的一个实践教学平台，基于该实践教学平台，采用理实一体化的教学模式，可帮助学生快速掌握业界最先进EDA设计工具的使用，使学生系统掌握接近业界生产实际的知识和技能，并使学生对在校期间学到的不同学科的电子设计知识做到融会贯通，提升学生的自主创新意识和工程实践能力。

参考文献：

[1]王彩凤，李卫兵，齐爱学等.基于应用型人才培养的EDA实践教学模式改革研究[J].教育教学论坛，2014，（28）：52-54.

[2]吴冰，李森森.EDA技术的发展与应用[J].北京：电子世界，2000，9：20-21.

[3]潘松，黄继业.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2013.8.

[4]牛耀国，朱朝霞，芮新芳.Altium Designer软件在印刷电路板设计中的应用[J].北京：电子科技，2011，8：128-130.

[5]何丽红，洪海山.基于Altium Designer的电子电路仿真设计[J].计算机与网络，2013，19：62-65.

[6]张辉.浅谈Protel 99SE在PCB设计中的应用[J].教育教学论坛，2015，17：251-252.

[7]周润景，刘梦男，苏良昱.Cadence高速电路板设计与仿真（第4版）―原理图与PCB设计[M].北京：电子工业出版社，2011.7.

[8]于争.Cadence SPB 15.7工程实例入门[M].北京：电子工业出版社，2010.5.

第8篇：电路板的设计流程范文

--用PROTEL DXP电路板设计的一般原则

电路板设计的一般原则包括：电路板的选用、电路板尺寸、元件布局、布线、焊盘、填充、跨接线等。

电路板一般用敷铜层压板制成，板层选用时要从电气性能、可靠性、加工工艺要求和经济指标等方面考虑。常用的敷铜层压板是敷铜酚醛纸质层压板、敷铜环氧纸质层压板、敷铜环氧玻璃布层压板、敷铜环氧酚醛玻璃布层压板、敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板和多层印刷电路板用环氧玻璃布等。不同材料的层压板有不同的特点。 环氧树脂与铜箔有极好的粘合力，因此铜箔的附着强度和工作温度较高，可以在 260℃的熔锡中不起泡。环氧树脂浸过的玻璃布层压板受潮气的影响较小。 超高频电路板最好是敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板。

在要求阻燃的电子设备上，还需要阻燃的电路板，这些电路板都是浸入了阻燃树脂的层压板。 电路板的厚度应该根据电路板的功能、所装元件的重量、电路板插座的规格、电路板的外形尺寸和承受的机械负荷等来决定。

主要是应该保证足够的刚度和强度。

常见的电路板的厚度有 0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm

从成本、铜膜线长度、抗噪声能力考虑，电路板尺寸越小越好，但是板尺寸太小，则散热不良，且相邻的导线容易引起干扰。 电路板的制作费用是和电路板的面积相关的，面积越大，造价越高。 在设计具有机壳的电路板时，电路板的尺寸还受机箱外壳大小的限制，一定要在确定电路板尺寸前确定机壳大小，否则就无法确定电路板的尺寸。 一般情况下，在禁止布线层中指定的布线范围就是电路板尺寸的大小。电路板的最佳形状是矩形，长宽比为 3:2 或 4:3，当电路板的尺寸大于 200mm×150mm 时，应该考虑电路板的机械强度。 总之，应该综合考虑利弊来确定电路板的尺寸。

虽然 Protel DXP 能够自动布局，但是实际上电路板的布局几乎都是手工完成的。要进行布局时，一般遵循如下规则：

1．特殊元件的布局 特殊元件的布局从以下几个方面考虑：

1）高频元件：高频元件之间的连线越短越好，设法减小连线的分布参数和相互之间的电磁干扰，易受干扰的元件不能离得太近。隶属于输入和隶属于输出的元件之间的距离应该尽可能大一些。

2）具有高电位差的元件：应该加大具有高电位差元件和连线之间的距离，以免出现意外短路时损坏元件。为了避免爬电现象的发生，一般要求 2000V 电位差之间的铜膜线距离应该大于 2mm，若对于更高的电位差，距离还应该加大。带有高电压的器件，应该尽量布置在调试时手不易触及的地方。

3）重量太大的元件：此类元件应该有支架固定，而对于又大又重、发热量多的元件，不宜安装在电路板上。

4）发热与热敏元件：注意发热元件应该远离热敏元件。

5）可以调节的元件：对于电位器、可调电感线圈、可变电容、微动开关等可调元件的布局应该考虑整机的结构要求，若是机内调节，应该放在电路板上容易调节的地方，若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相对应。

6）电路板安装孔和支架孔：应该预留出电路板的安装孔和支架的安装孔，因为这些孔和孔附近是不能布线的。

2．按照电路功能布局 如果没有特殊要求，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入、从右边输出，从上边输入、从下边输出。 按照电路流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持方向一致。 以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。 数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。

3．元件离电路板边缘的距离 所有元件均应该放置在离板边缘 3mm 以内的位置，或者至少距电路板边缘的距离等于板厚，这是由于在大批量生产中进行流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也是防止由于外形加工引起电路板边缘破损，引起铜膜线断裂导致废品。如果电路板上元件过多，不得已要超出 3mm 时，可以在电路板边缘上加上 3mm 辅边，在辅边上开 V 形槽，在生产时用手掰开。

4．元件放置的顺序 首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连接插件等。 再放置特殊元件，例如发热元件、变压器、集成电路等。 最后放置小元件，例如电阻、电容、二极管等。

布线的规则如下：

1）线长：铜膜线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。铜膜线的不拐弯处应为圆角或斜角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。当双面板布线时，两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生电容。

2）线宽：铜膜线的宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则，它的最小值取决于流过它的电流，但是一般不宜小于 0.2mm。只要板面积足够大，铜膜线宽度和间距最好选择 0.3mm。一般情况下，1~1.5mm 的线宽，允许流过 2A 的电流。例如地线和电源线最好选用大于 1mm 的线宽。在集成电路座焊盘之间走两根线时，焊盘直径为 50mil，线宽和线间距都是 10mil，当焊盘之间走一根线时，焊盘直径为 64mil，线宽和线间距都为 12mil。注意公制和英制之间的转换，100mil=2.54mm。

3）线间距：相邻铜膜线之间的间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生产，间距应该越宽越好。最小间距至少能够承受所加电压的峰值。在布线密度低的情况下，间距应该尽可能的大。

4）屏蔽与接地：铜膜线的公共地线应该尽可能放在电路板的边缘部分。在电路板上应该尽可能多地保留铜箔做地线，这样可以使屏蔽能力增强。另外地线的形状最好作成环路或网格状。多层电路板由于采用内层做电源和地线专用层，因而可以起到更好的屏蔽作用效果。

焊盘

焊盘尺寸 焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径和公差尺寸以及镀锡层厚度、孔径公差、孔金属化电镀层厚度等方面考虑，通常情况下以金属引脚直径加上 0.2mm 作为焊盘的内孔直径。例如，电阻的金属引脚直径为 0.5mm，则焊盘孔直径为 0.7mm，而焊盘外径应该为焊盘孔径加1.2mm，最小应该为焊盘孔径加 1.0mm。 当焊盘直径为 1.5mm 时，为了增加焊盘的抗剥离强度，可采用方形焊盘。 对于孔直径小于 0.4mm 的焊盘，焊盘外径/焊盘孔直径=0.5~3。 对于孔直径大于 2mm 的焊盘，焊盘外径/焊盘孔直径=1.5~2。

常用的焊盘尺寸如表 1-1 所示表 16-1

常用的焊盘尺寸

焊盘孔直径/mm 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0

焊盘外径/mm 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4

注意事项：

设计焊盘时的注意事项如下：

1）焊盘孔边缘到电路板边缘的距离要大于 1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。

2）焊盘补泪滴，当与焊盘连接的铜膜线较细时，要将焊盘与铜膜线之间的连接设计成泪滴状，这样可以使焊盘不容易被剥离，而铜膜线与焊盘之间的连线不易断开。

3）相邻的焊盘要避免有锐角。

大面积填充

电路板上的大面积填充的目的有两个，一个是散热，另一个是用屏蔽减少干扰，为避免焊接时产生的热使电路板产生的气体无处排放而使铜膜脱落，应该在大面积填充上开窗，后者使填充为网格状。 使用敷铜也可以达到抗干扰的目的，而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。

跨接线

在单面电路板的设计中，当有些铜膜无法连接时，通常的做法是使用跨接线，跨接线的长度应该选择如下几种：6mm、8mm 和 10mm。

接地

1地线的共阻抗干扰 电路图上的地线表示电路中的零电位，并用作电路中其它各点的公共参考点，在实际电路中由于地线（铜膜线）阻抗的存在，必然会带来共阻抗干扰，因此在布线时，不能将具有地线符号的点随便连接在一起，这可能引起有害的耦合而影响电路的正常工作。

2．如何连接地线 通常在一个电子系统中，地线分为系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等几种，在连接地线时应该注意以下几点：

1）正确选择单点接地与多点接地。在低频电路中，信号频率小于 1MHz，布线和元件之间的电感可以忽略，而地线电路电阻上产生的压降对电路影响较大，所以应该采用单点接地法。 当信号的频率大于 10MHz 时，地线电感的影响较大，所以宜采用就近接地的多点接地法。 当信号频率在 1~10MHz 之间时，如果采用单点接地法，地线长度不应该超过波长的 1/20，否则应该采用多点接地。

2）数字地和模拟地分开。电路板上既有数字电路，又有模拟电路，应该使它们尽量分开，而且地线不能混接，应分别与电源的地线端连接（最好电源端也分别连接）。要尽量加大线性电路的面积。一般数字电路的抗干扰能力强，TTL 电路的噪声容限为 0.4~0.6V，CMOS 数字电路的噪声容限为电源电压的 0.3~0.45 倍，而模拟电路部分只要有微伏级的噪声，就足以使其工作不正常。所以两类电路应该分开布局和布线。

3）尽量加粗地线。若地线很细，接地电位会随电流的变化而变化，导致电子系统的信号受到干扰，特别是模拟电路部分，因此地线应该尽量宽，一般以大于 3mm 为宜。

4）将接地线构成闭环。当电路板上只有数字电路时，应该使地线形成环路，这样可以明显提高抗干扰能力，这是因为当电路板上有很多集成电路时，若地线很细，会引起较大的接地电位差，而环形地线可以减少接地电阻，从而减小接地电位差。

5）同一级电路的接地点应该尽可能靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应该接在本级的接地点上。

6）总地线的接法。总地线必须严格按照高频、中频、低频的顺序一级级地从弱电到强电连接。高频部分最好采用大面积包围式地线，以保证有好的屏蔽效果。

抗干扰

具有微处理器的电子系统，抗干扰和电磁兼容性是设计过程中必须考虑的问题，特别是对于时钟频率高、总线周期快的系统；含有大功率、大电流驱动电路的系统；含微弱模拟信号以及高精度 A/D 变换电路的系统。为增加系统抗电磁干扰能力应考虑采取以下措施：

1）选用时钟频率低的微处理器。只要控制器性能能够满足要求，时钟频率越低越好，低的时钟可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。由于方波中包含各种频率成分，其高频成分很容易成为噪声源，一般情况下，时钟频率 3 倍的高频噪声是最具危险性的。

2）减小信号传输中的畸变。当高速信号（信号频率高=上升沿和下降沿快的信号）在铜膜线上传输时，由于铜膜线电感和电容的影响，会使信号发生畸变，当畸变过大时，就会使系统工作不可靠。一般要求，信号在电路板上传输的铜膜线越短越好，过孔数目越少越好。典型值：长度不超过 25cm，过孔数不超过 2 个。

3）减小信号间的交叉干扰。当一条信号线具有脉冲信号时，会对另一条具有高输入阻抗的弱信号线产生干扰，这时需要对弱信号线进行隔离，方法是加一个接地的轮廓线将弱信号包围起来，或者是增加线间距离，对于不同层面之间的干扰可以采用增加电源和地线层面的方法解决。

4）减小来自电源的噪声。电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的系统中，系统中的复位、中断以及其它一些控制信号最易受外界噪声的干扰，所以，应该适当增加电容来滤掉这些来自电源的噪声。

5）注意电路板与元器件的高频特性。在高频情况下，电路板上的铜膜线、焊盘、过孔、电阻、电容、接插件的分布电感和电容不容忽略。由于这些分布电感和电容的影响，当铜膜线的长度为信号或噪声波长的 1/20 时，就会产生天线效应，对内部产生电磁干扰，对外发射电磁波。 一般情况下，过孔和焊盘会产生 0.6pF 的电容，一个集成电路的封装会产生 2~6pF 的电容，一个电路板的接插件会产生 520mH 的电感，而一个 DIP-24 插座有 18nH 的电感，这些电容和电感对低时钟频率的电路没有任何影响，而对于高时钟频率的电路必须给予注意。

6）元件布置要合理分区。元件在电路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。原则之一就是各个元件之间的铜膜线要尽量的短，在布局上，要把模拟电路、数字电路和产生大噪声的电路（继电器、大电流开关等）合理分开，使它们相互之间的信号耦合最小。

7）处理好地线。按照前面提到的单点接地或多点接地方式处理地线。将模拟地、数字地、大功率器件地分开连接，再汇聚到电源的接地点。 电路板以外的引线要用屏蔽线，对于高频和数字信号，屏蔽电缆两端都要接地，低频模拟信号用的屏蔽线，一般采用单端接地。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属屏蔽罩屏蔽。

8）去耦电容。去耦电容以瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计电路板时，每个集成电路的电源和地线之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用，一方面是本集成电路的储能电容，提供和吸收该集成电路开门和关门瞬间的充放电电能，另一方面，旁路掉该器件产生的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为 0.1μF，这样的电容有 5nH 的分布电感，可以对 10MHz 以下的噪声有较好的去耦作用。一般情况下，选择 0.01~0.1μF 的电容都可以。

一般要求没 10 片左右的集成电路增加一个 10μF 的充放电电容。 另外，在电源端、电路板的四角等位置应该跨接一个 10~100μF 的电容。

高频布线

为了使高频电路板的设计更合理，抗干扰性能更好，在进行 PCB 设计时应从以下几个方面考虑：

1）合理选择层数。利用中间内层平面作为电源和地线层，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生电感、缩短信号线长度、降低信号间的交叉干扰，一般情况下，四层板比两层板的噪声低 20dB。

2）走线方式。走线必须按照 45°角拐弯，这样可以减小高频信号的发射和相互之间的耦合。

3）走线长度。走线长度越短越好，两根线并行距离越短越好。

4）过孔数量。过孔数量越少越好。

5）层间布线方向。层间布线方向应该取垂直方向，就是顶层为水平方向，底层为垂直方向，这样可以减小信号间的干扰。

6）敷铜。增加接地的敷铜可以减小信号间的干扰。

7）包地。对重要的信号线进行包地处理，可以显著提高该信号的抗干扰能力，当然还可以对干扰源进行包地处理，使其不能干扰其它信号。

8）信号线。信号走线不能环路，需要按照链方式布线。

9）去耦电容。在集成电路的电源端跨接去耦电容。

第9篇：电路板的设计流程范文

关键词：PCB；图像处理；视觉检测

中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)07-1648-06

当今世界科技发展日新月异，电子产业的发展直接制约着国民经济的腾飞与否，而PCB电路板制作工艺的提高对促进电子产业的发展至关重要，能否有效精确地检测PCB电路板的缺陷一直都是电子行业的研究热点。国外的印刷电路板自动检测技术一直领先于国内，国内的很多厂家不得不采用昂贵的外国技术，虽然近年国内的印刷电路板自动检测技术发展迅速，但大都没有取得令人非常满意的结果。加入研究这一领域的热潮，赶超外国的先进技技水平，打断外国垄断技术，对于发展国民经济具有十分重要的意义。

1 PCB检测系统的硬件设计

1.1 PCB检测系统的硬件组成框图

虽然本文所做的工作主要是软件方面，但对于硬件系统的设计也是至关重要的，它对于建立有效的计算机视觉识别检测系统，起着决定性作用。因此，必须在综合考虑系统性价比和系统性能的基础上，设计出合理的硬件系统[9]。PCB检测系统的硬件组成框图如图1所示：图1 PCB检测系统硬件组成框图

1.2系统的硬件组成

系统的硬件组成[10]主要包括：计算机主机、CCD摄像机、图像采集卡、照明系统及相关的设备。

2 PCB电路板缺陷检测识别

PCB电路板在电子工业中的应用越来越广泛，如何降低电路板的故障率、提高电路板的质量直接影响到整个产业的发展。因此，对于PCB电路板缺陷的识别技术的发展至关重要。PCB电路板的缺陷很多[16]，主要有短路、断路、划痕、凸起、空洞、缺焊、过焊等等，由于实验室设备限制和个人水平所限，本文主要研究的内容是PCB电路板短路与断路的检测识别

近年来出现了很多图像检测算法,这些算法大致可分为三大类：有参考算法、无参考算法以及混合型算法。有参考算法分为两大类：图像对比法和模型对比法。无参考算法是一种不需要标准图像的检测算法，它是基于一定的设计规则来进行检测的。混合型方法是将有参考算法与无参考算法混合使用，从而发挥出各自的优点。比如，模板匹配法与数学形态学方法结合使用，或者连接表方法与数学形态学方法结合使用等。本文中短路与断路的检测识别采取了图像对比法，即将经过一定处理后的图像进行相减，从而分析相应的结果；而对焊点缺陷的识别主要采用模板匹配法与数学形态学方法结合使用。

2.1 PCB电路板缺陷检测识别的主要流程图

图2为子程序流程图；图3为主程序流程图。

2.2 PCB电路板短路与断路的检测识别

2.2.1边缘检测

在对图像进行基本的处理过后可以将图像与背景分割开来。边缘检测是图像处理和计算机视觉中的基本问题，边缘检测的目的是标识数字图像中亮度变化明显的点。图像属性中的显著变化通常反映了属性的重要事件和变化。

这些包括：深度上的不连续；表面方向不连续；物质属性变化；场景照明变化。边缘检测是图像处理和计算机视觉中，尤其是特征提取中的一个研究领域。

图像边缘检测大幅度地减少了数据量，并且剔除了可以认为不相关的信息，保留了图像重要的结构属性。有许多方法用于边缘检测，它们的绝大部分可以划分为两类[17]：基于查找一类和基于零穿越的一类。基于查找的方法通过寻找图像一阶导数中的最大和最小值来检测边界，通常是将边界定位在梯度最大的方向。基于零穿越的方法通过寻找图像二阶导数零穿越来寻找边界，通常是Laplacian过零点或者非线性差分表示的过零点。

1）Roberts算子

边缘，是指周围像素灰度有阶跃变化或屋顶等变化的那些像素的集合。图像的边缘对应着图像灰度的不连续性。显然图像的边缘很少是从一个灰度跳到另一个灰度这样的理想状况。真实图像的边缘通常都具有有限的宽度呈现出陡峭的斜坡状。边缘的锐利程度由图像灰度的梯度决定。梯度是一个向量，?f指出灰度变化的最快的方向和数量，如式2-1所示。

?f=(决定的。

因此最简单的边缘检测算子是用图像的垂直和水平差分来逼近梯度算子，式2-4所示。?f=(f(x,y)-f(x-1,y),f(x,y)-f(x,y-1))（式2-4）

因此当我们想寻找边缘的时候，最简单的方法是对每一个像素计算出（2，4）的向量,然后求出他的绝对值，然后进行阀值操作就可以了。利用这种思想就得到了Roberts算子，由式2-5所示。

R(i,j)=

（式2-5）

它是一个两个2×2模板作用的结果。

2）Sobel算子

该算法通过2个3*3的模板，对选定的二维图像中同样大小窗口进行卷积，通常是一个模板对一个边缘响应大，另一个模板对水平边缘响应大，两个卷积值对最大值作为该点对输出。对于图像上的任意点（i，j）进行卷积，可得其X方向上的差分由式2-6、式2-7所示。Δx=f(i-1,j+1)+2f(i,j+1)+f(i+1,j+1)-[f(i-1,j-1)+2f(i,j-1)+f(i+1,j-1)]（式2-6）Δy=f(i-1,j-1)+2f(i-1,j)+f(i-1,j+1)-[f(i+1,j+1)+2f(i+1,j)+f(i+1,j+1)]（式2-7）则输出图像公式如式2-8所示。

用sobel算子检测阶跃边缘得到的边缘宽度至少为两个宽度。3）Laplacian边缘检测算子

Laplacian算子定义由式2-9所示。

Δ2f(x,y)=

（式2-9）它的差分形式由式2-10所示。

Δ2f(x,y)={[f(x+1,y)-f(x,y)]-[f(x,y)-f(x-1,y)]}+{[f(x,y+1)-f(x,y)]-[f(x,y)-f(x,y-1)]}

=f(x+1,y)+f(x-1,y)+f(x,y-1)+f(x,y+1)+f(x,y+1)+4f(x+1,y)（式2-10）

Laplacian算子是一种各向同性算子，在只关心边缘的位置而不考虑其周围的灰度象素差值时时比较合适，Laplacian算子对孤立象素的响应要比对边缘或线的响应更要强烈，因此只适用于无噪声图像。

原图像与用三种边缘检测算子处理后的图像如下所示：图6 Sobel边缘检测图7 Laplacian边缘检测

从上面四幅图分析比较可得出结论：用Roberts边缘检测得出的图像较之其他方法更为清晰，噪点更少，图像更为连续，所以本文中采用Roberts算子来进行边缘检测。

2.2.2阈值分割

阈值分割法是一种基于区域的图像分割技术，其基本原理是：通过设定不同的特征阈值，把图像象素点分为若干类。常用的特征包括：直接来自原始图像的灰度或彩色特征；由原始灰度或彩色值变换得到的特征。设原始图像为f(x，y)，按照一定的准则f(x，y)中找到特征值T，将图像分割为两个部分，分割后的图像为：

若取：b0=0(黑)，b1=1(白)，即为我们通常所说的图像二值化。

在数字化的图像数据中，无用的背景数据和对象物的数据经常放在一起，同时，图像中还含有各种噪声，因此可以根据图像的统计性质，从概率的角度来选择合适的阈值。

1）最大方差阈值法

把待处理图像的直方图在某一阈值处分割为两组，当被分割成的两组间的方差最大时，便可以决定阈值了。

设灰度图像f（x，y）的灰度级为0-L，灰度级I的像素为Ni，则图中：

总象素数N=∑j=0 i=LNi（式2-11）灰度级i出现的概率Pi= 1-ω(K)（式2-16）则两组间的数学期望为ω0μ0ω1μ1=μ（式2-17）两组间的方差为ρ2(k)

ρ2(k)是K的函数，计算k取从0,1,2…L时ρ2(k)的值，当多的值为最大时，K即为阈值。

2）双峰法

根据图像的直方图具有背景和对象物的两个峰，分割两个区域的阈值由两个峰值之间的谷所对应的灰度值决定。设灰度图像f（x，y）的灰度级为0-L，灰度i的像素为Pi，分别计算

因为实际PCB电路板有着许多的划痕、污点等，使用最大方差阈值法时，会在处理后的图像上产生许多误点，而影响实际结果的分析，而双峰法能够顺利地滤除这些干扰，这个结论在分析对比以上图像时也可得出。所以本文选用了双峰法来进行阈值分割。

2.2.3粒子分析与图像对比

经过边缘检测和阈值分割的图像中会存在许多瑕点，这些点会影响到最后的图像识别与分析，有可能会增加多余的残留图像。本文中利用NI VISION ASSISTANT中的REMOVE SMALL OBJECTS功能进行去除，如图11和图12所示。图11原图像图12粒子分析

将标准PCB图片减去缺陷缺陷PCB图片，便可以得到缺陷板的断路部分的图像，再利用NI ASSISTANT中的PARTICLE ANALYSIS可以得到断路部分的具体分析，如图13示。

将缺陷PCB图片减去标准PCB图片，便可以得到缺陷板的短路部分的图像，与上述相同的方法，便可以得到短路部分的具体分析，如图14所示。

3结束语

利用LABVIEW来进行PCB电路板缺陷的识别与检测是一项非常好的课题，它在近些年已经得到了一定的发展，并将得到更大的进步。限于本人能力和时间，本文的研究还未涉及很深的领域，可以在以下方面加以改进：

1）本文中只利用到NI公司的LABVIEW和IMAQ VISION，更好的设计可以再利用其他语言如VISUAL BASIC,C++等编程语言加以辅助设计，相信可以取得更加令人满意的结果。

2）由于实验设备等其他因素，本文中只重点研究了PCB电路板短路与断路的检测识别，PCB电路板的其他缺陷还有待于进一步的分析研究、分类和总结，并设计出更好的检测方法，以真正满足PCB电路板检测的需求。

3）照明设备的限制在很大程度上影响到了图像的检测效果，为取得PCB缺陷检测的进一步进展，在照明设备的选择上必须重视，并且设计出更好的图像采集系统。

4）在识别与检测手段上，可以引入更新更好的方法，而不要局限于在传统的方法中分析比较，例如基于BP神经网络的识别检测，图像的模糊决策等将有待于进一步研究。

总之，基于LABVIEW的机器视觉检测系统已经取得了不错的进展，高速发展的PCB制造技术和计算机技术对于PCB缺陷的检测提出了更高的要求，同时也大大地促进了PCB缺陷检测技术的发展。利用机器视觉检测在未来的较长的一段时间内将占据检测行业的半壁江山，相信在未来会取得更大的发展。

参考文献：

[1]程学庆,房晓溪.LabVIEW图形化编程与实例应用[M].北京:中国铁道出版社,2005.

[2]胡仲波.基于虚拟仪器技术的PCB视觉检测系统[D].南京:南京理工大学硕士学位论文,2006.

[3]段峰,王耀南.机器视觉技术及其应用综述[J].自动化博览,2002,19(3).

[4]周长发.精通Visual C++图像处理编程[M].北京:电子工业出版社,2004.

[5]陈锡辉,张银鸿.LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M].北京:清华大学出版社,2007.

[6]郑伟.图像法检测印刷电路板缺陷[M].西安:西安理工大学,2002.

[7] National Instruments,IMAQ User Manual Concepts[Z].1999.

[8]李强.PCB板缺陷自动检测技术的分析研究[D].合肥:合肥工业大学,2002.

[9]傅茂名.基于形态边缘检测算法的一种改进[J].电子科技大学学报,2005(2).

[10]王思华.计算机视觉新技术及其在IC标记质量检验系统设计中的应用[J].电子技术应用,2000(9).

[11]岳永哲.图像处理技术在阅卷系统中的应用[D].北京:北京工业大学,2006.

[12] Bruce sehneier.Applied Cryptography protocols,Algorithms,and SourceCode[M].C Jolm Wiley & Sons,Inc,1994.

[13] William work Security Essentials:Applications and Standard[M].Prentice Hall/Pearson,2002.

[14]高育鹏,杨俊,何广军.基于图像识别的自动阅卷系统研究[J].现代电子期刊,2006(22).

[15]杨青燕,彭延军.基于灰度图像的答题卡识别技术[J].山东科技大学学报:自然科学版,2009(3).

[16]周海涛,韩晓军.基于数字图像处理的答题卡识别方法研究[J].电脑知识与技术,2008(28).

[17]周万珍,郑广,王建霞,等.数字图像处理技术在客观题阅卷中的应用[J].数学的实践与认识,2006(8).

[18]王胜春.基于SVM的信息卡识别系统[D].长沙:湖南师范大学,2008.

[19]吴志明.SMT系统中焊点位置的检测[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006.

[20]杨敏,王春青,邹增大,等.表面组装印刷电路板上焊点信息的自动获取[J].焊接学报,2005,39(6).