在介绍Altium Designer软件使用办法之前先介绍下印制电路板的基础知识,不管是画图还是绘制PCB最终目的都是为了制作电路板,因此了解PCB的基础知识很有必要。
1.1印制电路板概述
1.1.1印制电路板结构
在进行PCB设计时,需要先对印制电路板的结构进行了解,尤其是涉及到后续PCB布线走线时,有助于大家的理解。一般来说印制电路板分为单面板、双面板和多面板共3种,现分别做如下介绍:
(1) 单面板
单面板一面敷铜,另外一面不敷铜的电路板,用户只能在敷铜的一面布线并放置元器件。单面板成本很低并且不用打过孔,所以被广泛应用,但是单面板的走线只能在一面上进行,走线限制会比较多,所以往往比双面板或者多面板设计困难更大。
(2)双面板
双面板包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)两层,顶层一般为元器件面,底层为焊锡层面,双面板的两面是都可以敷铜和布线的。所以双面板的电路一般比单面板的电路复杂,但是其布线比较容易,是制作电路板比较理想的选择。
(3)多层板
多层板就是包含了多个工作层的电路板。除了上面讲到的顶层、底层以外还包括中内间层、内部电源或者接地层等。随着电子技术的高速发展,电子产品越来越精密,电路板也越来越复杂,多层板的应用也越来越广泛。
1.1.2 元器件封装
通常设计完印制电路板后,需将它拿到专门的制作电路板的公司去制作。取回制好的电路板后,要将元件焊接上去,元件的封装就是保证了选用的元器件引脚和电路板上的焊盘一致。
元器件封装是指元器件焊接到电路板时所显示的外观和焊盘位置,既然元器件只是元件的外观和焊盘位置,那么纯粹的元器件封装仅仅是空间的概念,因此,不同的元件可以共用同一个元件封装;另一方面,同种元件也可以有不同的封装,比如R0402代表0402封装的电阻,它的封装也可以用C0402或者L0402等其他品类的0402封装代替。所以实际在选取焊接元件时候不仅要知道元件名称还得知道元件的封装,这些工作一般是在原理图设计时就需要确定下来,如果Altium Designer中没有合适的封装需要参考用户手册进行绘制,相关绘制工作会在后面章节详细介绍。
1、元器件封装分类
元器件的封装大类上可以分为两大类:针脚式元件封装(直插封装)和表贴式封装(SMT)。直插封装器件在焊接时需要先将元器件针脚插入对应的焊盘通孔中,然后再给锡焊接。直插元件封装的焊盘和过孔贯穿整个电路板,所以其焊盘的属性对话框中PCB的属性必须为Multi Layer(多层)。SMT元件封装的焊盘只限于表面层,在其焊盘的属性对话框中Layer层属性必须为单一表面,如Top Layer或者Bottom Layer。
(1)直插封装:
双列直插封装,简称DIP(Dual In-line Package),如下图所示,DIP封装具有以下特点:适合于PCB的穿孔安装、易于对PCB布线、操作更方便。
DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封装式、塑料包封结构式和陶瓷低熔玻璃封装式)。
(2)SMT封装
常用的SMT封装有陶瓷无引线芯片载体封装LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier),如图1-2所示;
塑料有引线芯片载体封装PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier),其同LCCC封装类似,如下如图1-3所示;
小尺寸封装SOP(Small Outline Package),如下如1-4所示;
塑料四边引出扁平封装PQFP(Plastic Quad Flat Package),如下图1-5所示;
球栅阵列封装BGA(Ball Grid Array),如下图1-6所示;同PLCC或PQFP封装相比,BGA封装更加节省电路板的面积。
2.元器件封装编号
元器件封装的编号一般为元器件类型+焊盘距离(焊盘数)+元件外形尺寸,可以根据元件封装编号来判别元件封装的规格。比如AXIAL-0.4表示此元件封装为轴状的,两焊盘间的距离为400mil(约等于10mm);DIP16表示双排引脚的元件封装,两排共16个引脚;Altium Designer可以使用两种单位,即英制和公制,英制单位为inch(英寸),在Altium Designer中一般使用mil,即毫英寸,1/1000in;公制单位一般为mm(毫米),1inch为25.4mm,所以1mil为0.0254mm,实际使用中软件支持mil和mm两种单位切换。
1.1.3 铜膜导线
铜膜导线也称为铜膜走线,简称导线,用户连接各个焊盘,是印制电路板最重要的部分,印制电路板设计都是围绕如何布置导线来进行的。
与导线有关的另外一种线,常称之为飞线,即预拉线,飞线是在装入网表后系统根据规则自动生成的用来指引布线的一种连线。飞线与导线有本质的区别,飞线只是一种形式上的连线,它只是在形式上表现出各个焊盘间的连接关系,没有电气连接的意义;导线则是根据飞线指示的焊盘间的连接关系而布置的,是具有电气连接意义的连接线路。