1.线路图草图的绘制
排版设计并不是单纯地按照原理图连接起来,而应遵循一定的设计原则,合理地布局、布线,采取一定的抗干扰措施,使得电子设备整机安装方便,维修容易。无论是手工排版还是利用计算机布线排版,都要经过草图设计这一步骤。
(1)分析原理图分析原理图的目的,是为了在设计过程中掌握更大的主动性,分析应达到如下目的。
①理解原理图的功能原理,找出可能引起干扰的干扰源,并制定应采取的抑制措施。
②熟悉原理图中的每个元器件,掌握每个元器件的外形尺寸、封装形式、引线方式、排列顺序以及各管脚功能,确定发热元件所要安装的散热片的面积,以及确定哪些元器件安装在板上,哪些元器件安装在板外。
③确定印制板参数,根据线路的复杂程度来确定印制板应采取单面板还是双面板,根据元器件的尺寸、元器件在印制板上的安装方式、排列方式和印制板在整机内的安装方式,综合确定印制板的尺寸以及厚度等参数。
④确定对外连线方式,根据布置在面板、底板、侧板上的元器件的位置来具体确定。
(2)单面板的排版设计印制电路板的排版设计十分灵活,在实际排版中,通常应遵循以下原则。
①根据与面板、底板、侧板等的连接方式,确定有关的元器件在印制板上的具体位置,然后决定其他一般元件的布局。布局应均匀,有时为了排列美观和减少空间,可将具有相同性质的元器件布设在一起,由此可能会增加印制导线长度。
②元器件在板上的位置确定后,可开始布设印制导线,布设导线时,应尽量使走线短、少、疏,关键还应考虑在此基础上解决原理图中存在的交叉现象。在十分复杂的电路中,由于解决交叉现象而导致印制导线很长的情况,可能产生干扰,可用“飞线”来解决。
(3)正式排版草图的绘制这是为了制作照相底图而必须绘制的草图。绘制草图的要求是:版面尺寸、焊盘位置、印制导线的连接与布设,板上各孔的尺寸与位置均与实际印制板相同并标出,同时应注明线路板的技术要求。
技术要求包括:焊盘的内、外径;线宽;焊盘间距及公差;板料及板厚;板的外形尺寸及公差;板面镀层要求;板面助焊、阻焊要求等。
草图的具体绘制步骤如下。
①按草图尺寸取方格纸或坐标纸。
②画出版面轮廓尺寸,留出版面各工艺孔的位置空间,留出图纸技术要求说明的空间。
③用铅笔画出元器件外形轮廓,小型元件可不画轮廓,但应做到心中有数。
④标出焊盘的位置,勾画印制导线。
⑤复核无误后,擦掉外形轮廓,用绘图笔重描焊点及印制导线。
⑥标明焊盘尺寸、线宽,注明印制板的技术要求。
图的比例可根据印制板图形密度与精度按1,1、2:1、4:1等比例选取。
(4)双面板排版草图的设计与绘制双面板排版与单面板设计绘制过程相同,但还应考虑以下几点。
①元器件布设在一面,主要印制导线布设在另一面,两面印制导线应尽量避免平行布设,力求相互垂直,以减少干扰。
②两面印制导线最好绘制在两面,如在一面绘制,则应双色绘制,并注明对应层颜色。
③两面的焊盘应严格对应,可通过用针扎孔法来将一面焊盘中心引到另一面。
④在绘制元件面导线时,注意避让元件外壳、屏蔽罩等。
⑤两面彼此连接的印制线,需用金属化孔实现。
2.照相底图的绘制
照相底图是用来进行照相制版的比例精确的图纸,也叫黑白图,它是根据预先设计的布线草图绘制而成的。制作一块标准印制板,一般需绘制三种照相底图:导电图形底图,印制板表面阻焊层底图,标志印制板上所装完器件的位置及名称等文字符号的底图。对结构简单、元件较少的印制板或元器件有规则地排列的印制板,有时可将文字符号底图与导电图形合并,与导电图一起蚀刻在印制板上,或者干脆省略文字符号底图。
(1)绘制照相底图的要求
a.一般应绘制成与布线草图相同的照相底图,对要求高的场合,可适当放大比例。b.印制焊盘、导线均应按草图标志尺寸绘制。
c.应做到版面清洁,焊盘、导线光滑,无毛刺,同时应保证足够的安全间隙。d.应注明印制板的技术要求。
(2)绘制照相底图的方法
①手工绘制用墨汁在白铜版纸上绘制照相底图,方法简单,绘制灵活,缺点是导线宽度不均匀、效率较低。一般用于新产品研制及小批量生产或修理有缺陷的底图。
②手工贴图利用专用的图形符号和胶带,在贴图纸或聚醋薄膜上,依据布线草图贴出印制板的照相底图。
③底图的计算机绘制利用计算机对印制电路进行辅助设计,是目前印制电路板底图设计的主要方法,利用计算机绘制底图,不仅可以使底图更整洁、标准,而且能够解决手工布线时印制导线不能过细和较窄的间隙不易布线等问题,同时可彻底解决双面焊盘严格一一对应的问题,并且通过绘图仪可很方便地将黑白图绘制出来,还可通过磁盘对印制底图作永久性的保存。
印制底图的计算机辅助设计软件,包括早期的Smartwork软件包,Tango软件包,目前较为流行的Protel软件包、ORCAD软件包等。
④光绘使用计算机和光绘仪,直接绘制出原版底图,光绘的精确度较高,但设备价格较贵。
除线路图外,还有其他几种印制板加工图。根据印制板的种类和加工要求,绘制时可以包括一两种或全部。
3.机械加工图-
外形尺寸及定位要求高的印制板应绘制单独的机械加工图,标明印制板的外形尺寸;孔位、孔径及形位公差;使用材料;工艺要求以及其他说明。
绘制机械加工图时应注意以下两点。
①机械加工图应严格按机械图的标准要求绘制,尺寸公差应符合有关标准。
②机械加工图通常采用和导电图形相同的比例,如果采用其他比例则需明确标出。
4.字符标记图
为了装配和维修方便,常将元器件标记、图形或字符印制到印制板上,其原图称为字符标记图,因为常采用丝印的方法,所以也称丝印图。
丝印图字符、图形没有统一标准,手工绘制时可按习惯绘制,采用CAD时,凡元件库中的元器件均包含丝印图形和字符,可通过制版照相或光绘获得底片。
丝印图的比例、绘图要求与线路图相同,丝印图可印在元件面上,也可两面都印。
5.阻焊图
采用机器焊接PCB时,为防止焊锡在非焊盘区桥接而在印制板焊点以外的区域印制一层阻止锡焊的涂层(绝缘耐锡焊涂料)或干膜,这种印制底图称为阻焊图,由印制板上与全部焊点形状对应,略大于焊盘的图形构成。
阻焊图可手工绘制,采用CAD时可启动生成标准阻焊图,获得底片方式与线路图一致。
6.印制板加工技术要求
设计者将图纸或设计图备份交给制版厂家时,需提供附加技术说明,一般统称技术要求。技术要求通常写在加工图上,对于简单图也可直接写到线路图或加工合同中。
技术要求必须包括外形尺寸及误差、板材、板厚、图纸比例、孔径及误差、镀层要求、涂层(助焊剂和阻焊层)要求等。