PCB于1936年誕生，美國(guó)于1943年將該技術(shù)大量使用于軍用收音機(jī)內(nèi);自20世紀(jì)50年代中期起，PCB技術(shù)開(kāi)始被廣泛采用。目前，PCB已然成為“電子產(chǎn)品之母”，其應(yīng)用幾乎滲透于電子產(chǎn)業(yè)的各個(gè)終端領(lǐng)域中，包括計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、國(guó)防軍工、航天航空等諸多領(lǐng)域。

PCB從單層發(fā)展到雙面、多層和撓性，并且仍舊保持著各自的發(fā)展趨勢(shì)。由于不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展，不斷縮小體積、減少成本、提高性能，使得印制板在未來(lái)電子設(shè)備的發(fā)展工程中，仍然保持著強(qiáng)大的生命力。

下面來(lái)看一下具體的pcb板設(shè)計(jì)流程。

一、電路板設(shè)計(jì)的預(yù)先準(zhǔn)備工作

1、繪制原理圖，并且生成對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。已有了網(wǎng)絡(luò)表情況下也可以不進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，直接進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

2、手工更改網(wǎng)絡(luò)表 將一些元件的固定用腳等原理圖上沒(méi)有的焊盤(pán)定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上。將一些原理圖和PCB封裝庫(kù)中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫(kù)中的一致，特別是二、三極管等。

二、pcb板設(shè)計(jì)流程畫(huà)出自己定義的非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫(kù)

建議將自己所畫(huà)的器件都放入一個(gè)自己建立的PCB 庫(kù)專用設(shè)計(jì)文件。

三、設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境和繪制印刷電路的板框含中間的鏤空等。

1、進(jìn)入PCB系統(tǒng)后的第一步就是設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型，板層參數(shù)，布線參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認(rèn)值，而且這些參數(shù)經(jīng)過(guò)設(shè)置之后，符合個(gè)人的習(xí)慣，以后無(wú)須再去修改。

2、規(guī)劃電路版，主要是確定電路板的邊框，包括電路板的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當(dāng)大小的焊盤(pán)。對(duì)于3mm 的螺絲可用6.5~8mm 的外徑和3.2~3.5mm 內(nèi)徑的焊盤(pán)。

四、打開(kāi)所有要用到的PCB 庫(kù)文件后，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件和修改零件封裝

這一步是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)表是PCB自動(dòng)布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計(jì)與電路版設(shè)計(jì)的接口，只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后，才能進(jìn)行電路板的布線。在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，零件的封裝可能被遺忘，但可以在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)情況來(lái)修改或補(bǔ)充零件的封裝。

五、布置零件封裝的位置，也稱零件布局

Protel99可以進(jìn)行自動(dòng)布局,也可以進(jìn)行手動(dòng)布局。如果進(jìn)行自動(dòng)布局，運(yùn)行"Tools"下面的"Auto Place",用這個(gè)命令，你需要有足夠的耐心。布線的關(guān)鍵是布局，多數(shù)設(shè)計(jì)者采用手動(dòng)布局的形式。用鼠標(biāo)選中一個(gè)元件，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖住這個(gè)元件到達(dá)目的地，放開(kāi)左鍵，將該元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項(xiàng)包含自動(dòng)選擇和自動(dòng)對(duì)齊。使用自動(dòng)選擇方式可以很快地收集相似封裝的元件，然后旋轉(zhuǎn)、展開(kāi)和整理成組，就可以移動(dòng)到板上所需位置上了。當(dāng)簡(jiǎn)易的布局完成后，使用自動(dòng)對(duì)齊方式整齊地展開(kāi)或縮緊一組封裝相似的元件。

注意：零件布局，應(yīng)當(dāng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)散熱、電磁干擾、將來(lái)布線的方便性等方面綜合考慮。先布置與機(jī)械尺寸有關(guān)的器件，并鎖定這些器件，然后是大的占位置的器件和電路的核心元件，再是外圍的小元件。

六、pcb板設(shè)計(jì)流程中要根據(jù)情況再作適當(dāng)調(diào)整然后將全部器件鎖定

假如板上空間允許則可在板上放上一些類似于實(shí)驗(yàn)板的布線區(qū)。對(duì)于大板子，應(yīng)在中間多加固定螺絲孔。板上有重的器件或較大的接插件等受力器件邊上也應(yīng)加固定螺絲孔，有需要的話可在適當(dāng)位置放上一些測(cè)試用焊盤(pán)，最好在原理圖中就加上。將過(guò)小的焊盤(pán)過(guò)孔改大，將所有固定螺絲孔焊盤(pán)的網(wǎng)絡(luò)定義到地或保護(hù)地等。

放好后用VIEW3D 功能察看一下實(shí)際效果，存盤(pán)，打樣。

七、布線規(guī)則設(shè)置

布線規(guī)則是設(shè)置布線的各個(gè)規(guī)范(象使用層面、各組線寬、過(guò)孔間距、布線的拓樸結(jié)構(gòu)等部分規(guī)則，可通過(guò)Design-Rules 的Menu 處從其它板導(dǎo)出后，再導(dǎo)入這塊板)這個(gè)步驟不必每次都要設(shè)置，按個(gè)人的習(xí)慣，設(shè)定一次就可以。 選Design-Rules 一般需要重新設(shè)置以下幾點(diǎn):

1、安全間距(Routing標(biāo)簽的Clearance Constraint)

它規(guī)定了板上不同網(wǎng)絡(luò)的走線焊盤(pán)過(guò)孔等之間必須保持的距離。一般板子可設(shè)為0.254mm，較空的板子可設(shè)為0.3mm，較密的貼片板子可設(shè)為0.2-0.22mm，極少數(shù)印板加工廠家的生產(chǎn)能力在0.1-0.15mm，假如能征得他們同意你就能設(shè)成此值。0.1mm 以下是絕對(duì)禁止的。

2、走線層面和方向(Routing標(biāo)簽的Routing Layers)

此處可設(shè)置使用的走線層和每層的主要走線方向。請(qǐng)注意貼片的單面板只用頂層，直插型的單面板只用底層，但是多層板的電源層不是在這里設(shè)置的(可以在Design-Layer Stack Manager中，點(diǎn)頂層或底層后，用Add Plane 添加，用鼠標(biāo)左鍵雙擊后設(shè)置，點(diǎn)中本層后用Delete 刪除)，機(jī)械層也不是在這里設(shè)置的(可以在Design-Mechanical Layer 中選擇所要用到的機(jī)械層，并選擇是否可視和是否同時(shí)在單層顯示模式下顯示)。

機(jī)械層1　一般用于畫(huà)板子的邊框;

機(jī)械層3　一般用于畫(huà)板子上的擋條等機(jī)械結(jié)構(gòu)件;

機(jī)械層4　一般用于畫(huà)標(biāo)尺和注釋等，具體可自己用PCB Wizard 中導(dǎo)出一個(gè)PCAT結(jié)構(gòu)的板子看一下

3、過(guò)孔形狀(Routing標(biāo)簽的Routing Via Style)

它規(guī)定了手工和自動(dòng)布線時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)孔的內(nèi)、外徑，均分為最小、最大和首選值，其中首選值是最重要的，下同。

4、走線線寬(Routing標(biāo)簽的Width Constraint)

它規(guī)定了手工和自動(dòng)布線時(shí)走線的寬度。整個(gè)板范圍的首選項(xiàng)一般取0.2-0.6mm，另添加一些網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)組(Net Class)的線寬設(shè)置，如地線、+5 伏電源線、交流電源輸入線、功率輸出線和電源組等。網(wǎng)絡(luò)組可以事先在Design-Netlist Manager中定義好，地線一般可選1mm 寬度，各種電源線一般可選0.5-1mm 寬度，印板上線寬和電流的關(guān)系大約是每毫米線寬允許通過(guò)1安培的電流，具體可參看有關(guān)資料。當(dāng)線徑首選值太大使得SMD 焊盤(pán)在自動(dòng)布線無(wú)法走通時(shí)，它會(huì)在進(jìn)入到SMD 焊盤(pán)處自動(dòng)縮小成最小寬度和焊盤(pán)的寬度之間的一段走線，其中Board 為對(duì)整個(gè)板的線寬約束，它的優(yōu)先級(jí)最低，即布線時(shí)首先滿足網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)組等的線寬約束條件。下圖為一個(gè)實(shí)例

5、pcb板設(shè)計(jì)流程中敷銅連接形狀的設(shè)置(Manufacturing標(biāo)簽的Polygon Connect Style)

建議用Relief Connect 方式導(dǎo)線寬度Conductor Width 取0.3-0.5mm 4 根導(dǎo)線45 或90 度。

其余各項(xiàng)一般可用它原先的缺省值，而象布線的拓樸結(jié)構(gòu)、電源層的間距和連接形狀匹配的網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度等項(xiàng)可根據(jù)需要設(shè)置。

選Tools-Preferences，其中Options 欄的Interactive Routing 處選Push Obstacle (遇到不同網(wǎng)絡(luò)的走線時(shí)推擠其它的走線，Ignore Obstacle為穿過(guò)，Avoid Obstacle 為攔斷)模式并選中Automatically Remove (自動(dòng)刪除多余的走線)。Defaults 欄的Track 和Via 等也可改一下，一般不必去動(dòng)它們。

在不希望有走線的區(qū)域內(nèi)放置FILL 填充層，如散熱器和臥放的兩腳晶振下方所在布線層，要上錫的在Top 或Bottom Solder 相應(yīng)處放FILL。

布線規(guī)則設(shè)置也是印刷電路版設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一，需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

八、自動(dòng)布線和手工調(diào)整

1、點(diǎn)擊菜單命令A(yù)uto Route/Setup 對(duì)自動(dòng)布線功能進(jìn)行設(shè)置

選中除了Add Testpoints 以外的所有項(xiàng)，特別是選中其中的Lock All Pre-Route 選項(xiàng)，Routing Grid 可選1mil 等。自動(dòng)布線開(kāi)始前PROTEL 會(huì)給你一個(gè)推薦值可不去理它或改為它的推薦值，此值越小板越容易100%布通，但布線難度和所花時(shí)間越大。

2、點(diǎn)擊菜單命令A(yù)uto Route/All 開(kāi)始自動(dòng)布線

假如不能完全布通則可手工繼續(xù)完成或UNDO 一次(千萬(wàn)不要用撤消全部布線功能，它會(huì)刪除所有的預(yù)布線和自由焊盤(pán)、過(guò)孔)后調(diào)整一下布局或布線規(guī)則，再重新布線。完成后做一次DRC，有錯(cuò)則改正。布局和布線過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)原理圖有錯(cuò)則應(yīng)及時(shí)更新原理圖和網(wǎng)絡(luò)表，手工更改網(wǎng)絡(luò)表(同第一步)，并重裝網(wǎng)絡(luò)表后再布。

3、對(duì)布線進(jìn)行手工初步調(diào)整

需加粗的地線、電源線、功率輸出線等加粗，某幾根繞得太多的線重布一下，消除部分不必要的過(guò)孔，再次用VIEW3D 功能察看實(shí)際效果。手工調(diào)整中可選Tools-Density Map 查看布線密度，紅色為最密，黃色次之，綠色為較松，看完后可按鍵盤(pán)上的End 鍵刷新屏幕。紅色部分一般應(yīng)將走線調(diào)整得松一些，直到變成黃色或綠色。

九、切換到單層顯示模式下(點(diǎn)擊菜單命令Tools/Preferences，選中對(duì)話框中Display欄的Single Layer Mode)

將每個(gè)布線層的線拉整齊和美觀。手工調(diào)整時(shí)應(yīng)經(jīng)常做DRC，因?yàn)橛袝r(shí)候有些線會(huì)斷開(kāi)而你可能會(huì)從它斷開(kāi)處中間走上好幾根線，快完成時(shí)可將每個(gè)布線層單獨(dú)打印出來(lái)，以方便改線時(shí)參考，其間也要經(jīng)常用3D顯示和密度圖功能查看。

最后取消單層顯示模式，存盤(pán)。

十、如果器件需要重新標(biāo)注可點(diǎn)擊菜單命令Tools/Re-Annotate 并選擇好方向后，按OK鈕。

并回原理圖中選Tools-Back Annotate 并選擇好新生成的那個(gè)*.WAS 文件后，按OK 鈕。原理圖中有些標(biāo)號(hào)應(yīng)重新拖放以求美觀，全部調(diào)完并DRC 通過(guò)后，拖放所有絲印層的字符到合適位置。

注意字符盡量不要放在元件下面或過(guò)孔焊盤(pán)上面。對(duì)于過(guò)大的字符可適當(dāng)縮小，DrillDrawing 層可按需放上一些坐標(biāo)(Place-Coordinate)和尺寸((Place-Dimension)。

最后再放上設(shè)計(jì)版本號(hào)、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工編號(hào)等信息。。

十一、pcb板設(shè)計(jì)流程中對(duì)所有過(guò)孔和焊盤(pán)補(bǔ)淚滴

補(bǔ)淚滴可增加它們的牢度，但會(huì)使板上的線變得較難看。順序按下鍵盤(pán)的S 和A 鍵(全選)，再選擇Tools-Teardrops，選中General 欄的前三個(gè)，并選Add 和Track 模式，如果你不需要把最終文件轉(zhuǎn)為PROTEL 的DOS 版格式文件的話也可用其它模式，后按OK 鈕。完成后順序按下鍵盤(pán)的X 和A 鍵(全部不選中)。對(duì)于貼片和單面板一定要加。

十二、放置覆銅區(qū)

將設(shè)計(jì)規(guī)則里的安全間距暫時(shí)改為0.5-1mm 并清除錯(cuò)誤標(biāo)記，選Place-Polygon Plane 在各布線層放置地線網(wǎng)絡(luò)的覆銅(盡量用八角形，而不是用圓弧來(lái)包裹焊盤(pán)).

設(shè)置完成后，再按OK 扭，畫(huà)出需覆銅區(qū)域的邊框，最后一條邊可不畫(huà)，直接按鼠標(biāo)右鍵就可開(kāi)始覆銅。它缺省認(rèn)為你的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間始終用一條直線相連，電路頻率較高時(shí)可選Grid Size 比Track Width 大，覆出網(wǎng)格線。

相應(yīng)pcb設(shè)計(jì)流程放置其余幾個(gè)布線層的覆銅，觀察某一層上較大面積沒(méi)有覆銅的地方，在其它層有覆銅處放一個(gè)過(guò)孔，雙擊覆銅區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)并選擇一個(gè)覆銅后，直接點(diǎn)OK，再點(diǎn)Yes 便可更新這個(gè)覆銅。幾個(gè)覆銅多次反復(fù)幾次直到每個(gè)覆銅層都較滿為止。將設(shè)計(jì)規(guī)則里的安全間距改回原值。