第5章PCB设计预备知识 内容提要：  印制电路板的结构及功能  PCB制造工艺  PCB的名称定义  PCB板层  元件封装技术  电路板形状及尺寸定义  印制电路板设计的一般原则  电路板测试 目的： PCB印制是整个工程的最终目的。由于要满足PCB功能上的需要，电路板的设计需要符合诸多设计规则，否则在实践中会产生如干扰、散热等诸多问题。本章将对PCB设计中的名词、常识以及部分界面进行介绍。 PCB是Printed Circuit Board的英文缩写，即印制电路板。通常把在绝缘材料上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形，称为印制电路。而在绝缘基材上提供元件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制电路板，也称为印制板或印制电路板。 印制电路板的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质制作而成。在表面可以看到的细小线路是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部分被蚀刻处理掉，留下来的部分就变成网状的细小线路了，这些线路被称作导线或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。 印制电路板应用到各种电子设备中，如电子玩具、手机、计算机等，只要有集成电路等电子元件，为了它们之间的电气互联，都会使用印制电路板。 5.1印制电路板的构成及其基本功能 5.1.1印制电路板的构成 如图51所示，一块完整的印制电路板主要由以下几部分构成。  绝缘基材： 一般由酚醛纸基、环氧纸基或环氧玻璃布制成。  铜箔面： 铜箔面为电路板的主体，它由裸露的焊盘和被绿油覆盖的铜箔电路组成，焊盘用于焊接电子元件。  阻焊层： 用于保护铜箔电路，由耐高温的阻焊剂制成。  字符层： 用于标注元件的编号和符号，便于印制电路板加工时的电路识别。  孔： 用于基板加工、元件安装、产品装配以及不同层面的铜箔电路之间的连接。 图51一块完整的印制电路板 PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外印刷上一层丝网印刷面。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的)，以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面。 5.1.2印制电路板的功能——提供机械支撑 印制电路板为集成电路等各种电子元件固定、装配提供了机械支撑，如图52所示。 图52印制电路板为元件提供机械支撑 5.1.3印制电路板的功能——实现电气连接或电绝缘 印制电路板实现了集成电路等各种电子元件之间的布线和电气连接，如图53所示。 印制电路板也实现了集成电路等各种电子元件之间的电绝缘。 5.1.4印制电路板的其他功能 印制电路板为自动装配提供阻焊图形，同时也为元件的插装、检查、维修提供识别字符和图形，如图54所示。 图53实现电气连接 图54提供识别字符 5.2PCB制造工艺流程 5.2.1菲林底版 菲林底版是印制电路板生产的前导工序。在生产某一种印制电路板时，印制板的每种导电图形(信号层电路图形和地、电源层图形)和非导电图形(阻焊图形和字符)至少都应有一张菲林底片。菲林底版在印制板生产中的用途如下： 图形转移中的感光掩膜图形，包括线路图形和光致阻焊图形； 网印工艺中的丝网模板的制作，包括阻焊图形和字符； 机加工(钻孔和外型铣)数控机床编程依据及钻孔参考。 5.2.2基板材料 覆铜箔层压板(Copper Clad Laminates，CCL)简称覆铜箔板或覆铜板，是制造印制电路板(以下简称PCB)的基板材料。目前最广泛应用的蚀刻法制成的PCB，就是在覆铜箔板上有选择地进行蚀刻，最终得到所需的线路的图形。 覆铜箔板在整个印制电路板上，主要担负着导电、绝缘和支撑3个方面的功能。 5.2.3拼版及光绘数据生成 PCB设计完成后，因为PCB板形太小，不能满足生产工艺要求，或者一个产品由几块PCB组成，这样就需要把若干小板拼成一个面积符合生产要求的大板，或者将一个产品所用的多个PCB拼在一起，此道工序即为拼版。 拼版完成后，用户需生成光绘图数据。PCB板生产的基础是菲林底版。早期制作菲林底版时，需要先制作出菲林底图，然后再利用底图进行照相或翻版。随着计算机技术的发展，印制板CAD技术得到极大的进步，印制板生产工艺水平也不断向多层、细导线、小孔径、高密度方向迅速提高，原有的菲林制版工艺已无法满足印制板的设计需要，于是出现了光绘技术。使用光绘机可以直接将CAD设计的PCB图形数据文件送入光绘机的计算机系统，控制光绘机利用光线直接在底片上绘制图形。然后经过显影、定影得到菲林底版。 光绘图数据的产生，是将CAD软件产生的设计数据转化称为光绘数据(多为Gerber数据)，经过CAM系统进行修改、编辑，完成光绘预处理(拼版、镜像等)，使之达到印制板生产工艺的要求。然后将处理完的数据送入光绘机，由光绘机的光栅(Raster)图像数据处理器转换成为光栅数据，此光栅数据通过高倍快速压缩还原算法发送至激光光绘机，完成光绘。 5.3PCB中的名称定义 5.3.1导线 原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部分被蚀刻处理掉，留下来的部分就变成网状的细小线路了，这些线路被称作导线或称布线，如图55所示。 5.3.2ZIF插座 为了将零件固定在PCB上面，将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB(单面板)上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。因此就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。其中，PCB的正面被称为零件面，而PCB反面被称为焊接面。如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意拆装。ZIF(Zero Insertion Force，零插拔力)插座可以让零件轻松插进插座，也可以拆下来。ZIF插座如图56所示。 图55导线 图56ZIF插座 5.3.3边接头 图57边接头 如果要将两块PCB相互连结，一般都会用到俗称“金手指”的边接头(edge connector)。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部分。通常连接时，将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB合适的插槽上(一般叫作扩充槽)。在计算机中，显示卡、声卡等都是借着金手指来与主机板连接的。边接头如图57所示。 5.4PCB板层 5.4.1PCB分类 1. 单面板 在最基本的PCB上，元件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以就称这种PCB为单面板(Singlesided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面，所以布线间不能交叉，而必须绕独立的路径)，所以只有早期的电路才使用这类板子。 2. 双面板(DoubleSided Board) 这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫作导孔(Via)。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面)，它更适合用在比单面板更复杂的电路上。双面板实例如图58所示。 图58双面板 3. 多层板(MultiLayer Board) 为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后粘牢(压合)。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4~8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都会紧密结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果仔细观察主机板，也许可以看出来。 刚刚提到的导孔，如果应用在双面板上，那么一定都是打穿整个板子。不过在多层板中，如果只想连接其中一些线路，那么使用导孔可能会浪费一些其他层的线路空间。埋孔(Buried vias)和盲孔(Blind vias)技术可以避免这个问题，因为它们只需穿透其中几层。盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，无须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。 在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。所以将各层分类为信号层(Signal)、电源层(Power)或是地线层(Ground)。如果PCB上的零件需要不同的电源供应，通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层。 5.4.2Altium Designer中的板层管理 PCB板层结构的相关设置及调整，是通过如图59所示的Layer Stack Manager(层叠管理器)对话框来完成的。 图59“层叠管理器”对话框 图510“设计”→“层叠管 理器”菜单命令 首先选择“文件”→“新的”→PCB命令，接下来要打开Layer Stack Manager(层叠管理器)对话框可以采用以下两种方式。为了适应软硬板，Altium Designer 19可以进行多个叠层的设定。Altium Designer 19的层叠管理器对于各个层的设定做了优化，使得可设置的内容变得更加详细而操作更加简单。在Material栏中可以对层的材质进行预定，完成预定以后便可在层叠管理器中直接使用。对于过孔和背钻Altium Designer 19中做了可视化的处理。 (1) 执行“设计”→“层叠管理器”菜单命令，如图510所示。 (2) 在编辑环境中内按O键，在弹出的菜单中执行“层叠管理器”命令。 执行上述命令后将弹出两部分内容，如图511所示。 单击下方Impendance标签页，弹出阻抗设置界面如图512所示。此处例示的线宽等参数均为默认添加的值，读者可根据需要自行修改宽度等内容。Altium Designer 19对于高速电路多层板的阻抗计算进行了优化，支持更复杂的阻抗计算公式。同时也支持了差分线的阻抗计算。 单击下方Via Types标签页，弹出过孔设置界面如图513所示。此处例示为默认添加的模式，读者可根据需要自行修改过孔的宽度占比等内容。由图513可以看出该过孔的位置与左侧层相对，这也就是Altium Designer 19做出的可视化处理。 图511层叠管理器内容 图512阻抗设置界面 图513过孔设置界面 5.5Altium Designer中的分层设置 Altium Designer为用户提供了多个工作层，板层标签用于切换PCB工作的层面，所选中的板层的颜色将显示在最前端。在PCB编辑环境中，按O键后执行“板层及颜色(视图选项)”命令，可打开View Configuration对话框，如图514所示。 图514“视图配置”对话框 在该对话框中，可以设置某一层板的颜色与显示与否，以及某一功能的显示与否。同时可以设置Layer Sets即层合集，从而使得操作更加方便。单击Import按钮可以导入已设定好的层合集，如图515所示。 图515Import Layer Sets From File对话框 Altium Designer提供的工作层主要有以下几种。 1. 信号层 Altium Designer提供了32个信号层，分别为Top layer(顶层)、MidLayer1(中间层1)~MidLayer30(中间层30)和Bottom layer(底层)。信号层主要用于放置元件 (顶层和底层)和走线。 2. 内平面 Altium Designer提供了16个内平面层，分别为Internal Plane1(内平面层第一层)~Internal Plane16(内平面层第十六层)，内平面层主要用于布置电源线和地线网络。 3. 机械层 Altium Designer提供了16个机械层，分别为Mechanical1(机械层第一层)~Mechanical16(机械层第十六层)，机械层一般用于放置有关制板和装配方法的指示性信息，如电路板轮廓、尺寸标记、数据资料、过孔信息、装配说明等信息。制作PCB时，系统默认的机械层为1层。 4. 掩膜层 Altium Designer提供了4个掩膜层，分别为Top Paste(顶层锡膏防护层)、Bottom Paste (底层锡膏防护层)、Top Solder (顶层阻焊层)和Bootom Solder (底层阻焊层)。 5. 丝印层 Altium Designer提供了2个丝印层，分别为Top Overlay(顶层丝印层)和 Bottom Overlay(底层丝印层)。丝印层主要用于绘制元件的外形轮廓、放置元件的编号、注释字符或其他文本信息。 6. 其他层 Drill Guide(钻孔说明)和Drill Drawing(钻孔视图)： 用于绘制钻孔图和钻孔的位置。 KeepOut Layer(禁止布线层)： 用于定义元件布线的区域。 MultiLayer(多层)： 焊盘与过孔都要设置在多层上，如果关闭此层，焊盘与过孔就无法显示出来。 5.6元件封装技术 5.6.1元件封装的具体形式 元件封装分为插入式封装和表面粘贴式封装。其中将零件安置在板子的一面，并将接脚焊在另一面上，这种技术称为插入式(Through Hole Technology，THT)封装； 而接脚是焊在与零件同一面，不用为每个接脚的焊接而在PCB上钻洞，这种技术称为表面粘贴式(Surface Mounted Technology，SMT)封装。使用THT封装的元件需要占用大量的空间，并且要为每只接脚钻一个洞，因此它们的接脚实际上占用了两面的空间，而且焊点也比较大； SMT元件也比THT元件要小，因此使用SMT技术的PCB板上零件要密集很多； SMT封装元件也比THT元件要便宜，所以现今的PCB上大部分都是SMT。但THT元件和SMT元件比起来，与PCB连接的构造比较好。 元件封装的具体形式如下。 1. SOP/SOIC封装 SOP是英文Small Outline Package的缩写，即小外形封装。SOP封装技术由菲利浦公司开发，以后逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。SOJ14封装如图516所示。 2. DIP封装 DIP是英文Double Inline Package的缩写，即双列直插式封装。其属于插装式封装，引脚从封装两侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。DIP是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC、存储器LSI及微机电路。DIP14封装如图517所示。 3. PLCC封装 PLCC是英文为Plastic Leaded Chip Carrier的缩写，即塑封J引线封装。PLCC封装方式，外形呈正方形，四周都有引脚，外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，具有外形尺寸小、可靠性高的优点。PLCC20封装如图518所示。 图516SOJ14封装 图517DIP14封装 图518PLCC20封装 4. TQFP封装 TQFP是英文Thin Quad Flat Package的缩写，即薄塑封四角扁平封装。TQFP工艺能有效利用空间，从而降低印制电路板空间大小的要求。由于缩小了高度和体积，这种封装工艺非常适合对空间要求较高的应用，如PCMCIA卡和网络元件。 5. PQFP封装 PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的缩写，即塑封四角扁平封装。PQFP封装的芯片引脚之间距离很小，引脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式。PQFP84(N)封装如图519所示。 6. TSOP封装 TSIP是英文Thin Small Outline Package的缩写，即薄型小尺寸封装。TSOP内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚，TSOP适合用SMT技术在PCB上安装布线，适合高频应用场合，操作比较方便，可靠性也比较高。TSOP8×14封装如图520所示。 图519PQFP84(N)封装 图520TSOP8×14封装 7. BGA封装 BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写，即球栅阵列封装。BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了，但引脚间距并没有减小，反而增加了，从而提高了组装成品率； 虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能； 厚度和重量都较以前的封装技术有所减少； 寄生参数减小，信号传输延时小，使用频率大大提高； 组装可用共面焊接，可靠性高。BGA10.25.1.5封装如图521所示。 5.6.2Altium Designer中的元件及封装 Altium Designer中提供了许多元件模型极其封装形式，如电阻、电容、二极管、三极管等。 1. 电阻 电阻是电路中最常用的元件，如图522所示。 图521BGA10251.5封装 图522电阻 Altium Designer中的电阻的标识为Res1、Res2、Res semi等，其封装属性为AXIAL系列。而AXIAL的中文含义就是轴状的。Altium Designer中电阻如图523所示。 Altium Designer中提供的电阻封装AXIAL系列如图524所示。 图523Altium Designer中的电阻 图524Altium Designer中的电阻封装AXIAL系列 图524中所列出的电阻封装为AXIAL 0.3、AXIAL 0.4及AXIAL 0.5，其中0.3是指该电阻在印制电路板上焊盘间的间距为300mil，0.4是指该电阻在印制电路板上焊盘间的间距为400mil，以此类推。 2. 电位器 电位器实物如图525所示。 Altium Designer中的电阻的标识为RPOT等，其封装属性为VR系列。Altium Designer中的电位器如图526所示。 Altium Designer中提供的电位器封装VR系列如图527所示。 3. 电容(无极性电容) 电路中的无极性电容元件如图528所示。 图525电位器 图526Altium Designer中的电位器 图527Altium Designer中电位器和 抽头电阻封装VR系列 图528无极性电容 Altium Designer中无极性电容的标识为CAP等，其封装属性为RAD系列。Altium Designer中的电容如图529所示。 Altium Designer中提供的无极性电容封装如图530所示。图中左侧为Cap的封装RAD0.3，右侧为Cap2的封装CAPR54X5。其中0.3是指该电阻在印制电路板上焊盘间的间距为300mil，以此类推。 图529Altium Designer中的无极性电容 图530无极性电容封装RAD系列 4. 极性电容 电路中的极性电容元件(如电解电容)如图531所示。 Altium Designer中电解电容的标识为CAP POL，其封装属性为RB系列。Altium Designer中的电解电容如图532所示。 图531电解电容 图532Altium Designer中的电解电容 Altium Designer中提供的电解电容封装如图533所示。图中从左到右分别为RB7.615、POLAR0.8和C0805。其中RB7.615中的15表示焊盘间的距离是15mm，同理可推知其他。 图533电解电容封装RB系列 5. 二极管 二极管的种类比较多，其中常用的有整流二极管1N4001和开关二极管1N4148，如图534所示。 Alitum Designer中二极管的标识为DIODE(普通二极管)、D Schottky(肖特基二极管)、D Tunnel(隧道二极管)、D Varactor(变容二极管)及DIODE Zener(稳压二极管)，其封装属性为DIODE系列。Altium Designer中的二极管如图535所示。 图534二极管 图535Alitum Designer中的二极管 Altium Designer中提供的二极管封装DIODE系列如图536所示。 图536中从左到右依次为： DIODE0.4、DIODE0.7。其中DIODE0.4中的0.4表示焊盘间距400mil； 而DIODE0.7中的0.7表示焊盘间距700mil。后缀数字越大，表示二极管的功率越大。 对于发光二极管，Altium Designer中的标识符为LED，元件符号如图537所示。 图536二极管封装DIODE系列 图537Altium Designer中的发光二极管 通常发光二极管使用Atlium Designer中提供的LED0、LED1封装，如图538所示。 6. 三极管 三极管分为PNP型和NPN型，三极管的三个引脚分别为E、B和C，如图539所示。 图538发光二极管封装 图539三极管 Altium Designer中三极管的标识为NPN、PNP，其封装属性为TO系列。Altium Designer中的三极管如图540所示。 Altium Designer中2N3904与2N3906的三极管封装TO92A，如图541所示。 图540Altium Designer中的三极管 图541三极管封装形式 7. 集成IC电路 常用的集成电路IC如图542所示。 图542常用的集成电路IC 集成电路IC有双列直插封装形式DIP，也有单排直插封装形式SIP。Altium Designer中的常用集成电路如图543所示。 Atlium Designer中提供的集成电路IC封装DIP、SIP系列如图544所示，其中上方的是SIP封装形式，下方的是DIP封装形式。 图543Atlium Designer中的常用集成电路形式 图544集成电路IC封装DIP、SIP系列 8. 单排多针插座 单排多针插座的实物如图545所示。Altium Designer单排多针插座标称为Header，Altium Deisnger中的单排多针插座元件如图546所示。 图545单排多针插座 图546Altium Designer中的单排多针插座元件 Header后的数字表示单排插座的针数，如Header 12，即为12脚单排插座。 Altium Designer中提供的单排多针插座封装为SIP系列，如图547所示。 图547单排多针插座封装形式 9. 整流桥 整流桥的实物如图548所示。 Altium Designer整流桥标称为Bridge，Altium Designer中的整流桥元件如图549所示。 图548整流桥 图549Altium Designer中提供的整流桥元件 Altium Designer中提供的整流桥封装为D系列，如图550所示。 10. 数码管 数码管的实物如图551所示。Altium Designer数码管标称为Dpy Amber，Altium Designer中的数码管元件如图552所示。 Altium Designer中提供的数码管封装为LEDDIP系列，如图553所示。 图550整流桥D38封装和整流桥D46_6A封装 图551数码管实物 图552数码管元件 图553数码管封装形式 5.6.3元件引脚间距 元件不同，其引脚间距也不相同。大多数引脚间距都是100mil(2.54mm)的整数倍。在PCB设计中必须准确测量元件的引脚间距，因为它决定着焊盘放置间距。通常对于非标准元件的引脚间距，用户可使用游标卡尺进行测量。 焊盘间距是根据元件引脚间距来确定的。而元件间距有软尺寸和硬尺寸之分。软尺寸是指基于引脚能够弯折的元件，如电阻、电容、电感等，如图554所示。 图554引脚间距为软尺寸的元件 图555引脚间距为硬尺寸的元件 因引脚间距为软尺寸的元件引脚可弯折，故设计该类元件的焊盘孔距比较灵活。而硬尺寸是基于引脚不能弯折的元件，如排阻、三极管、集成IC元件，如图555所示。 由于其引脚不可弯折，因此其对焊盘孔距要求相当准确。 5.7电路板形状及尺寸定义 电路板的尺寸的设置直接影响电路板成品的质量。当PCB板尺寸过大时，必然造成印制线路长，而导致阻抗增加，致使电路的抗噪声能力下降，成本也增加； 若PCB板尺寸过小，则导致PCB板的散热不好，且印制线路密集，必然使邻近线路易受干扰。因此电路板的尺寸定义应引起设计者的重视。通常PCB外形及尺寸应根据设计的PCB在产品中的位置、空间的大小、形状以及与其他部件的配合来确定。 5.7.1根据安装环境设置电路板形状及尺寸 当设计的电路板有具体的安装环境时，用户需要根据实际的安装环境设置电路的形状及尺寸。例如，设计并行下载电路，并行下载电路的安装环境如图556所示。 图556并行下载电缆 并行下载电路板需要根据其安装环境设置其形状及尺寸。并行下载电路板设计如图557所示。 5.7.2布局布线后定义电路板尺寸 当电路板的尺寸及形状没有特别要求时，可在完成布局布线后，再定义板框。如图558所示，电路没有具体的板框尺寸及形状要求，因此用户可先根据电路功能进行布局布线。 布局布线后，用户可根据布线结果绘制板框，结果如图559所示。 图557并行下载电路板设计 图558先进行布局布线操作 图559布局布线后绘制板框 5.8印制电路板设计的一般原则 在PCB的设计过程中，需要遵守一定的布线、布局规则，不满足规则的设计可能会导致不满足原本的设计要求，甚至无法实现设计功能。下面对PCB设计过程中常用的设计要求进行介绍。 5.8.1PCB导线 在PCB设计中，用户应注意PCB走线的长度、宽度、走线间的间距。 1. 导线长度 PCB制板设计中走线应尽量短。 2. 导线宽度 PCB导线宽度与电路电流承载值有关，一般导线越宽，承载电流的能力越强。因此在布线时，应尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是： 地线>电源线>信号线，通常信号线宽为： 0.2~0.3mm(8~12mil)。 在实际的PCB制作过程中，导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜，它的最小值根据承受的电流大小而定，导线宽度和间距可取0.3mm(12mil)； 导线的宽度在大电流的情况下还要考虑其温升问题。 在DIP封装的情况下，需要考虑IC脚间导线，当两脚间通过2根线时，焊盘直径可设为50mil、线宽与线距都为10mil； 当两脚间只通过1根线时，焊盘直径可设为64mil、线宽与线距都为12mil。 3. 导线间距 相邻导线间必须满足电气安全要求，其最小间距至少要能适合承载的电压。 导线间最小间距主要取决于相邻导线的峰值电压差、环境大气压力、印制板表面所用的涂覆层。无外涂覆层的导线间距(海拔高度为3048m)如表51所示。 表51无外涂覆层的导线间距(海拔高度为3048m) 导线间的直流或交流峰值电压(V)最 小 间 距 0~500.38mm或15mil 51~1500.635mm或25mil 151~3001.27mm或50mil 301~5002.54mm或100mil >5000.005mm/V或0.2mil/V 无外涂覆层的导线间距(海拔高度高于3048m)如表52所示。 表52无外涂覆层的导线间距(海拔高度高于3048m) 导线间的直流或交流峰值电压(V)最 小 间 距 0~500.635mm或25mil 51~1001.5mm或59mil 101~1703.2mm或126mil 171~25012.7mm或500mil >2500.025mm/V或1mil/V 内层和有外涂覆层的导线间距(任意海拔高度)如表53所示。 表53内层和有外涂覆层的导线间距(任意海拔高度) 导线间的直流或交流峰值电压(V)最 小 间 距 0~90.127mm或5mil 10~300.25mm或10mil 31~500.38mm或15mil 续表 导线间的直流或交流峰值电压(V)最 小 间 距 51~1500.51mm或20mil 151~3000.78mm或31mil 301~5001.52mm或60mil >2500.003mm/V或0.12mil/V 此外，导线不能有急剧的拐弯和尖角，拐角不得小于90°。 5.8.2PCB焊盘 图560PCB中的焊盘 元件通过PCB板上的过孔，用焊锡焊接固定在PCB板上，印制导线把焊盘连接起来，实现元件在电路中的电气连接，过孔及其周围的铜箔称为焊盘，如图560所示。 焊盘的直径和内孔尺寸需从元件引脚直径、公差尺寸、焊锡层厚度、孔金属化电镀层厚度等方面考虑，焊盘的内孔一般不小于0.6mm(24mil)，因为小于0.6mm(24mil)的孔开模冲孔时不易加工，通常情况下以金属引脚直径值加0.2mm(8mil)作为焊盘内孔直径。如电容的金属引脚直径为0.5mm(20mil)时，其焊盘内孔直径应设置为0.5+0.2=0.7mm(28mil)。而焊盘直径与焊盘内孔直径之间的关系如表54所示。 表54焊盘直径与焊盘内孔直径之间的关系 内孔直径(mm)焊盘直径(mm)内孔直径(mil)焊盘直径(mil) 0.4 0.5 0.6 1.5 16 20 24 59 0.823179 1.02.53998 1.23.047118 1.63.563138 2.0479157 通常焊盘的外径一般应当比内孔直径大1.3mm(51mil)以上。 当焊盘直径为1.5mm(59mil)时，为了增加焊盘抗剥强度，可采用长不小于1.5mm(59mil)、宽为1.5mm(59mil)的长圆形焊盘。 PCB板设计时，焊盘的内孔边缘应放置到距离PCB板边缘大于1mm(39mil)为位置，以避免加工时焊盘缺损； 当与焊盘连接的导线较细时，要将焊盘与导线之间的连接设计成水滴状，以避免导线与焊盘断开； 相邻的焊盘要避免成锐角等。 此外，在PCB设计中，用户可根据电路特点选择不同形状的焊盘。焊盘选择依据表55所示。 表55焊盘形状选取原则 焊 盘 形 状形 状 描 述用途 圆形焊盘广泛用于元件规则排列的单、双面PCB中 方形焊盘用于PCB板上元件大而少、印制导线简单的电路 多边形焊盘用于区别外径接近而孔径不同的焊盘，以便于加工和装配 5.8.3印制电路板的抗干扰设计 印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。 1) 电源线设计 根据印制电路板电流的大小，选择合适的电源，尽量加粗电源线宽度，减小回路电阻。同时，使电源线、地线的走向和电流的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。 2) 地线设计 地线设计的原则是：  数字地与模拟地分开。若电路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状的大面积铜箔。  接地线应尽量加粗。若接地线用很细的线条，则接地点位随电流的变换而变化，使抗噪声能力降低。因此应将接地线加粗，使它能通过的电流三倍于印制电路板上的允许电流。如有可能，接地线应在2~3mm。  接地线构成回路。只由数字电路组成的印制电路板，其接地电路构成闭环能提高抗噪声能力。 5.9电路板测试 电路板制作完成之后，用户需测试电路板是否能正常工作。测试分为两个阶段： 第一阶段是裸板测试，主要目的在于测试未插置元件之前电路板中相邻铜膜走线间是否存在短路的现象； 第二阶段的测试是组合板的测试，主要目的在于测试插置元件并焊接之后整个电路板的工作情况是否符合设计要求。 电路板的测试需要通过测试仪器(如示波器、频率计或万用表等)进行。为了使测试仪器的探针便于测试电路，Altium Designer提供了生成测试点功能。 一般合适的焊盘和过孔都可作为测试点，当电路中无合适的焊盘和过孔时，用户可生成测试点。测试点可能位于电路板的顶层或底层，也可以双面都有。  PCB上可设置若干个测试点，这些测试点可以是孔或焊盘。  测试孔设置与再流焊导通孔要求相同。  探针测试支撑导通孔和测试点。 采用在线测试时，PCB上要设置若干个探针测试支撑导通孔和测试点，这些孔或点和焊盘相连时，可从有关布线的任意处引出，但应注意以下几点。  要注意不同直径的探针进行自动在线测试(ATE)时的最小间距。  导通孔不能选在焊盘的延长部分，与再流焊导通孔要求相同。  测试点不能选择在元件的焊点上。 习题 1. 简述印制电路板的构成和基本功能。 2. 什么是俗称的金手指？ 3. 如何对PCB进行分类？ 4. 什么是元件封装技术？