平板電腦定制方案印制電路板設計的基礎知識
下面介紹一些有關印制電路板設計的基礎知識。
（1）平板電腦定制方案中印制電路板的板層。印制電路板（PCB）的板層有單面板、雙面板和多層板。從外表看起來多層板和雙面板沒有區(qū)別，但多層板中有一些導電層和電源層存在。多層板的制作和雙面板的制作類似，首先將每層的銅箔腐蝕成線路，然后將多層單板黏壓在一起，其上下兩層和中間層之間用過孔（Via）進行電氣連接。在設計雙面線路板時，在“SETUP”選項中將中間的若干層及電源層全部關閉，其他層可以全部打開。如果設計單面板，還要將頂層關閉。
在PCB設計時還有一些其他層，它們在工業(yè)制板時有著特定的功能。例如，Top overlay/Bottom overlay 層也稱為絲印層，即在做好的板上標注元器件的外形、尺寸及名稱與序號；Keep-out layer層表示電路板布線的邊緣，用以限制銅箔布線的范圍。
（2）平板電腦定制方案中元器件封裝。元器件封裝是指實際元器件焊接到電路板時所具有的外觀和焊點位置。同種元器件也可以有不同的封裝，如RES2代表電阻，它的封裝形式有AXAIL0.3、AXAIL0.4、AXAIL0.6等尺寸種類，所以在選用、焊接元器件時，不僅要知道元器件的名稱，還要知道封裝形式。
元器件的封裝可以在設計電路圖時指定，也可以在引進網(wǎng)絡表時指定。設計電路圖時，可以在元器件屬性對話框中的Footprint設置項內(nèi)指定，也可以在引進網(wǎng)絡表時指定元器件的封裝。
Altium Designer 10庫中元器件的封裝很多，開發(fā)者也可以自己定義所需的元器件封裝庫，在Altium Designer 10中，增加封裝庫非常簡便快捷。這里要注意，封裝不能只看外形相似，一定要讓焊盤的名字和原理圖中該元器件的引腳名相同，否則就會在調(diào)入網(wǎng)絡表時丟失引腳。網(wǎng)絡表是電路原理圖設計（SCH）與印制電路板設計（PCB）之間的一座橋梁，它是電路板自動轉(zhuǎn)換的靈魂。網(wǎng)絡表可以從電路原理圖中獲得，也可從印制電路板中提取出來。
（3）類。在PCB設計中，類就是指具有相同意義的單元組成的集合，用戶可以自己定義類的意義及其組成。PCB中引入類主要有兩個作用。
① 便于布線。平板電腦定制方案中在電路板布線過程中，有些網(wǎng)絡需要做特殊處理，如為了避免電路板上的組件對重要的數(shù)據(jù)線產(chǎn)生干擾，在布線時往往需要加大這些數(shù)據(jù)線和其他組件間的安全間距。可以將這些數(shù)據(jù)線歸整為一個類，在設置自動布線安全間距規(guī)則時可以將這個類添加到規(guī)則中，并且適當加大安全間距。在自動布線時，這個類中的所有數(shù)據(jù)線的安全間距都將被加大。在電路板布線過程中，電源和接地線往往需要加粗，以確保連接的可靠性，可以將電源和接地線歸為一類。在設置自動布線導線寬度（Width Constraint）規(guī)則時，可以將這個類添加到規(guī)則中，并且適當加大導線寬度。這樣在自動布線時，這個類中的電源和接地線都會變寬。
② 便于管理電路板組件。對于一個大型的電路板，它上面有很多元器件封裝，還有成千上萬條網(wǎng)絡，因此很雜亂，利用類可以很方便地管理電路板。例如，將電路板中的所有輸入網(wǎng)絡歸類，在尋找某個輸入網(wǎng)絡時，只需在這個輸入網(wǎng)絡類里查找即可。也可以將電路板中的某些特殊用途的電阻歸類，在尋找某個特殊用途的電阻時，只需在這個電阻類里查找即可。
（4）過孔。為連通各個銅箔層之間的線路，應在各個銅箔層需要連通的導線處鉆一個公共孔，這就是過孔。在工藝上，過孔的孔壁圓柱面應使用化學沉積的方法鍍一層金屬，用以連通中間各層需要連通的銅箔。而將過孔的上下兩面做成普通的焊盤形狀，可直接與上下兩面的線路相通。狹義的過孔是指在布線的過程中，一條導線要跨層布線時，在兩層電路板中間起到連接作用的通孔。板上的過孔直徑一般比焊盤小，孔中同樣鍍錫。設計線路時，過孔的處理有以下原則。
① 盡量少用過孔，一旦選用了過孔，則務必處理好它與周邊各實體的間隙，特別是容易忽視中間各層與過孔不相連的線與過孔的間隙。
② 需要的載流量越大，所需的過孔尺寸就要越大，如電源層、地線層就比其他層所用的過孔直徑大一些。
（5）絲印層。絲印層（Overlay）是指為方便電路的安裝和維修而在 PCB 的表面印制的標志圖案和文字代號等，如元件標號和標稱值、元件外廓形狀和廠家標志、生產(chǎn)日期等。絲印層上的字符布置原則是不出歧義、見縫插針、美觀大方。
（6）表面焊裝器件的特殊性。表面焊裝器件（Surface Mount Devices，SMD）的體積小巧，在單面分布元器件引腳時，選用這類元器件要定義好元器件所在面，避免“丟失引腳”。另外，這類元器件的有關文字標注只能在元器件所在面放置。
（7）網(wǎng)狀填充區(qū)和填充區(qū)。網(wǎng)狀填充區(qū)（External Plane）把大面積的銅箔處理成網(wǎng)狀，填充區(qū)僅完整保留銅箔。平板電腦定制方案中網(wǎng)狀填充區(qū)在電路特性上有較強的抑制高頻干擾的作用，適用于需做大面積填充的地方，特別是把某些區(qū)域當成屏蔽區(qū)、分割區(qū)或大電流的電源線時尤為合適。注意，填充區(qū)多用于一般的線端部或轉(zhuǎn)折區(qū)等需要小面積填充的地方。
（8）焊盤。焊盤（Pad）用于固定元器件，其形狀有圓形、方形、八角形、圓方形等，大小與所對應元器件的形狀、大小、布置形式、振動和受熱情況、受力方向等因素密切相關。例如，發(fā)熱且受力較大、電流較大的焊盤常做成淚滴狀；直插器件的焊盤常定義在多義層（Multi-Layer）上；SMD 器件的焊盤常定義在器件所在表面層上。自行編輯焊盤時，除了考慮以上因素，還要遵循以下原則：
● 形狀上長短不一致時，需要注意連線寬度與焊盤特定邊長的大小差異不能過大；
● 需要在元器件引腳之間走線時，可以選用長短不對稱的焊盤；
● 各元器件焊盤孔的大小要按元器件引腳的粗細分別編輯確定，原則是孔的尺寸直徑要比引腳直徑大0.2～0.4 mm。
（9）膜。膜（Mask）不僅是 PCB 制作工藝過程中必不可少的，更是元器件焊裝的必要條件。按所處的位置及其作用，膜可以分為助焊膜（Solder Mask）和阻焊膜（Paste Mask）兩類。顧名思義，助焊膜是涂于焊盤上、提高可焊性能的一層膜，也就是在綠色板子上比
焊盤略大的淺色圓斑。阻焊膜則正好相反，為了使制成的板子適應波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤處的銅箔不能黏錫，因此在焊盤以外的各部位都要涂覆一層涂料，用于阻止這些部位黏錫。
（10）飛線。飛線（Connect）可提供元器件引腳間電氣網(wǎng)絡連線的分布狀況，用以指導元器件的布局與布線。布局時可以以此為根據(jù)來調(diào)整元器件的位置，使飛線網(wǎng)絡交叉最少，從而獲得最大的布通率；布線時也可以此為根據(jù)來布通各個電氣網(wǎng)絡。在布線完成后，飛線自動消除。
（11）平板電腦定制方案中常用的集成電路封裝形式。有以下類型：
● DIP（Dual In-line Package）：雙列直插封裝。
● SIP（Single Inline Package）：單列直插封裝。
● PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）：有引線塑料芯片載體。
● BGA（Ball Grid Array）：球柵陣列，屬于面陣列封裝的一種。
● QFP（Quad Flat Package）：方形扁平封裝。
● SOP（Small Out-Line Package）：小外形封裝。
● SOJ（Small Out-Line J-Leaded Package）：J形引線小外形封裝。
● COB（Chip on Board）：板上芯片封裝。
2．印制電路板的功能
印制電路板具有如下功能：
● 提供集成電路等各種元器件固定、裝配的機械支撐；
● 實現(xiàn)集成電路等各種元器件之間的布線和電氣連接（信號傳輸）或電氣絕緣，提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等；
● 為自動裝配提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。
按照基材類型，PCB可以劃分為三種：剛性PCB、柔性PCB和剛?cè)峤Y(jié)合PCB；按照所含電氣連接銅箔層的多少，可以劃分為單面PCB、雙面PCB、多層PCB等。
平板電腦定制方案中PCB是按層次結(jié)構(gòu)組成的，其主要是各個銅箔信號的連接層，包含三種類型：其一是位于PCB表面頂層（Top Layer，通常作為放置元器件的層，也稱為正面）；其二是底層（Bottom Layer，也稱為焊接層，也可放置元器件）；其三是中間層，包括內(nèi)部電源或地線層（Internal Plane）和中間信號連接層（Middle Layer）。其中，電源層、地線和中間層又可以分為若干層次。PCB有多少銅箔層，就是多少層板。單面PCB僅有底部焊接層，雙面PCB具有頂部元器件層和底部焊接層，更多層次的PCB則具有更多的電源層、地線層和中間層。各個層次之間采用覆銅板材料，它是PCB的基礎，起絕緣和支撐作用，并決定PCB的性能、質(zhì)量、等級、加工性、成本等。制成覆銅板的材料，通常由樹脂材料組成。元器件層或焊接層上還有焊盤，焊盤周圍還有助焊膜，其他地方涂有阻止焊接與絕緣的阻焊膜。在焊盤之外，還具有標識元器件的絲印層。另外，為方便設計PCB，還規(guī)定有若干個虛擬層，如機械層（Mechanical Layer），用以在上面標注PCB的結(jié)構(gòu)尺寸和加工要求。
平板電腦定制方案中元器件在PCB上的安裝技術主要有通孔插裝技術（Through Hole Technology，THT）和表面安裝技術（Surface Mount Technology，SMT）兩種形式。單列、雙列直插器件等通常采用THT形式，貼片器件通常采用SMT形式。
