PCB设计与布线基础技术 · 基础技术 · 重点理解

foundation-28 PCB设计新人易混概念:对象、网络、边界与文件辨认

面对相似图形,依据连接身份、实体结构、规则边界与交付职责区分容易混淆的概念。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

同样是细线,可能表示未完成连接,也可能是铜的中心线;同样是圆孔,可能用来装器件,也可能用来换层。不要只靠长相猜对象,先问它负责什么。

快速理解 · 用四个问题辨认

  1. 它在表达连接关系吗?
  2. 它是板上的实体对象或安装数据吗?
  3. 它在定义允许范围与检查要求吗?
  4. 它是交给某个环节的输出资料吗?
先辨认职责,再判断名字与外观
同一对端点,三种不同职责Net:这两个端点应该相连Ratsnest:提示连接还没实现Trace:用有宽度的铜实现连接实现方式改变,端点属于哪个网络不应跟着改变。端子属于器件,焊盘属于板上连接器件本体Pin引脚Pad焊盘Footprint:一组安装位置与辅助信息Padstack:一个位置的分层铜、开口及孔数据Symbol表达逻辑;Package描述实体外形,不能互相替代。是否有孔壁铜,与这个孔用来做什么,是两件事过孔:连接铜层PTH:孔壁金属化器件孔:装端子PTH:孔壁金属化本例机械孔NPTH:无金属孔壁钻孔口径与镀后成品孔口径不同;环形铜不是中间的孔。名称、面积、层,都不能代替实际连通检查局部铜区与未接铜岛另一铜层的GND Plane平面是物理实现GND Net是连接身份;铜区或平面只有接入后才实现它。边界圈定什么对象,决定它的含义板框:成品外形Route Keepin:路由允许范围Width铜边之间的间隙实际间隙要与相应Spacing / Clearance规则及量取口径比较。同一个焊盘,需要不同目的的数据阻焊覆盖板面,开口露铜焊膏数据定义印刷开口Solder Mask阻焊Paste Mask焊膏开口阻焊属于裸板表面结构;焊膏开口数据服务装焊印刷。同一设计,交给不同工作环节Gerber:层图形与属性位号 / 料号 / 数量R1 · 指定电阻 · 1D1 · 指定器件 · 1BOM:采购与装配物料层图形不能替代物料清单;物料清单不能制造板上铜。

先问它在表达“谁接谁”,提示“还差哪条连接”,还是已经存在的铜。Net、Ratsnest和Trace在同一个设计中协作,但不是同一种对象。

为什么?深入理解 · 按职责分组,不按外观死记

连接身份与实现状态

容易混在一起换一个判断问题
Net(网络)
↔ Trace(走线)
网络规定谁应该相连,走线只是实现它的一种铜几何;同一网络也可包含焊盘、过孔与铜区域。
Net(网络)
↔ Ratsnest / Airwire(飞线)
网络身份不会因为已经布通而消失;飞线是连接提示,不是铜。隐藏飞线也不能证明连接完成。
GND(Ground,地)
↔ Plane(铜平面)
地网是网络身份;地平面是承担地连接的一种铜结构。不是所有地连接都必须是一整层。
Copper Pour(铺铜)
↔ Plane(铜平面)
铺铜通常指按区域生成铜的方式;平面指层或区域承担的物理与电气角色。两种概念可重叠,不靠“面积大”强行区分。

器件、板与孔

容易混在一起换一个判断问题
Bare PCB(裸板)
↔ PCBA(Printed Circuit Board Assembly,印制板装联体)
裸板提供铜连接与安装位置;装联体包含装好的器件及连接。
Pin(引脚/器件连接端子)
↔ Pad(焊盘)
引脚属于器件端子或逻辑端,焊盘是板上的连接铜。装焊把两者连接起来。
Pad(焊盘)
↔ Via(过孔)
焊盘是局部铜面;过孔包含孔壁、焊盘等层间连接结构。一个过孔可以包含多个层的焊盘,二者不是互斥的全部对象。
Via(过孔)
↔ PTH(Plated Through Hole,金属化通孔)
过孔按用途叫,金属化通孔按结构叫。通孔过孔可以属于金属化通孔,器件安装孔也可以;盲孔过孔不能一概叫通孔。
Drill(钻孔/钻孔工具)
↔ Finished Hole(成品孔)
先确认是在说加工工具或加工前口径,还是最终成品孔。镀铜和加工补偿会影响两者关系。
PTH(Plated Through Hole,金属化通孔)
↔ NPTH(Non-Plated Through Hole,非金属化通孔)
看孔壁是否金属化,不仅看顶视有没有圆环,也不能凭“安装孔”三个字猜镀覆。

安装数据与表面数据

容易混在一起换一个判断问题
Symbol(原理图符号)
↔ Footprint(PCB安装封装)
符号表达逻辑端;封装表达PCB安装位置。编号映射把两边对应起来,不靠左右位置猜。
Package(器件封装外形)
↔ Land Pattern(焊盘图样)
器件外壳及端子形状,与为它设计的焊盘图样相关,但不是同一份尺寸信息。
Footprint(PCB安装封装)
↔ Padstack(焊盘堆叠)
封装组织一组安装数据;焊盘堆叠定义单个位置的分层铜、开口与需要的孔。
Solder Mask(阻焊)
↔ Paste Mask(焊膏开口数据)
阻焊用于板面覆盖与露铜;焊膏开口数据服务装焊印刷。外形相似不表示用途相同。
工程应用 · 在软件里选对象,再看属性

看起来相近的边界与规则

容易混在一起换一个判断问题
Board Outline(板框)
↔ Route Keepin(布线允许区)
板框表达成品外形;布线允许区约束路由对象。不能以其中一个替代另一个。
Placement(布局)
↔ Routing(布线)
布局安排器件空间关系,布线安排铜连接;两者相互反馈,不是布局确认后永远不能调整。
Width(线宽)
↔ Spacing(间距)
线宽量铜本身,间距量指定对象间的空隙;中心距还要与边间隙区分。
Spacing(间距)
↔ Clearance(间隔/净距要求)
很多语境都指间距相关要求,工具命名可能重叠。查对象、量取边界、实际值与要求值,不把英文强行规定为两套永不相交的概念。
Gerber(PCB图形与属性交换格式)
↔ BOM(Bill of Materials,物料清单)
图形及属性数据服务板制造;物料清单说明装什么、用什么料。二者还需要其他加工、坐标和图纸资料配合。

别名也要回到物理对象

Copper Shape(铜区域) 或 Polygon(多边形区域) 可能只是铜区域对象的名字;要进一步看网络、实际填充及连接。Copper Island(孤立铜岛) 与 Orphan Copper(未接入预期网络的孤立铜) 提醒你检查孤立情况;铜色一样不表示已经连通。

Laminate(层压材料) 描述材料结合形成的板材,Resin(树脂) 描述其中一类材料成分。不能把所有板材都当成单一塑料,也不能把一整块成品多层板直接叫一片芯板。

Glass Fiber(玻璃纤维) 与树脂共同组成常见绝缘增强材料体系;具体材料组合仍看层叠和材料资料。这是前面材料剖面的英文名称回顾,不是新增一套板材制造流程。

遇到不认识的图形怎样办

  1. 选中它,确认对象类别、层、网络或位号。
  2. 判断它是提示线、铜、数据边界,还是非铜辅助信息。
  3. 对照规则或制造数据确认,不根据颜色和外观直接下结论。

现在只需要记住

对象是什么,取决于它的职责、属性和结构,不能只看图形像什么。 下一课会在同一块板上切换这些对象与剖面;后续封装基础、约束检查和设计交付可以按问题回看。

屏幕上一个圆环对象,怎样判断它是换层过孔还是器件安装孔?
提示

图形形状没有直接告诉你它的全部职责。

资料依据与示意边界

依据用户提供《印制电路板(PCB)设计基础》(Christopher T. Robertson著、刘雷波译)印刷第19~34、65~67、76~85、94~105页作原创解释。图示不按比例,不是软件截图;教材历史工艺数值不作为本课制造规则。

材料、铜、孔、器件安装、连通与交付关系来自前面课程已经定向核对的教材内容。飞线、对象属性、焊盘堆叠与软件边界名称沿用本项目已有现代EDA术语核验;不增加软件命令或制造数值。

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03层叠未学习
04阻抗未学习
05Allegro未学习
06封装未学习
07布局未学习
08布线未学习
09高速未学习
  • 9-15Allegro 17.4高速实操:从约束到布线、调整与检查待开放
  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

11项目实战待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

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