PCB设计与布线基础技术 · 综合实验 · 重点理解

foundation-29 PCB Anatomy Lab:切换对象与剖面,逐层拆开一块板

在同一教学板中把顶视对象与剖面结构对应起来,辨认器件、铜、孔、介质及非铜信息。

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。

前面分别认识了铜、孔、层和器件,现在把它们放回同一块板。PCB Anatomy Lab(PCB结构拆解实验) 只建立一个模型:顶视图中的对象,在板厚方向也有对应的物理结构。

快速理解 · 做一次真正的拆解观察

先在顶层隐藏器件本体与引脚,观察下面的焊盘;再切换两个内层和底层;最后打开 Cross Section(剖面),看一个地过孔如何穿过整板,却避开电源铜。

一块板,切换对象与剖面
对象显示与重点观察
显示 / 隐藏(可多选)

当前顶层;隐藏对象不会删除铜连接。

Top · L1:器件、铜与表面覆盖分开看J1R1D1U1C1J1、R1、D1与U1供电局部;只画本课需要的连接。可先隐藏本体与引脚,再单独高亮焊盘或走线。Inner · L2:本例地平面电源过孔周围挖空;孔穿过此层不代表接到地。层角色是本教学结构的选择,不是四层板统一要求。Inner · L3:本例局部电源平面电源区接入两个电源过孔,其他网络仍需保持隔离。层角色是本教学结构的选择,不是四层板统一要求。Bottom · L4:仍从顶面向下看底层铜这段地铜从过孔回到J1.2;两端均有孔壁连接。这里切换层投影,没有把实体板翻面或镜像。实体剖面:绝缘材料把铜层隔开L1 Top CopperPPL2 GND CopperCoreL3 Power CopperPPL4 Bottom Copper剖面经过地过孔:接地层,避开电源层;孔壁才导电。各厚度与孔径均作教学夸张;不是可制造的尺寸图。拆解剖面:材料与铜层按顺序分开L1 Top CopperPPL2 GND CopperCoreL3 Power CopperPPL4 Bottom Copper剖面经过地过孔:接地层,避开电源层;孔壁才导电。拆解空隙是观察辅助,压合后的实板没有这些空气缝。

先看顶面投影。器件本体、引脚、焊盘、走线和阻焊可以分别切换;隐藏只改变显示,不会改变网络或铜连接。

为什么?深入理解 · 显示层次与实体层次不是一回事

顶面可拆成多个对象

Component(器件) 的端子 Pin(引脚/器件连接端子) 装到板上 Pad(焊盘);Trace(走线) 从焊盘引出,必要时接入 Via(过孔)。Hole(孔空间) 是孔空间,Via Barrel(导电孔壁) 才是层间导电结构。隐藏孔空间只是在图里少看一个类别,不表示孔被铜填实。

Copper Pour(铺铜) 可以实现局部铜连接;Copper Shape(铜区域) 是区域对象名称,Plane(铜平面) 表达铜层或区域的职责。这些铜几何仍要有正确的 Net(网络) 身份与实际连接,不能凭颜色判断。

顶、底、内层是位置

Top / Bottom(顶面/底面) 与 Inner Layer / L1 / L2 / L3 / L4(内层/铜层序号) 用于定位铜层;Signal Layer / GND Plane / Power Plane(信号层/地平面/电源平面) 描述职责。本例选择地层和局部电源层帮助观察,不意味着所有四层板都必须按这个方式安排。

内层画的是从上往下的投影;切到底层也保持这一观察方向,没有翻板镜像。实际EDA翻面、镜像与选择层是不同操作,读取装配坐标时更不能混淆。

剖面把铜与绝缘分开

本例顺序为:顶面铜 → Prepreg / PP(半固化片) → 内层地铜 → Core(芯板) → 内层电源铜 → 半固化片形成的介质 → 底面铜。压合后的 Dielectric(介质) 填在铜层之间;拉开显示只是帮助辨认,实板没有图中的空气缝。

本剖面穿过一个地过孔:孔壁接到地铜,电源铜在它周围留开口。PTH(Plated Through Hole,金属化通孔) 的孔壁可以导电;NPTH(Non-Plated Through Hole,非金属化通孔) 的孔壁不靠金属化连接。不要根据“看见圆孔”就默认每层相连。

非铜对象也不可混入铜层

Solder Mask(阻焊) 是板面覆盖与露铜开口;Silkscreen / Legend(丝印/字符标识) 是标识;Board Outline(板框) 表达实体外形。它们都可能出现在顶视画面,但不是三种电气互连铜。

工程应用 · 推荐的五步观察顺序
  1. 器件到焊盘:顶层隐藏本体,保留引脚与焊盘,再分别高亮,确认它们如何对接。
  2. 焊盘到铜:隐藏阻焊与丝印,沿走线、过孔和铺铜找实体连接。
  3. 逐层核对:切换地层、电源层和底层,寻找同一过孔附近是否有连接或避让。
  4. 剖面追踪:高亮过孔铜,再高亮孔空间,观察导电材料和空隙的位置。
  5. 恢复全貌:恢复初始观察,再打开阻焊;确认看不见的铜并未因此删除。

本板保留前面连接器、电阻、发光器件及芯片供电局部。只显示本课观察所需端子与连接;颜色、尺寸、层叠和去除阻焊的观察方式都是教学简化,不能当成可生产设计。

现在只需要记住

同一位置可以叠着本体、引脚、焊盘、走线与表面覆盖;同一个孔穿过多个铜层,也不一定连接所有层。 看清要靠对象属性、分层视图与剖面共同判断。

需要补认术语时回到层与非铜数据、过孔与换层;后续层叠与封装阶段会深入尺寸设计。下一课把观察结果用于从原理图到布线的综合判断。

剖面里的地过孔穿过电源层,为什么没有直接把地和电源接在一起?
提示

区分孔空间、孔壁铜和该层铜是否接触。

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19~24、29~34、76~85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。

定向使用材料层压、孔壁电镀、孔与焊盘、阻焊和分层关系;本课所有顶视与剖面为原创示意。对象显隐、重点高亮与层投影是现代EDA观察方法的教学补充,不模拟任何具体软件菜单。

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基础PCB设计与布线基础技术未学习
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03层叠未学习
04阻抗未学习
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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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