Altium Designer中关于层、名词的理解笔记

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PCB焊盘:

元件通过PCB上的引线孔,用焊锡焊接固定在PCB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。引线孔及周围的铜箔称为焊盘。焊盘用于实现元件与PCB板的电气连接。焊盘的通孔用于焊接直插型元件的管脚。

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图1-1  焊盘

当一个焊盘结构设计不正确时,很难、有时甚至不可能达到预想的焊接点。焊盘的英文有两个词:Land 和 Pad ,经常可以交替使用;可是,在功能上,Land 是二维的表面特征,用于可表面贴装的元件,而 Pad 是三维特征,用于可插件的元件。

PCB过孔:

过孔也称金属化孔,在双面板和多层板中,为连通各层之间的印制导线,在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔,即过孔。过孔用于布线过程中的层切换,以便实现所需的电气连通性。在工艺上,过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状,过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。

* 导通孔(VIA):一种用于内层连接的金属化孔,其中并不用于插入元件引线或其它增强材料。
* 盲孔(BIIND VIA):从印制板内仅延展到一个表层的导通孔。
* 埋孔(BURIED VIA):未延伸到印制板表面的一种导通孔。
* 过孔(THROUGH VIA):从印制板的一个表层延展到另一个表层的导通孔。
* 元件孔(COMPONENT HOLE):用于元件疯子固定于印制板及导电图形电气连接的孔。

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图1-2  过孔

PCB之焊盘、过孔、丝印层、阻焊层、助焊层已经各层的意义

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图1-3  层的意义

在PCB设计中,过孔VIA和焊盘PAD都可以实现相似的功能。它们都能插入元件管脚,特别是对于直插(DIP)封装的的器件来说,几乎是一样的。但是!在
PCB制造中,它们的处理方法是不一样的。
(1)VIA的孔在设计中表明多少,钻孔就是多少。然后还要经历沉铜等工艺步骤,最后的实际孔径大概会比设计孔径小0.1mm。比如设定过孔0.5mm,实际完成后的孔径只有0.4mm。
(2)PAD的孔径在钻孔时会增加0.15mm,经历过沉铜工艺后,孔径比设计孔径稍大一点,约0.05mm。比如设计孔径0.5mm,钻孔会是0.65mm,完成后的孔径是0.55mm。
(3)VIA在某些默认的PCB工艺中会覆盖绿油,它可能会被绿油堵住,无法进行焊接。测试点也做不了。
(4)VIA的焊环最小宽度为0.15mm(通用工艺情况下),以便保证可以可靠沉铜电镀。
(5)PAD的焊环最小宽度为0.20mm(通用工艺情况下),以便保证焊盘的附着力量。

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图1-4  过孔的类型
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图1-5  PCB过孔

Signal Layers(信号层)

Signal Layers,信号层用于放置连接数字或模拟信号的铜膜走线。Altium Designer电路板可以有32个信号层,其中Top是顶层,Mid1~30是中间层,Bottom是底层。习惯上Top层又称为元件层,Botton层又称为焊接层。

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图1-6   PCB信号层

Overlay(丝印层)

Overlay, 用于标明元件标号或说明,如R1、C1等便于装配。通常PCB板有丝印层(top/bottom overlay),其作用是:为方便电路的安装和维修,在印制板的上下两表面印上需要的标志及图案及文字符号,如元件标号,版本号,日期等信息.

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图1-7  PCB丝印层

Solder mask(阻焊层)

solder mask,按其英文直译是焊料蒙版或焊料掩模,可理解为在整张膜上开洞(mask),便于焊料焊接;阻焊层solder mask是指板子上要上绿油的部分;因为它是负片输出,所以实际上有solder mask的部分实际效果并不上绿油,而是镀锡,呈银白色,防止焊锡外漏!其大小往往比焊盘大一圈。

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图1-8  PCB阻焊层

Paste mask(助焊层)

Paste mask,涂锡模板,同样是负片输出,按阻焊层的译法,有人翻译成防涂锡层,锡膏防护层,SMD贴片层是机器贴片时要用的,是对应所有贴片元件的焊盘的,大小与toplayer/bottomlayer层一样,是用来开钢网漏锡用的。paste mask业内俗称“钢网”或“钢板”。这一层并不存在于印制板上,而是单独的一*网,上面有SMD焊盘的位置上镂空。一般镂空的形状与SMD焊盘一样,尺寸略小。这*网是在SMD自动装配焊接工艺中,用来在SMD焊盘上涂锡浆膏的。

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图1-9  PCB助焊层

Multi layer(多层)

Multi layer,电路板上焊盘和穿透式过孔要穿透整个电路板,与不同的导电图形层建立电气连接关系,因此系统专门设置了一个抽象的层—多层。一般,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。

 

PCB钻孔层

 钻有两类:金属化孔和非金属化孔,金属化孔是焊盘的一种,放在MultiLayer层;非金属化孔不在PCB走线中,可以放在机械层。Altium Designer提供两个2个钻孔位置层,分别是[Drill guide](钻孔说明)和[Drill drawing](钻孔视图),这两层主要用于绘制钻孔图和钻孔的位置。[Drill Guide]主要是为了与手工钻孔以及老的电路板制作工艺保持兼容,而对于现代的制作工艺而言,更多的是采用[Drill Drawing] 来提供钻孔参考文件。

 

Mechanical(机械层)

Mechanical Layer,定义整个PCB板的外观的,其实我们在说机械层的时候就是指整个PCB 板的外形结构。其中Mechanical 1(红色)层,默认为板子边框,在实际生产中会体现出来。Mechanical 15(绿色)层为x轴/y轴用于定位的,在实际生产中不会体现出来。

 

Keep-Out Layer(禁止布线层)

Keep-Out Layer, 定义我们在布电气特性的铜的边界,也就是说我们先定义了禁止布线层后,在布线过程中,所布的具有电气特性的线是不可能超出禁止布线层的边界。这两个层都可以用来做板框和限制走线,但是严格划分的话,Mechanical 1层 是用来制定板框的,而Keep out 层是用来设置禁止布线区域的,严格上讲Mechanical 1 的面积要大于Keep out一点才符合设计初衷。不过有人直接将Mechanical 1层当Keep out层用,也有人将Keep out 层当Mechanical 1层用,具体发出文件打板时,要先看清厂家要求,以防打不了或者出问题!

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图1-10   PCB机械层与keep out层

  

单面板:

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图1-11  单面板实物图

双面板:

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图1-12  双面板实物图
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图1-13  实物图正面

 

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图1-14  实物图背面