基本信息
书名：印制电路板的设计与制作
定价：55.00元
作者：高锐
出版社：机械工业出版社
出版日期：2012-03-01
ISBN：9787111341017
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：12k
商品重量：1.040kg
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内容提要
本书是为高职高专院校电子信息类专业及相关专业的“印制电路板的设计与制作”、“电子电路CAD”、“电子EDA技术”等专业课程及相关专业课程而专门编写的教材。本书的创新之处在于打破了传统学科式教材模式，采用基于工作过程的“以任务的项目式”编写模式。即以实际印制电路板设计与制作的工作过程为导向，以培养学生从事本专业职业岗位中的电子产品辅助设计工作所必需的专业核心能力为目标，以企业实际研发项目、典型产品案例和学生创新作品作为教材项目，有针对性和实用性地组织基于工作过程的印制电路板设计与制作的教材内容。将印制电路板设计、电路仿真、信号完整性分析、印制电路板制作及工艺与ProtelDXP 2004SP2软件操作有机地融为一体，突出培养人才的专业能力、实际解决问题的能力和职业素养，满足高等职业教育教学改革的新需求。书主要面向高职、高专院校相关专业师生，也可供广大印制电路板设计与制作技术人员参考使用。
目录
作者介绍
文摘
序言
《PCB设计与制作：从原理到实践的深度探索》 一、 封面设计与内容概述： 《PCB设计与制作：从原理到实践的深度探索》是一本致力于为读者提供全面、深入的PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）设计与制作知识的专业书籍。本书的封面设计简洁大气，以电路板的标志性绿色或蓝色背景为主色调，辅以清晰的电路纹理图案，直观地展现了本书的核心主题。书名“PCB设计与制作”醒目地置于封面中央，副标题“从原理到实践的深度探索”则点明了本书内容循序渐进、理论与实践并重的特点。 本书的内容涵盖了PCB设计与制作的各个环节，从基础的电路理论和元器件选型，到复杂的PCB布局布线技巧，再到实际的生产制造工艺，力求为读者构建一个完整的知识体系。本书的目标读者群广泛，既包括初次接触PCB设计的学生、爱好者，也包括希望提升专业技能的工程师、技术人员。无论您是想独立完成一个电子项目，还是在职业生涯中寻求技术突破，《PCB设计与制作：从原理到实践的深度探索》都将是您不可或缺的参考指南。 二、 核心内容分章详解： 第一篇：PCB设计基础与理论 第一章：电路基础与元器件认知 本章将从最基础的电路理论出发，回顾直流电路、交流电路的基本概念，如电压、电流、电阻、电容、电感等。 深入介绍电子元器件的分类、特性、符号以及在电路中的作用，包括电阻器、电容器、电感器、二极管、三极管、场效应管、集成电路（IC）等。 强调理解元器件参数对PCB设计的重要性，如功耗、耐压、精度、封装等。 通过实例讲解如何根据电路需求选择合适的元器件。 第二章：PCB的功能与结构 详细阐述PCB在现代电子产品中的关键作用，其作为电子元器件的载体和连接的媒介。 介绍PCB的层叠结构，包括单面板、双面板、多层板，以及HDI（高密度互连）PCB的特点。 讲解PCB基板的材料选择（如FR-4、聚酰亚胺等）及其对性能的影响。 介绍PCB上的铜箔层、绝缘层、阻焊层、丝印层等各个组成部分的功能。 第三章：PCB设计流程概览 本章提供一个高屋建瓴的视角，清晰勾勒出完整的PCB设计流程，让读者对整体过程有一个初步的认识。 流程包括：原理图设计、PCB元件封装库的建立与管理、PCB布局、PCB布线、DRC（设计规则检查）与LVS（版图与原理图一致性检查）、 Gerber文件生成与输出、PCB生产制造。 强调每个环节之间的逻辑关系和相互影响。 第二篇：PCB原理图设计进阶 第四章：原理图绘制工具与技巧 深入介绍主流的PCB设计软件（如Altium Designer, Cadence Allegro, PADS等）的原理图编辑界面和基本操作。 讲解如何高效地创建和编辑原理图，包括导线连接、元件放置、总线的使用、信号命名规则等。 强调绘制规范、清晰、易于理解的原理图的重要性，这对后续的PCB布局布线至关重要。 介绍如何利用软件的自动导线连接、层次化设计等功能提高效率。 第五章：元件封装库的构建与管理 详细讲解PCB元件封装（Footprint）的概念，即元器件在PCB上的物理布局。 介绍如何根据元器件的数据手册（Datasheet）准确创建符合标准的元件封装库。 讲解封装的组成部分：焊盘（Pad）、阻焊开窗（Solder Mask Opening）、丝印层（Silkscreen）等。 教授如何创建常用元器件的封装，如电阻、电容、IC、连接器等。 强调元件封装库的准确性和一致性对于避免制版错误的重要性。 第六章：原理图设计中的关键考虑 本章将聚焦于原理图设计中影响PCB布局布线以及电路性能的关键因素。 电源和地线的设计： 讲解去耦电容的放置原则、电源线的粗细选择、地线的处理方式（单点接地、星型接地、地平面等）及其对信号完整性的影响。 信号完整性基础： 介绍阻抗匹配、串扰、反射等信号完整性问题在原理图设计阶段就需要考虑的因素。 差分信号处理： 讲解差分信号的原理、在原理图中的绘制方法及注意事项。 高速信号的处理： 介绍对高速信号（如USB、DDR等）在原理图设计中的初步规划，如走线长度的考虑。 设计规则与约束的设定： 讲解如何在原理图阶段设定设计规则，为后续的PCB布局布线提供指导。 第三篇：PCB布局布线精髓 第七章：PCB布局策略与技巧 详细讲解PCB布局的原则和流程，这是PCB设计中至关重要的一环。 布局前的准备： 审阅原理图，熟悉元器件功能和信号流向。 器件的分类与放置： 按照功能区域划分，如电源部分、模拟部分、数字部分、射频部分等，并将同类元器件进行分组放置。 关键元器件的优先放置： 如连接器、晶振、电源IC、大功率器件等。 散热考虑： 讲解大功率器件和发热元器件的散热布局，确保良好的通风和散热。 信号流向的优化： 尽量使信号流向简洁、直接，避免不必要的折返。 抗干扰设计： 讲解如何通过布局减少电源线和信号线之间的耦合，避免敏感信号线靠近干扰源。 高度差和机械限制： 考虑元器件的高度限制和外壳的安装位置。 使用PCB设计软件的布局工具： 介绍自动布局、零件阵列等功能的应用。 第八章：PCB布线规则与实践 本章将深入探讨PCB布线这一核心技术，提供多种实用技巧。 布线原则： 短、直、少拐弯，避免90度直角，保持等长，差分对走线紧密等。 电源和地线布线： 详细讲解不同信号类型（高频、低频、模拟、数字）的电源和地线布线方法，包括地平面、电源平面、去耦电容的连接。 信号线布线： 单端信号线： 讲解普通信号线的布线技巧，包括走线宽度、间距、过孔的使用。 差分信号线： 详细介绍差分信号线的布线要求，如等长、等宽、紧密并行，如何避免外部干扰。 高速信号线： 讲解高速信号的布线特点，如阻抗匹配、蛇形走线、端接电阻的放置等。 射频（RF）信号线： 介绍RF信号线布线的特殊要求，如微带线、带状线的设计，阻抗控制。 过孔（Via）的使用： 讲解不同类型过孔（盲孔、埋孔、通孔）的功能，以及过孔对信号完整性的影响。 蛇形走线（Serpentine Routing）： 讲解何时以及如何使用蛇形走线来补偿信号线长度的差异。 电磁兼容（EMC）布线： 介绍EMC设计的基本原则，如屏蔽、滤波、减少辐射等在布线中的体现。 使用PCB设计软件的布线工具： 介绍自动布线、手动布线、规则驱动布线等功能。 第九章：设计规则检查（DRC）与版图一致性检查（LVS） 详细讲解DRC在PCB设计中的重要性，它能够帮助发现设计中的潜在错误。 介绍常见的DRC规则，如最小线宽、最小间距、最小过孔尺寸、层间距等，以及如何根据PCB制版厂的要求进行设置。 讲解LVS（Layout vs Schematic）检查，确保PCB版图与原理图的连接一致性，防止出现原理图错误在版图中被忽略。 演示如何使用软件进行DRC和LVS检查，并分析检查报告，进行修正。 第四篇：PCB制造与工艺 第十章：PCB Gerber文件生成与输出 详细介绍Gerber文件（RS-274X格式）是PCB制版厂接收的标准化设计数据格式。 讲解Gerber文件中各层文件的含义，如铜层、阻焊层、丝印层、钻孔文件等。 教授如何根据PCB制版厂的要求生成高质量的Gerber文件，包括内层、外层、阻焊层、丝印层、钻孔文件、钻孔坐标文件等。 介绍CAM（Computer-Aided Manufacturing）文件的作用，以及如何使用CAM软件进行Gerber文件的预览和检查。 第十一章：PCB的制版工艺流程 本章将揭示PCB从设计文件转化为实体板的神秘过程。 制版准备： 菲林输出（或光绘）、覆铜板的切割。 内层处理： 图形转移（如感光成像）、显影、蚀刻、去除保护膜。 叠层与压合： 将各层铜箔、芯板、半固化片（PP）按照设计要求堆叠，通过高温高压进行压合。 钻孔： 根据钻孔文件，使用钻床在PCB上钻出导通孔、盲孔、埋孔。 电镀（PTH）： 在钻孔的孔壁进行化学沉积铜，实现层间的电气连接。 外层图形转移与蚀刻： 同样采用成像、显影、蚀刻工艺制作外层电路。 阻焊层制作： 涂覆阻焊油墨，通过曝光、显影形成焊盘区域的阻焊开窗。 丝印层制作： 印刷元器件位号、Logo等标识信息。 表面处理： 对裸露的铜焊盘进行表面处理，如 HASL（热风整平）、ENIG（沉金）、OSP（有机保焊膜）等，以防止氧化并方便焊接。 成型与测试： 根据外形尺寸对PCB进行切割、开槽，并进行100%的电气性能测试。 AOI（自动光学检测）： 对PCB的电路图形和外观进行检测。 第十二章：PCB焊接工艺与返修 介绍不同类型的PCB焊接工艺，如波峰焊、回流焊、手工焊接。 讲解焊接前需要注意的事项，如元器件的防潮、焊盘的清洁。 详细介绍回流焊曲线的设定，以及影响焊接质量的因素（温度、时间、坡度）。 讲解常见焊接缺陷（如虚焊、短路、焊桥、锡珠）的成因和预防措施。 介绍PCB的返修工具和技巧，如热风枪、吸锡器等，以及返修时的注意事项，以避免对PCB造成二次损伤。 第五篇：高级主题与未来发展 第十三章：信号完整性与电源完整性深度解析 本章将深入探讨信号完整性（SI）和电源完整性（PI）这两个对现代高速电路设计至关重要的概念。 SI： 详细讲解传输线理论、阻抗匹配、反射、串扰、时域和频域分析方法。 PI： 讲解电源分配网络（PDN）的设计、去耦电容的选择和放置策略、电源噪声的抑制。 介绍SI/PI仿真的原理和应用，以及如何利用仿真工具优化设计。 第十四章：PCB制造中的关键技术 介绍一些先进的PCB制造技术，如HDI PCB（高密度互连）、盲孔/埋孔技术、阻抗控制技术、柔性PCB（Flex PCB）和刚挠结合PCB（Rigid-Flex PCB）的特点与应用。 讲解表面贴装技术（SMT）对PCB设计的要求。 第十五章：PCB设计的发展趋势 展望PCB设计领域未来的发展方向，包括人工智能在PCB设计中的应用、3D PCB设计、新材料的应用、集成电路与PCB的融合等。 鼓励读者保持学习的热情，紧跟行业发展步伐。 三、 本书的特色与价值： 理论与实践并重： 本书不仅讲解PCB设计的理论知识，更强调实际操作和工程应用，通过大量的案例和图示，帮助读者将理论知识转化为实际技能。 由浅入深，循序渐进： 内容结构安排合理，从基础概念到高级主题，层层递进，适合不同层次的读者。 覆盖全面，细节详尽： 涵盖了PCB设计与制作的完整流程，对每个环节的关键点都进行了深入阐述。 实用性强： 书中的技巧和方法均来源于实际工程经验，读者可直接应用于实际项目中。 图文并茂： 大量使用原理图、PCB版图、器件封装图、工艺流程图等，使内容更直观易懂。 专业术语解释清晰： 对于专业术语，书中都进行了详细的解释和说明。 四、 总结： 《PCB设计与制作：从原理到实践的深度探索》是一本集理论、技术、实践于一体的权威性著作。它将带领您走进PCB设计的广阔世界，帮助您掌握从零开始创建高质量PCB的能力。无论您是电子行业的初学者，还是经验丰富的工程师，本书都将为您提供宝贵的知识和深刻的启示，助力您在电子设计领域取得更大的成就。
从一个学习者的角度来看，这本书在知识的递进和结构的组织上，体现了极高的教学智慧。它的章节划分逻辑清晰，层层递进，从最基础的原理介绍，到具体的布局布线规则，再到后期的DFM（面向制造的设计）检查清单，构成了一个完整的知识闭环。其中穿插的各种“设计陷阱警示”的小方框，简直是“经验之谈”的精华提炼，非常适合快速查阅和复习。不过，这本书对于那些完全没有电子学基础的读者来说，可能仍然存在一定的上手难度，它假设读者已经掌握了基本的电路理论和元件知识，所以，如果能结合一本好的模拟或数字电路原理的书籍一起阅读，效果会达到最佳。我个人认为，它最大的优点在于提供了一个“标准化的设计心智模型”，它不是简单地教你如何使用某个软件的按钮，而是帮你建立起一套成熟的、经受住市场考验的设计框架。读完这本书，你不再是一个单纯的“绘图员”，而是一个懂得如何为可靠性和可制造性负责的“系统设计师”。这是一本值得反复阅读，并在实际工作中随时翻阅的工具书。