電 路 佈 線 (Layout) 製 作 電 路 板 的 過 程 主 要 可 分 為 三 個 部 分, 首 先 是 繪 製 電 路 圖 ( 圖 1 左 ) 並 加 以 模 擬 以 決 定 元 件 種 類 元 件 數 值 或 電 路 結 果 是 否 符 合 要 求 有 些 無 法 模 擬 的 電 路 則 直 接 跳 過 模 擬 程 序 接 下 來 就 是 電 路 板 (PCB) 的 佈 線 ( 圖 1 中 ), 主 要 是 決 定 元 件 在 電 路 板 的 位 置 及 電 路 連 線 的 設 定 好 了 以 後 就 把 佈 線 圖 列 印 成 光 罩 圖 最 後 則 是 用 光 罩 圖 把 電 路 板 的 銅 箔 層 洗 成 佈 線 圖 後, 再 把 元 件 焊 上 去 ( 圖 1 右 ) 就 完 成 了 圖 1 本 講 義 我 們 以 補 充 資 料 電 源 供 應 電 路 14 (addpro3.pdf) 的 電 路 圖 14.5 1.25V 到 30V 可 變 電 源 供 應 器 電 路 ( 圖 2) 當 作 範 例 來 說 明 如 何 應 用 OrCAD 來 完 成 電 路 板 佈 線 操 作 軟 體 版 本 為 OrCAD10.0 Demo 版 若 你 會 其 它 PCB layout 佈 線 軟 體, 也 不 一 定 要 使 用 OrCAD 例 如 Protel 圖 2 一 繪 製 電 路 圖 (Schematic) 有 關 OrCAD Capture 的 使 用, 相 信 同 學 在 電 路 學 實 驗 早 已 熟 悉, 在 這 裡 我 們 只 作 部 分 補 充, 所 以 其 餘 的 不 再 贅 述 1. 使 用 OrCAD Capture 繪 圖 a. 選 擇 Schematic 繪 製 電 路 圖 : 一 開 始 產 生 新 的 Project 時 我 們 因 為 不 模 擬, 所 以 直 接 選 擇 Schematic( 圖 3) 當 然 你 可 以 選 PC Board Wizard, 只 是 過 程 較 為 繁 瑣, 故 在 此 就 不 列 入 考 慮 圖 3 b. 建 立 電 路 圖 : 如 圖 4 在 此 預 先 構 思 整 個 電 源 供 應 器 架 構 電 源 將 透 過 插 頭 由 盒 子 後 方 接 至 電 源 供 應 器 盒 子 內 部 其 中 開 關 電 源 指 示 燈 安 裝 於 盒 子 前 方 而 保 險 絲 則 裝 於 盒 子 後 方 變 壓 器 雖 然 是 固 定 在 電 路 板 上, 但 是 我 們 1
只 用 兩 個 CON 取 代, 到 時 只 要 將 變 壓 器 的 輸 出 連 至 這 兩 個 CON 即 可, 輸 出 也 是 一 樣 的 方 法 因 此 在 電 路 圖 上 只 要 呈 現 電 路 板 上 的 線 路 就 可 以 了 注 意 : 各 元 件 值 只 是 範 例, 同 學 在 設 計 時 要 依 照 實 驗 需 求 調 整 請 儘 可 能 以 常 用 的 元 件 及 最 簡 單 的 電 路 來 設 計 圖 4 c. 設 定 電 路 圖 範 圍 : 功 能 列 Options/Schematic Page Properties 作 好 圖 之 設 定 ( 電 路 板 尺 寸 是 165mm 114mm) 圖 5 d. 如 果 找 不 到 元 件 時, 可 藉 由 搜 尋 功 能 來 尋 找 元 件 (2) (1) (3) (4) 圖 6 圖 7 (1) 在 置 放 元 件 的 Place Part 對 話 盒 內 點 選 Part Search (2) 跳 出 Part Search 對 話 盒 後, 於 Part Name 欄 內 輸 入 關 鍵 字 其 中 可 以 善 用 萬 用 字 元 2
"?" 及 "*" 以 圖 7 為 例 "CON? " 表 示 將 列 出 符 合 下 列 條 件 的 所 有 元 件 條 件 1: 元 件 名 稱 只 有 4 個 字 元 條 件 2 前 三 個 字 元 是 CON 若 是 "CON* " 的 話, 則 將 是 開 頭 名 稱 是 CON 的 所 有 元 件 列 出 來 萬 用 字 元 擺 放 的 位 置 不 限 於 字 尾, 可 以 是 字 中 或 字 首 (3) 設 定 好 就 可 以 開 始 搜 尋 Begin Search (4) 萬 一 找 不 到, 則 改 變 一 下 搜 尋 路 徑 Library Path 再 試 一 次 2. 自 建 元 件 符 號 : 由 於 元 件 庫 很 多, 每 個 元 件 庫 又 包 含 上 千 個 元 件, 如 果 忘 記 元 件 的 所 屬 元 件 庫 或 是 連 元 件 名 稱 都 不 知, 那 肯 定 是 一 個 大 問 題 此 時 與 其 在 大 海 撈 針 似 的 搜 尋 不 如 直 接 自 建 一 個 元 件 符 號 還 比 較 快 在 此 我 們 以 自 建 七 段 顯 示 器 元 件 的 過 程 當 作 說 明 七 段 顯 示 器 實 體 示 意 圖 元 件 符 號 圖 8 a. 自 建 自 己 的 元 件 庫 : 功 能 列 File/New/Library( 圖 8)=>OK( 圖 9) 由 工 具 列 ( 圖 10) 跳 至 專 案 管 理 視 窗 (Project manager) 此 時 已 出 現 新 的 元 件 庫 ( 圖 11) 圖 8 圖 9 b. 匯 入 自 建 元 件 庫 : 點 選 該 元 件 庫, 按 右 鍵 叫 出 快 顯 選 單, 點 選 Save As 可 另 存 新 檔 於 自 己 設 定 的 路 徑 及 名 稱 圖 10 圖 11 c. 建 立 元 件 符 號 : 點 選 該 元 件 庫, 按 右 鍵 叫 出 快 顯 選 單, 點 選 New Part 鍵 入 新 元 件 名 稱 ( 圖 12) 及 相 關 設 定 後 按 OK, 進 入 圖 13 的 編 輯 視 窗 3
圖 12 圖 13 (1) 若 未 出 現 格 線, 可 於 功 能 列 Options/Preferences 叫 出 Preferences 對 話 盒 選 Grid Display 標 籤, 於 Part and Symbol Grid 的 Grid Style 選 取 Lines 即 可 ( 圖 14) (2) 在 建 立 新 元 件 的 過 程 中, 若 劃 線 或 搬 移 物 件 時 游 標 總 是 依 照 網 格 移 動, 無 法 使 畫 出 來 的 線 達 到 美 觀 效 果, 我 們 可 以 把 Pointer snap to grid( 依 附 網 格 ) 取 消 勾 選, 即 可 取 消 此 功 能 圖 14 圖 15 (3) 置 放 元 件 內 線 段 : 使 用 右 側 工 具 列 Place Line; 設 定 線 徑 : 點 選 該 線 段 後 按 右 鍵 叫 出 快 顯 選 單, 點 選 Edit Properties, 叫 出 Edit Graphic 對 話 盒 在 Line Style& 選 擇 適 當 線 徑 ( 圖 16) (4) 置 放 圓 點 : 使 用 Place ellipse; 設 定 實 心 與 大 小 : 點 選 該 點 後 按 右 鍵 叫 出 快 顯 選 單, 點 選 Edit Properties, 叫 出 Edit Filled Graphic 對 話 盒 在 fill Style: 選 擇 Solid( 圖 17), 變 動 大 小 是 以 移 動 邊 框 方 塊 的 方 式 作 設 定, 注 意 必 須 先 取 消 Pointer snap to grid 的 功 能 4
圖 16 圖 17 (5) 設 定 外 框 與 配 置 腳 位 : 使 用 Place pin 叫 出 Place Pin 對 話 盒 ( 圖 18) 鍵 入 Name 及 Number 後 置 放 於 選 定 位 置 使 用 Place rectangle 框 出 元 件 外 框 ( 圖 19) 注 意 : 如 果 在 繪 製 外 框 和 放 置 腳 位 時, 若 取 消 Pointer snap to grid 的 功 能 時 可 能 會 導 致 無 論 元 件 怎 樣 移 動 都 無 法 使 元 件 與 其 他 元 件 相 連 線 的 錯 誤 圖 18 圖 19 圖 20 (6)Save 後 跳 出 圖 20 警 告, 說 明 有 兩 個 接 腳 名 是 相 同 的, 不 管 它 直 接 按 確 定 此 時 已 可 由 Place Part 對 話 盒 得 到 自 建 元 件 的 選 項 了 ( 圖 21) 圖 21 3. 列 印 電 路 圖 : 列 印 電 路 圖 可 以 由 功 能 列 設 定 File/Print Area/Set 設 定 要 列 印 電 路 圖 的 範 圍, 選 定 完 成 後 由 Print Preview 進 行 預 覽, 覺 得 ok 之 後 就 可 以 印 出 來 了 二 PCB 板 佈 線 (Layout) 當 使 用 Capture 完 成 電 路 圖 之 後, 接 下 來 就 是 將 電 路 圖 轉 換 至 OrCAD Layout 進 行 實 體 元 件 放 置 與 佈 線 在 完 成 元 件 放 置 與 佈 線 後, 只 需 將 Layout 完 成 圖 列 印 在 投 影 片 上 製 成 光 罩 即 可 進 行 洗 電 路 板 的 動 作 1.Footprint 概 念 : 所 謂 Footprint 就 是 電 路 板 上 元 件 的 實 際 尺 寸 所 以 在 Layout 之 前 應 先 將 電 路 圖 中 的 所 有 元 件 都 設 定 好 Footprint 以 電 阻 為 例, 在 電 路 圖 上 的 電 阻 並 沒 有 考 慮 使 5
用 那 一 種 電 阻, 然 而 實 際 上 電 阻 的 大 小 將 會 隨 著 瓦 數 W 的 遞 增 而 變 大 一 般 實 驗 室 常 看 的 電 阻 為 0.25W 的 電 阻, 若 是 25W 的 水 泥 電 阻 大 小 將 超 過 0.25W 電 阻 的 十 倍 長 因 此 Layout 時 得 考 慮 究 竟 實 際 使 用 的 電 阻 是 那 一 種 尺 寸? 2. 選 取 各 元 件 的 Footprint 圖 22 暫 設 CON1: BCON100T>BLKCON.100/VH/TM1SQ/W.100/1; LM317:TO>TO220AB; C: CYL/D.300/LS.100/.034 及 CYL/D.150/LS.100/.031 a. 一 般 麵 包 板 每 個 洞 間 距 為 100mil (=0.1inch=2.54 mm) 由 於 電 路 設 計 大 多 以 inch 為 單 位, 因 此 在 單 位 上 的 設 定 要 特 別 注 意 一 般 常 見 的 Layout Library 主 要 有 TM_AXIAL( 電 阻 電 感 ) TM_DIODE( 二 極 體 ) TM_CYLND( 電 解 電 容 陶 瓷 電 容 ) DIP100T( 插 針 式 IC) DSUBT( 常 用 電 腦 接 頭 ) SIP( 排 針 排 阻 ) Demo 版 只 有 Ex_gui 可 用 ( 附 件 中 含 有 大 多 數 的 llb 檔, 將 之 複 製 到 OrCAD_10.0_Demo\tools\layout\library 就 能 使 用 ) 如 果 找 不 到 適 合 Footprint 的 話, 我 們 還 是 可 以 自 己 建 立 Footprint b. 現 在 開 啟 OrCAD Layout ( 開 始 / 程 式 集 /OrCAD 10.0 Demo/Layout Demo), 跳 出 圖 22 編 輯 視 窗 c. 啟 動 Library Manager( 功 能 列 Tools/Library Manager, 圖 23) 後 即 可 看 到 圖 24 的 編 輯 視 窗 圖 23 圖 24 d. 現 在 按 Add ( 圖 24) 把 TM_AXIAL 加 進 來 ( 路 徑 在 前 面 llb 檔 複 製 的 地 方 ) 在 Libraries 框 內 即 可 看 到 目 前 已 加 進 來 的 llb 檔, 選 取 後 在 下 方 框 的 Footprints 會 顯 示 出 該 llb 內 的 所 有 Footprints( 圖 25) e. 任 意 點 選 一 個 AX/.400X.100/.031 後 由 右 側 即 顯 示 出 該 Footprint 的 外 形 現 在 我 們 配 合 電 阻 的 規 格 來 看 實 驗 室 常 用 的 電 阻 為 1/4 W( 尺 寸 由 表 1 可 知 ), 因 此 該 L 值 ( 圖 26) 為 6.3mm(=248mil),d 值 為 0.5mm(=20mil) 所 以 這 個 Footprint 顯 然 是 可 以 適 用 於 1/4 W 6
的 電 阻 一 般 的 選 擇 最 好 是 比 規 格 的 誤 差 值 上 限 再 大 一 點 兩 焊 點 距 離 400mil 孔 徑.31(inch=31mil) 高 度 100mil 圖 25 圖 26 Type( 表 1) CR 1/8W 1/4W 1/2W 1W 2W 3W L±1 3.5 6.3 9.0 11 15 18 DIMENSION(mm) D±0.5 1.8 2.4 3.2 4.5 5.0 6.0 H±3 2.8 28 30 30 30 33 d±0.05 0.45 0.5 0.6 0.8 0.8 0.8 其 它 元 件 庫 說 明 元 件 庫 ( 表 2) 說 明 範 例 TM_CYLND 一 般 陶 瓷 電 容 會 選 擇 孔 距 約 為 125mil 的 Footprint 電 解 質 電 容 則 依 據 兩 孔 距 離 與 CYL/D.175/LS.100/.031(175 兩 孔 距 離,100 高 度,.031 孔 徑 ) 外 徑 選 擇 適 當 元 件 首 先 將 電 容 插 於 麵 包 板 上 量 測 其 間 隔 為 多 少, 若 間 距 為 2 個 麵 包 板 孔 距, 則 選 擇 孔 距 為 200 之 Footprint TM_DIODE 為 二 極 體 元 件 庫, 使 用 方 式 與 電 阻 差 不 多 DAX/.425X.150/.040(425 兩 孔 距 離,150 高 度,.040 孔 徑 ) DIP100T 是 一 般 可 以 插 在 麵 包 板 上 的 IC 腳 座 DIP.100/14/W.300/L.700(100 接 腳 間 的 距 離,14 該 IC 有 14 支 腳 ) TO 為 一 般 電 晶 體 元 件 庫, 選 用 時 需 注 意 腳 位 編 號 與 實 際 元 件 的 編 號 符 不 符 合 其 中 編 號 如 TO-932,TO-220 等 是 電 晶 體 封 裝 型 號. 可 藉 由 查 詢 該 元 件 的 DataSheet 得 知 該 封 裝 型 號 f. 現 在 我 們 要 替 元 件 設 定 Footprint 了 回 到 Capture, 在 點 選 第 一 個 二 極 體 後, 按 Ctrl 再 7
重 複 點 選 其 他 二 極 體 於 最 後 一 個 二 極 體 點 選 後 按 右 鍵 叫 出 快 顯 選 單, 選 取 Edit Properties ( 圖 27) g. 跳 出 Property Editor 視 窗, 以 拖 曳 方 式 選 取 各 元 件 的 PCB Footprint 的 欄 位 後, 叫 出 快 顯 選 單 選 取 Edit( 圖 28) 圖 27 圖 28 由 二 極 體 規 格 ( 來 自 DataSheet) 選 定 DAX/.450X.125/.042 圖 29 圖 30 h. 跳 出 Edit Property Values 後 即 可 根 據 二 極 體 的 規 格 ( 圖 29) 設 定 Footprint( 圖 30, 可 自 Library Manager 處 複 製 後 在 此 貼 上 以 免 鍵 錯 ) 另 一 種 置 換 Footprint 的 方 法 : 屬 性 置 換 檔 : (1) 利 用 Windows XP 的 記 事 本 建 立 的.UPD 檔, 其 結 構 如 下 ( 元 件 值 映 對 元 件 外 形 Footprint) 8
{ 屬 性 欄 位 名 稱 } 置 換 檔 位 名 稱 1 置 換 檔 位 名 稱 2 內 容 置 換 值 1 置 換 值 2 範 例 : {Value} PCB FootPrint 10k AX/.300X.100/.031 10uF CPCYL1/D.300/LS.200/.034 (2) 在 Capture, 點 到 工 具 列 Project manager 後, 在 點 取 PAGE1 的 狀 態 下 選 功 能 列 Tools/Update Properties 跳 出 Update Properties 對 話 盒 (3) 選 取 所 設 定 的 置 換 檔 後 勾 選 強 行 置 換 選 項 後 OK, 即 可 立 即 完 成 所 有 置 換 選 取 此 項 強 行 置 換 選 擇 置 換 檔 圖 31 i. 現 在 就 依 下 表 將 所 有 的 元 件 Footprint 設 定 好 後 存 檔 ( 別 把 > 符 號 前 的 元 件 庫 名 稱 也 輸 入 了 ) 注 意 : 同 學 在 設 定 Footprint 時 必 須 依 元 件 實 際 的 大 小 作 設 定 表 3 R TM_AXIAL>AX/.400X.100/.034 1N4002 TM_DIODE>DAX/.450X.125/.042 LM317 TO> TO220AB C_pol(C1) TM_CYLND>CYL/D.300/LS.100/.034 C TM_CYLND>CYL/D.150/LS.100/.031 CON BCON100T>BLKCON.100/VH/TM1SQ/W.100/1 注 意 337 與 317 雖 同 為 TO220 封 裝, 但 其 接 腳 順 序 不 同 3. 替 沒 有 Footprint 的 元 件, 建 立 Footprint( 自 建 腳 位 ): 萬 一 沒 有 適 合 的 Footprint 時, 或 是 自 建 的 元 件 沒 有 可 用 的 Footprint 時, 就 需 要 自 己 建 一 個 Footprint 了 現 在 我 們 以 TO-220 封 裝 為 例 ( 雖 然 它 已 有 對 應 的 Footprint 可 用 ) 作 說 明 9
a. 圖 32 為 TO-220 的 規 格 由 規 格 可 知 腳 位 間 距 為 0.1inch(0.090-0.110), 接 腳 孔 徑 大 小 為 0.032inch(0.027-0.037) b. 進 入 OrCAD Layout 之 Library Manger 後 點 選 Create New Footprint 鍵 入 新 Footprint 名 稱 並 使 用 英 制 單 位 按 OK( 圖 33) 圖 32 圖 33 圖 34 c. 進 入 如 圖 34 的 畫 面,Library Manger 視 窗 先 預 設 一 個 Pad 焊 點 此 時 使 用 工 具 列 Pin Tool 以 複 製 貼 上 方 式 產 生 另 外 兩 個 焊 點 d. 使 用 工 具 列 Obstacle Tool 繪 製 元 件 外 框 在 點 選 外 框 後 跳 出 Edit Obstacle 對 話 盒 依 圖 35 作 好 設 定 10
樣 式 : 放 置 外 框 放 在 全 域 層 圖 35 圖 36 e. 功 能 列 Options/System Settings 叫 出 System Settins 對 話 盒 ( 圖 36) 由 對 話 盒 可 知, 每 個 格 點 的 距 離 是 50mil, 元 件 移 動 一 段 的 距 離 是 25mil 你 也 可 以 在 此 更 動 距 離 的 設 定 f. 對 著 接 腳 1 雙 按 右 鍵 叫 出 Edit Pad 對 話 盒 ( 圖 37) 把 PadstackName 選 為 T2[Local] 目 的 是 使 接 腳 1 的 形 狀 變 成 方 形 以 符 合 第 一 支 接 腳 形 狀 是 方 形 的 慣 例 圖 37 圖 38 g. 使 用 工 具 列 View Spreadsheet 點 選 Padstacks 跳 出 Padstacks 表 格 ( 圖 38) 由 表 中 可 知 T2 在 TOP 這 層 形 狀 是 方 形, 寬 度 是 62mil 你 也 可 以 在 此 更 動 大 小 我 們 所 要 使 用 的 電 路 板 是 單 面 銅 箔, 因 此 TOP 為 元 件 置 放 面, Button 為 銅 箔 面 Footprint 名 稱 h. 使 用 Save as 存 在 自 設 的 元 件 庫 放 在 自 定 元 件 庫 內 ( 圖 39) 圖 39 元 件 庫 儲 存 路 徑 及 檔 名 不 要 使 用 中 文 字 11
注 意 337 與 317 雖 同 為 TO220 封 裝, 但 其 接 腳 順 序 不 同 4. 產 生 Netlist 網 目 表 : a. 回 到 Capture, 點 到 工 具 列 Project manager 後, 在 點 取 PAGE1 的 狀 態 下 選 功 能 列 Tools/Creat Netlis ( 圖 40) 跳 出 Create Netlis 對 話 盒, 設 好 Layout 標 籤 /Options/User Properties are inches 及 儲 存 路 徑 後 按 確 定 ( 圖 41) 圖 40 圖 41 如 果 在 Session Log 內 出 現 ERROR [XLT0009] Unexpected unknown Exception 錯 誤 訊 息, 那 就 把 軟 體 關 掉 再 重 新 啟 動 一 次 圖 42 b. 此 時 專 案 管 理 視 窗 (Project manager) 應 該 已 出 現 了 layoutpower.mnl 的 網 目 檔 ( 圖 42) 4. 將 Capture 所 輸 出 Netlist 檔 載 入 Layout 主 程 式 a. 開 啟 OrCAD Layout 後, 工 具 列 Open new board( 圖 43) 跳 出 AutoECO 對 話 盒 ( 圖 44) 第 一 個 欄 位 我 們 使 用 預 設 檔 default.tch 第 二 個 欄 位 則 選 取 之 前 所 產 生 的 MNL 檔 設 定 好 後 按 ApplyECO 12
圖 43 圖 44 b. 若 沒 問 題 會 進 入 Layout 畫 面, 但 是 會 跳 出 Link Footprint to Component 對 話 盒 ( 圖 45) 告 訴 我 們 Footprint 有 問 題 點 選 Defer remaining edits until completion 後 OK 圖 45 圖 46 c. 跳 出 記 事 本, 說 明 有 14 個 errors( 圖 46) 大 致 看 來 是 diode 接 腳 的 問 題 我 們 利 用 Library Manger 觀 察 TM_DIODE>DAX/.450X.125/.042 發 現 其 接 腳 編 號 是 C 及 A, 這 跟 Capture 的 設 定 編 號 1 與 2 不 同 ( 圖 47) 圖 47 d. 回 到 Capture 後 任 選 一 個 diode 叫 出 快 顯 選 單, 點 選 Edit Part( 圖 48) 後 跳 出 Demo Edition 視 窗 13
圖 48 e. 對 著 diode 的 正 極 接 腳 雙 按 右 鍵, 叫 出 Pin Properties 把 接 腳 編 號 改 為 A( 圖 49), 再 把 另 圖 49 一 支 改 為 C 設 定 好 後 按 本 視 窗 的 右 上 角 之 鈕, 結 束 元 件 編 輯 接 著 問 你 要 只 改 目 前 這 個 (Update Current) 元 件 或 改 全 部 (Update All), 當 然 是 一 次 改 好 選 Update All( 圖 50) f. 重 新 產 生 mnl 檔 後, 再 次 打 開 Layout, 載 入 mnl 檔 後, 果 然 No errors found( 圖 51) 圖 50 14
圖 51 預 拉 線 元 件 外 形 圖 52 5. 擺 放 零 件 及 其 它 設 定 a. 首 先 關 閉 DRC 以 免 麻 煩 ( 工 具 列 Online DRC) 並 設 定 自 動 邊 移 功 能 (Auto Pan, 功 能 列 Options/User Preferences 後 點 選 Display Preferences/Enable AutoPan) 以 方 便 後 續 作 業 編 輯 環 境 介 紹 圖 53 (a) (b) (c) (d) (e)(f) (g)(h) (a) 開 啟 元 件 編 輯 視 窗 Library Manager (b) 尋 找 (c) 開 啟 表 格 View Spreadsheet (d) 視 窗 縮 放 (e) 進 入 元 件 操 作 狀 態 Component Tool, 例 如 元 件 的 放 置 / 搬 移 / 旋 轉 / 複 製 / 刪 除 / 元 件 屬 性 編 輯 (f) 進 入 焊 點 操 作 狀 態 Pin Tool, 例 如 焊 點 的 放 置 / 搬 移 / 旋 轉 / 複 製 / 刪 除 / 焊 點 屬 性 編 輯 (g) 進 入 障 礙 物 操 作 狀 態 Obstacle Tool, 例 如 焊 點 的 放 置 / 搬 移 / 旋 轉 / 複 製 / 刪 除 / 焊 點 屬 性 編 輯 (h) 進 入 文 字 操 作 狀 態 15
各 板 層 說 明 :layout 預 設 層 有 這 麼 多, 我 們 所 用 的 單 層 板 只 要 注 意 BOT 及 AST 就 差 不 多 layer name Global Layer 置 頂 層 ( 全 域 層 ) Top Layer 頂 層 零 件 面 走 線.TOP Bottom Layer 底 層 零 件 面 走 線.BOT Silkscreen TOP 頂 層 文 字 絹 印 層.SST Silkscreen Bottom 底 層 文 字 絹 印 層.SSB Inner Layer 1 etc. 中 間 銅 箔 走 線 第 一 層, 第 二 層 IN1,IN2 Power Layer. 內 層 電 源 層.PWR Ground Layer. 內 層 接 地 層.GND Soldermask Top 頂 層 防 焊 層.SMT Soldermask Bottom 底 層 防 焊 層.SMB Solder Paste Top 頂 層 錫 膏 印 刷 鋼 板 板 層.SPT Solder Paste Bottom 底 層 錫 膏 印 刷 鋼 板 板 層.SPB Drill Drawing 鑽 孔 尺 寸.DRD Assembly Top 頂 層 資 料 圖.AST Assembly Bottom 底 層 資 料 圖.ASB b. 訂 格 點 距 離 : (1) 功 能 列 Options/System Settings, 叫 出 System Settings 對 話 盒 切 換 板 層 圖 54 圖 55 c. 設 定 板 框 : 定 義 元 件 及 佈 線 範 圍 (1) 將 工 作 層 板 切 換 到 Global Layer 板 層, 板 框 就 在 這 個 板 層 定 義 ( 快 速 鍵, 數 字 鍵 0 或 圖 55) 16
(2) 按 工 具 列 Obstacle Tool 進 入 障 礙 物 狀 態 接 著 在 編 輯 區 按 右 鍵 / 快 顯 選 單 /New 後 再 叫 一 次 快 顯 選 單 點 選 Properties ( 或 Ctrl+E) 叫 出 Edit Obstacle 對 話 盒 依 右 圖 作 好 設 定 就 可 以 開 始 繪 製 板 框 板 框 最 好 左 上 方 缺 角 ( ), 以 方 便 分 辨 出 元 件 面 和 銲 錫 面 (3) 由 右 上 角 (0,4500) 開 始 ( 長 6500 寬 4500) 按 左 鍵 開 始 拉 線, 移 至 板 框 頂 點 再 按 左 鍵 即 可 固 定 完 成 後 按 Esc 結 束 定 義 板 框 ( 或 右 鍵 / 快 顯 選 單 /End Command) 障 礙 物 種 類,Board outline 為 板 框, 且 板 層 一 定 是 Global Layer (4) 設 定 板 框 大 小 為 11.4cm 16.5cm( 此 為 電 路 板 尺 寸 ) 障 礙 物 名 稱, 沒 有 指 定 將 以 流 水 號 命 名 d. 人 工 佈 置 元 件 : 基 本 原 則 是 按 電 路 圖 的 元 件 相 對 位 置 排 列 元 件 儘 量 讓 預 拉 線 短 一 點 不 要 交 叉 儘 量 讓 元 件 對 齊, 等 間 距 主 要, 較 大 元 件 先 排 列 相 關 的 元 件 擺 在 一 起 另 外 若 電 路 板 需 要 裝 入 機 盒 的 話 尚 需 要 考 慮 電 路 板 與 機 盒 之 間 的 關 係 例 如 : 本 專 題 需 要 透 過 機 盒 上 的 波 段 開 關 來 變 換 不 同 的 電 阻, 顯 然 這 些 電 阻 勢 必 要 位 於 電 路 板 很 靠 近 波 段 開 關 的 位 置, 以 免 電 阻 與 波 段 開 關 的 連 接 線 過 長 造 成 機 盒 內 電 線 的 混 亂 記 得 要 保 留 變 壓 器 空 間 ( 約 5 8cm) (1) 按 Component Tool 進 入 元 件 操 作 模 式 (2) 常 用 操 作 方 式 ( 表 4) 常 用 功 能 快 速 鍵 工 具 列 其 它 方 式 選 取 或 固 定 元 件 空 白 鍵 滑 鼠 左 鍵 逆 時 針 旋 轉 90 度 R 滑 鼠 右 鍵 /Rotate 放 大 比 例 I 功 能 列 View/Zoom in 縮 小 比 例 O 功 能 列 View/Zoom out 重 定 視 窗 中 心 C 功 能 列 View/Zoom Center 顯 示 整 個 電 路 板 Shift + Home 功 能 列 View/Zoom All (Fit) 改 元 件 屬 性 Ctrl + E 雙 按 滑 鼠 左 鍵 或 滑 鼠 右 鍵 /Properties 尋 找 元 件 Ctrl + F Tab 可 同 時 打 開 Capture, 當 點 選 元 件 時,Capture 的 對 應 元 件 會 出 現 虛 線 框 d. 文 字 編 輯 ( 按 Text Tool 進 入 文 字 編 輯 狀 態, 建 議 只 留 元 件 名 及 元 件 值 並 移 到 明 顯 位 置 ) 17
6. 佈 線 a. 設 定 單 層 板 : 有 些 電 路 板 ( 雙 面 板 ) 上 下 皆 可 佈 線, 有 些 板 子 連 內 層 也 可 佈 線 現 在 我 們 用 的 是 單 層 板 ( 底 層 為 焊 錫 面, 頂 層 為 元 件 面 ), 所 以 要 先 設 定 為 單 層 板 ( 將 Button 設 定 為 唯 一 的 繞 線 層 ) (1) 點 選 工 具 列 View Spreadsheet/Layers( 或 Shift + Y) 後, 跳 出 Layers 設 定 視 窗 圖 56 圖 57 (2) 現 在 把 TOP,GND,POWER,INNER1 及 INNER2 的 Layer Type 欄 位 反 白 後 ( 先 左 鍵 選 取 某 個 欄 位 後, 在 按 Crtl 鍵 的 同 時 可 再 用 滑 鼠 右 鍵 繼 續 選 取 其 他 欄 位 ), 再 按 右 鍵 / 快 顯 選 單 / Properties 跳 出 板 層 屬 性 對 話 盒 (Edit Layer, 圖 56) (3) 點 選 Unused Routing 設 為 不 佈 線 後 按 OK( 圖 57) Edit Layer 的 其 他 選 項 為 /Routing Layer 設 為 佈 線 層 /Drill Layer 設 為 鑽 孔 層 /Plane Layer 設 為 電 源 層 /Documentation 設 為 文 件 絹 印 層 /Jumper Layer 設 為 跳 線 層 b. 線 徑 設 定 (1) 設 定 線 寬 : 按 工 具 列 View Spreadsheet/Nets, 跳 出 Nets 網 路 表 格 視 窗 ( 圖 58) 圖 58 圖 59 (2) 將 Width Min Con Max 的 欄 位 全 部 選 取 後, 按 右 鍵 /Properties ( 或 Ctrl+E) 開 啟 網 路 屬 性 對 話 盒 在 Min Width 欄 位 設 16mil; 在 Max Width 欄 位 設 20mil, 而 Conn Width( 自 動 佈 線 線 寬 ) 的 預 設 值 將 等 同 於 Min Width 設 好 後 按 OK 另 外 部 份 線 路 若 是 電 源 線 及 地 線, 則 其 最 小 線 寬 至 少 應 設 為 20mil 最 大 設 為 24mil 18
繞 線 與 線 徑 關 係 設 定 : 一 般 而 言, 線 寬 越 寬 則 能 承 受 的 電 流 可 以 越 大 (1mm 約 1A) 因 為 OrCAD 預 設 值 12mil 太 小, 一 般 建 議 是 至 少 要 有 16mil 另 外 電 源 功 能 及 接 地 功 能 的 接 線 因 負 責 總 電 流 的 流 入 與 流 出, 所 以 線 寬 應 比 一 般 接 線 寬 一 點 倘 若 板 子 面 積 大, 元 件 個 數 少, 在 沒 有 其 它 考 量 的 情 況 下, 線 寬 若 能 設 更 大 當 然 較 好 (3) 若 選 取 單 一 欄 位 時, 則 可 以 更 動 圖 59 上 半 部 的 設 定 其 中 Weight 權 重 表 示 設 定 數 字 越 大, 走 線 順 序 將 越 前 面 ( 優 先 ) (4) 若 你 是 在 自 動 佈 線 之 後 再 設 定 線 徑, 則 設 定 好 後 點 選 該 欄 位 ( 圖 58) 再 以 右 鍵 / 快 顯 選 單 /Force Min/Max Widths 的 功 能 強 制 更 換 線 寬 c. 設 定 安 全 距 離 (1) 工 具 列 Strategy/Route Spacing, 跳 出 安 全 距 離 定 表 格 視 窗 ( 圖 60) (2) 將 BOTTOM 的 右 側 整 列 反 白 後, 右 鍵 /Properites 叫 出 安 全 距 離 設 定 對 話 盒, 即 可 設 定 在 此 我 們 就 不 作 更 動, 若 要 更 改 請 注 意 單 位 為 mil 表 4 為 各 個 設 定 的 中 文 說 明 圖 60 Track to Track Spacing 設 定 走 線 與 走 線 的 安 全 距 離 Track to Via Spacing 設 定 走 線 與 導 孔 的 安 全 距 離 Track to Pad Spacing 設 定 走 線 與 焊 點 的 安 全 距 離 Via to Via Spacing 設 定 導 孔 與 導 孔 的 安 全 距 離 Via to Pad Spacing 設 定 導 孔 與 焊 點 的 安 全 距 離 Pad to Pad Spacing 設 定 焊 點 與 焊 點 的 安 全 距 離 表 5 圖 61 d. 自 動 佈 線 (1) 自 動 佈 線 : 功 能 列 Auto/Autoroute/Board (2) 如 果 需 要 拆 掉 佈 線, 自 動 拆 線 : 功 能 列 Auto/Unroute/Board e. 人 工 佈 線 : 有 時 電 腦 佈 線 可 能 會 出 現 不 滿 意 的 情 況, 這 時 就 需 要 人 工 修 改 走 線 的 編 輯 模 式 有 四 種, 限 於 篇 幅 就 不 仔 細 說 明, 請 同 學 自 行 嘗 試 (1) 手 工 修 / 走 線 模 式 : 基 本 方 式 19
走 線 轉 角 的 設 定 : 走 線 時 按 右 鍵 / 快 顯 選 單 /135 Corners 可 以 產 生 45,90,135 度 的 轉 角 ; 90Corners 只 能 產 生 90 度 轉 角 ;Curve Corners 產 生 圓 弧 轉 角 ;Any Angle Corners 可 任 意 角 度 轉 彎 (2) 手 工 線 修 / 走 線 模 式 : 以 線 段 為 操 作 單 位 (3) 推 擠 式 手 工 修 / 走 線 模 式 : 手 工 走 線 時 會 自 動 推 開 附 近 的 佈 線 (4) 自 動 路 徑 手 工 修 / 走 線 模 式 : 建 議 式 的 手 工 編 修 導 線 f. 文 字 調 整 : 現 在 我 們 希 望 在 底 層 有 可 以 校 正 的 記 號 以 核 對 電 路 板 的 位 置, 而 在 頂 層 可 以 有 元 件 分 佈 圖 可 以 對 照 元 件 的 位 置 及 數 值 (1) 把 沒 有 用 的 文 字 刪 除, 只 保 留 元 件 名 稱 及 元 件 值 把 保 留 的 文 字 移 至 元 件 旁 明 顯 的 地 方 注 意 該 文 字 是 定 義 在 那 一 個 板 層 (2) 選 定 Global Layer 後 點 選 進 入 Text tool 模 式 ( 圖 62) (3) 右 鍵 / 快 顯 選 單 /New, 叫 出 Text Edit 對 話 盒 Text String 欄 位 鍵 入 對 準 用 的 符 號 +; 線 寬 Line Width 訂 為 20mil; 高 度 為 500mil( 圖 63) OK 後 把 符 號 擺 在 板 框 的 兩 對 角 邊 上 圖 62 圖 63 (4) 選 定 BOT 層, 使 用 一 樣 的 方 法 設 定 文 字 適 當 大 小, 把 組 別 放 入 板 框 內 的 空 白 區 域 以 不 干 擾 繞 線 為 原 則 本 例 為 第 7 組 在 BOT 設 定 組 別 尚 有 一 個 好 處 就 是 可 以 透 過 組 別 來 分 辨 佈 線 圖 的 正 反 面, 完 成 後 應 如 圖 64 所 示 20
圖 64 7. 分 層 列 印 : 利 用 雷 射 印 表 機 將 佈 線 板 層 列 印 成 光 罩 圖, 再 配 合 感 光 板 來 製 作 電 路 板 a. 功 能 列 Options/Post process Settings 跳 出 Post Process 表 格 視 窗 點 選 所 要 列 印 板 層 / 快 顯 選 單 Plot to Print Manager ) 圖 65 b. 選 取 所 要 列 印 的 板 層, 右 鍵 / 快 顯 選 單 /Plot to Print Manager 後 即 可 列 印 該 板 層 現 在 要 列 印 *.BOT( 底 層 焊 錫 面,Bottom Layer) 作 為 光 罩 圖 以 及 列 印 *.AST( Assembly Top 頂 層 資 料 圖 ) 作 為 焊 元 件 時 的 參 考 圖 c. 預 覽 : 選 取 所 要 列 印 的 板 層, 右 鍵 / 快 顯 選 單 /Preview 列 印 的 其 它 設 定 : 選 取 所 要 設 定 的 板 層, 右 鍵 / 快 顯 XY 偏 移 強 制 黑 白 選 單 /Properties ( 圖 66) 以 列 印 在 d. 光 罩 圖 可 以 印 成 PDF 檔 後 適 當 位 置 再 拿 檔 案 找 助 教 把 投 影 片 印 成 光 罩 圖 66 21
圖 67 底 層 焊 錫 面 圖 68 頂 層 資 料 圖 若 對 講 義 內 容 的 說 明 有 不 清 楚 的 地 方, 可 以 對 照 參 考 文 獻 所 列 的 兩 個 網 址 三 洗 電 路 板 及 焊 接 元 件 請 自 行 參 閱 補 充 資 料 電 路 板 的 製 作 流 程 及 裝 配 與 焊 接 講 義 參 考 文 獻 http://www.docin.com/p-219651923.html http://www.diyplayer.com/modules/tinyd2/content/makepcb.htm 例 說 OrCAD R9.X 電 路 板 設 計 張 義 和 王 敏 男 新 文 京 2004 OrCAD Layout Plus 電 腦 輔 助 電 板 設 計 張 義 和 台 科 大 1999 22