造物笔记/嘉立创EDA 教程(原立创EDA)
基于 嘉立创EDA专业版 V4.1.93
造物笔记 / 嘉立创EDA 教程 / 第 2 章 · 前置知识补全

2.9 PCB 基础

一块 PCB 是由铜、基材、阻焊、丝印一层层叠起来的。这一节把每一层是什么、焊盘和过孔是什么、板厚铜厚怎么选、单面 / 双面 / 多层板有什么区别讲清楚。

⏱ 约 20 分钟🎯 零基础🖱️ 含 PCB 层叠爆炸图(与 A-4 共用)

一块双面板的“三明治”结构#

先复习一下 A-4.1 的层叠图。点每一层,看看它是什么、对应编辑器里的几号图层、导出成哪个 Gerber 文件:

PCB 层叠爆炸图(双面板)
图中厚度是夸张画的。真实的 1 oz 铜只有约 0.035 mm 厚,基材默认 1.6 mm。
层材料作用能不能自己画
丝印 Silkscreen油墨(通常白色)文字、位号、Logo,给人看的能,丝印层上随便写(A-8)
阻焊 Solder Mask油墨(绿 / 蓝 / 黑 / 白 / 紫……)盖住铜线防氧化、防短路;焊盘处“开窗”一般不用画,封装自带开窗
铜层 Copper铜箔导线、焊盘、铺铜——电流走的地方能,布线、铺铜都画在这里
基材 SubstrateFR-4(玻璃纤维 + 环氧树脂)支撑、绝缘不能,下单时选板材和板厚

焊盘 Pad#

焊盘是铜层上专门用来焊接元件引脚的铜块,阻焊在这里开窗把铜露出来。焊盘的形状、大小、间距由封装决定(2.5):

  • 贴片焊盘(SMD Pad):只在顶层(或底层)一面,是一块平平的铜。0603 电阻的封装就是两个小长方形焊盘。
  • 插件焊盘(THT Pad):中间有一个穿透整块板子的孔,孔壁镀铜,上下两面都有一圈铜环。排针、直插元件用这种。在嘉立创EDA 里它属于「12 多层」,因为它同时存在于所有铜层。

过孔 Via#

过孔是连接不同铜层的小孔,孔壁镀了铜,导线在顶层走到这里,穿过去在底层接着走——像楼层之间的电梯。它和插件焊盘很像,区别是过孔不用来焊元件,通常很小,表面还盖着阻焊。

案例 A 自动布线的结果:红色是顶层导线,蓝色是底层导线,小圆圈就是过孔(共 3 个)
图 2.9-1案例 A 自动布线的结果:红色是顶层导线,蓝色是底层导线,小圆圈就是过孔(共 3 个)
  • 嘉立创EDA 默认过孔:外直径 0.61 mm、内直径(钻孔)0.305 mm(A-6.1 设计规则)。
  • 普通双面板的过孔都是从顶层打穿到底层的通孔。多层板还有只打穿一部分层的盲孔、埋孔,工艺更复杂、更贵,新手用不到。
  • 过孔本身有一点电阻和电感,大电流的线、高速信号线尽量少换层;铺铜时常在 GND 铜皮上打一些“缝合过孔”,把上下两层的 GND 连得更牢(案例 B 模组中间的 GND 散热焊盘就用了 4 个过孔连到底层 GND)。

板厚和铜厚#

参数常见选择说明
板厚1.6 mm(默认)、1.2、1.0、0.8 mm……1.6 mm 是行业最常用的厚度,结实、便宜。做可穿戴、要塞进薄外壳时可以选薄一点。Type-C 等插座对板厚有要求时看它的规格书
铜厚1 oz(外层默认)、2 ozoz(盎司)是指每平方英尺铜箔的重量,1 oz ≈ 35 µm(0.035 mm)厚。铜越厚能过的电流越大(2.10),也更贵

这两项都是下单时选的,编辑器里不用设置(A-10 下单页 PCB 工艺)。

单面板、双面板、多层板#

单面板 只有一面有铜 双面板(本教程) 两面有铜,用过孔连通 四层板 L1 顶层:信号L2:GND 平面L3:电源平面L4 底层:信号 中间还夹着两层铜(常见安排之一)
  • 单面板:最便宜,但布线全挤在一面,线交叉时只能用跳线。现在打样价格差不多,很少专门做单面板。
  • 双面板:两面走线,过孔换层,适合绝大多数简单项目。本教程的两个案例都是双面板,嘉立创 2 层板打样很便宜(案例 A 5 片约 ¥20)。
  • 多层板(4、6、8 层……):中间的铜层通常做成完整的 GND 平面和电源平面,信号走在外层。好处是抗干扰能力强、布线空间大,适合高速信号、复杂芯片(BGA)、射频。层数越多越贵。

编辑器里还有一些“不生产”的层#

PCB 编辑器的图层面板里有二三十个图层,但真正被做到板子上的只有铜、阻焊、丝印、板框和钻孔这几类。锡膏层用来做钢网(2.12);文档层、飞线层、元件外形层等只是帮你看清楚设计,不会被生产出来。完整列表见 A-4.2 图层面板。

PCB 上什么东西负责把顶层和底层的导线连起来?
✅ 过孔是孔壁镀铜的小孔,像层与层之间的电梯。
“1 oz 铜厚”大约是多厚?
✅ 1 oz ≈ 35 µm = 0.035 mm,比一张纸还薄。

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