PCB板布局原則介紹

1.元件排列規(guī)則
1).在通常條件下,所有的元件均應(yīng)布置在印制電路的同一面上，只有在頂層元件過密時(shí)，才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼IC等放在底層。
2).在保證電氣性能的前提下，元件應(yīng)放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀，一般情況下不允許元件重疊；元件排列要緊湊，輸入和輸出元件盡量遠(yuǎn)離。
3).某元器件或?qū)Ь€之間可能存在較高的電位差，應(yīng)加大它們的距離，以免因放電、擊穿而引起意外短路。
4).帶高電壓的元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。
5).位于板邊緣的元件，離板邊緣至少有2個(gè)板厚的距離
6).元件在整個(gè)板面上應(yīng)分布均勻、疏密一致。

2.按照信號(hào)走向布局原則
1).通常按照信號(hào)的流程逐個(gè)安排各個(gè)功能電路單元的位置，以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它進(jìn)行布局。
2).元件的布局應(yīng)便于信號(hào)流通，使信號(hào)盡可能保持一致的方向。多數(shù)情況下，信號(hào)的流向安排為從左到右或從上到下，與輸入、輸出端直接相連的元件應(yīng)當(dāng)放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。

3.防止電磁干擾
1).對(duì)輻射電磁場(chǎng)較強(qiáng)的元件，以及對(duì)電磁感應(yīng)較靈敏的元件，應(yīng)加大它們相互之間的距離或加以屏蔽，元件放置的方向應(yīng)與相鄰的印制導(dǎo)線交叉。
2).盡量避免高低電壓器件相互混雜、強(qiáng)弱信號(hào)的器件交錯(cuò)在一起。
3).對(duì)于會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)的元件，如變壓器、揚(yáng)聲器、電感等，布局時(shí)應(yīng)注意減少磁力線對(duì)印制導(dǎo)線的切割，相鄰元件磁場(chǎng)方向應(yīng)相互垂直，減少彼此之間的耦合。
4).對(duì)干擾源進(jìn)行屏蔽，屏蔽罩應(yīng)有良好的接地。
5).在高頻工作的電路，要考慮元件之間的分布參數(shù)的影響。

4. 抑制熱干擾
1).對(duì)于發(fā)熱元件，應(yīng)優(yōu)先安排在利于散熱的位置，必要時(shí)可以單獨(dú)設(shè)置散熱器或小風(fēng)扇，以降低溫度，減少對(duì)鄰近元件的影響。
2).一些功耗大的集成塊、大或中功率管、電阻等元件，要布置在容易散熱的地方，并與其它元件隔開一定距離。
3).熱敏元件應(yīng)緊貼被測(cè)元件并遠(yuǎn)離高溫區(qū)域，以免受到其它發(fā)熱功當(dāng)量元件影響，引起誤動(dòng)作。
4).雙面放置元件時(shí)，底層一般不放置發(fā)熱元件。

5.可調(diào)元件的布局
對(duì)于電位器、可變電容器、可調(diào)電感線圈或微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)；若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，則應(yīng)放置在印制電路板于調(diào)節(jié)的地方。


印刷電路板的設(shè)計(jì)



smt線路板是表面貼裝設(shè)計(jì)中不可缺少的組成之一。smt線路板是電子產(chǎn)品中電路元件與器件的支撐件，它實(shí)現(xiàn)了電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術(shù)發(fā)展，pcb板的體積越來越小，密度也越來越高，并且PCB板層不斷地增加，因此，要求PCB在整體布局、抗干擾能力、工藝上和可制造性上要求越來越高。
印刷電路板設(shè)計(jì)的主要步驟；
 1：繪制原理圖。
 2：元件庫的創(chuàng)建。
 3：建立原理圖與印制板上元件的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系。
 4：布線和布局。
 5：創(chuàng)建印制板生產(chǎn)使用數(shù)據(jù)和貼裝生產(chǎn)使用數(shù)據(jù)。


 印制電路板的設(shè)計(jì)過程中要考慮以下問題：1、要確保電路原理圖元件圖形與實(shí)物相一致和電路原理圖中網(wǎng)絡(luò)連接的正確性。2、印制電路板的設(shè)計(jì)不僅僅是考慮原理圖的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，而且要考慮電路工程的一些要求，電路工程的要求主要是電源線、地線和其他一些導(dǎo)線的寬度，線路的連接，一些元件的高頻特性，元件的阻抗、抗干擾等。3、印制電路板整機(jī)系統(tǒng)安裝的要求，主要考慮安裝孔、插頭、定位孔、基準(zhǔn)點(diǎn)等都要滿足要求，各種元件的擺放位置和準(zhǔn)確地安裝在規(guī)定的位置，同時(shí)要便于安裝、系統(tǒng)調(diào)試、以及通風(fēng)散熱。4、印制電路板的可制造性上和它的工藝性上的要求，要熟悉設(shè)計(jì)規(guī)范和滿足生產(chǎn)工藝要求，使設(shè)計(jì)出的印制電路板能順利地進(jìn)行生產(chǎn)。5、在考慮元器件在生產(chǎn)上便于安裝、調(diào)試、返修，同時(shí)印制電路板上的圖形、焊盤、過孔等要標(biāo)準(zhǔn)，確保元器件之間不會(huì)碰撞，又方便地安裝。6、設(shè)計(jì)出印制電路板的目的主要是應(yīng)用，因此我們要考慮它的實(shí)用性和可靠性，同時(shí)減少印制電路板的板層和面積，從而來降低成本，適當(dāng)大一些的焊盤、通孔、走線等有利于可靠性的提高，減少過孔，優(yōu)化走線，使其疏密均勻，一致性好，使板面的整體布局美觀一些。


 一、要使所設(shè)計(jì)的電路板達(dá)到預(yù)期的目的，印刷電路板的整體布局、元器件的擺放位置起著關(guān)鍵作用，它直接影響到整個(gè)印刷電路板的安裝、可靠性、通風(fēng)散熱、布線的直通率。


 印刷電路板的外層尺寸優(yōu)先考慮，PCB尺寸過大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加，過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾，因此，首先對(duì)PCB的大小和外形，給出一個(gè)合理的定位。再確定特殊元件的位置和單元電路等，要按電路的流程把整個(gè)電路分為幾個(gè)單元電路或模塊，并以每個(gè)單元電路的核心元件（如集成電路）為中心，其它的元件要按一定的順序均勻、整齊緊湊地排列在PCB板上，但不要太靠近這些大的元件，要有一定的距離，特別一些比較大、比較高的元件周圍要保持一定的距離，這樣有助于焊接和返修。對(duì)于功率較大的集成電路要考慮彩散熱片，要給它留有足夠的空間，并且放于印制板的通風(fēng)散熱好的位置。同時(shí)也不要過于集中，幾個(gè)大的元件在同一板子上，要有一定距離，并且要使他們?cè)?5角的方向上，稍小的一些集成電路如（SOP）要沿軸向排列，電阻容元件則垂直軸向排列，所有這些方向都相對(duì)PCB的生產(chǎn)過程的傳送方向。這樣使元器件有規(guī)律的排列，從而減少在焊接中產(chǎn)生的缺陷。做顯示用的發(fā)光二極管等，因在應(yīng)用過程中要用來觀察，應(yīng)該考慮放于印制板的邊緣處。


  一些開關(guān)、微調(diào)元件等應(yīng)該放在易于操作的地方。在同頻電路中應(yīng)考慮元器件之間的分布參數(shù)，一般高頻電路中應(yīng)考慮元器件之間的分布參數(shù)，一般電路盡可能使元器件平行排列，這樣不但美觀，而且易于裝焊，同時(shí)易于批生產(chǎn)，位于電路板邊緣的元器件，距離邊緣一定要有3-5厘米的距離。在考慮元件位置的同時(shí)要對(duì)PCB板的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、耐熱性以及彎曲強(qiáng)度等性能進(jìn)行全面考慮，以免在生產(chǎn)中對(duì)元件或PCB產(chǎn)生不良影響。


PCB上的元件位置和外形確定后，再考慮PCB的布線。


 有了元件的位置，根據(jù)元件位置進(jìn)行布線，印制板上的走線盡可能短是一個(gè)原則。走線短，占用通道和面積都小，這樣直通率會(huì)高一些。在PCB板上的輸入端和輸出端的導(dǎo)線應(yīng)盡量避開相鄰平行，好在二線間放有地線。以免發(fā)生電路反饋藕合。印制板如果為多層板，每個(gè)層的信號(hào)線走線方向與相鄰板層的走線方向要不同。對(duì)于一些重要的信號(hào)線應(yīng)和線路設(shè)計(jì)人員達(dá)成一致意見，特別差分信號(hào)線，應(yīng)該成對(duì)地走線，盡力使它們平行、靠近一些，并且長(zhǎng)短相差不大。PCB板上所有元件盡量減少和縮短元器件之間的引線和連接，PCB板中的導(dǎo)線小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣層基板間的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.05mm，寬度為1-1.5mm時(shí)，通過2A的電流，溫度不會(huì)高于3度。導(dǎo)線寬度1.5mm時(shí)可滿足要求，對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選用0.02-0.03mm。當(dāng)然，只要允許，我們盡可能的用寬線，特別是PCB板上的電源線和地線，導(dǎo)線的小間距主要是由不壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于一些集成電路（IC）以工藝角度考慮可使間距小于5-8mm。印制導(dǎo)線的彎曲處一般用圓弧小，避免使用小于90度彎的走線。而直角和夾角在高頻電路中會(huì)影響電性能，總之，印制板的布線要均勻，疏密適當(dāng)，一致性好。電路中盡量避開使用大面積銅箔，否則，在使用過程中時(shí)間過長(zhǎng)產(chǎn)生熱量時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象，如必須使用大面積銅箔時(shí)，可采用柵格狀導(dǎo)線。導(dǎo)線的端口則是焊盤。焊盤中心孔要比器件引線直徑大一些。焊盤太大在焊接中易形成虛焊，焊盤外徑D一般不小于（d＋1.2）mm，其中d為孔徑，對(duì)于一些密度比較大的元件的焊盤小直徑可?。╠+1.0）mm，焊盤設(shè)計(jì)完成后，要在印制板的焊盤周圍畫上器件的外形框，同時(shí)標(biāo)注文字和字符。一般文字或外框的高度應(yīng)該在0.9mm左右，線寬應(yīng)該在0.2mm左右。并且標(biāo)注文字和字符等線不要壓在焊盤上。如果為雙層板，則底層字符應(yīng)該鏡像標(biāo)注。


二、為了使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更好有效地工作，PCB在設(shè)計(jì)中不得不考慮它的抗干擾能力，并且與具體的電路有著密切的關(guān)系。


   線路板中的電源線、地線等設(shè)計(jì)尤為重要，根據(jù)不同的電路板流過電流的大小，盡量加大電源線的寬度，從而來減小環(huán)路電阻，同時(shí)電源線與地線走向以及數(shù)據(jù)傳送方向保持一致。有助于電路的抗噪聲能力的增強(qiáng)。PCB上即有邏輯電路又有線性電路，使它們盡量分開，低頻電路可采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線可把部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地，高頻電路采用多點(diǎn)串連接地。地線應(yīng)短而粗，對(duì)于高頻元件周圍可采用柵格大面積地箔，地線應(yīng)盡量加粗，如果地線很細(xì)的導(dǎo)線，接地電位隨電流的變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)加粗接地線，使其能達(dá)到三位于電路板上的允許電流。如果設(shè)計(jì)上允許可以使接地線在2-3mm以上的直徑寬度，在數(shù)字電路中，其接地線路布成環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。PCB的設(shè)計(jì)中一般常規(guī)在印制板的關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙?。在電源入端跨線接10-100uF的電解電容，一般在20-30管腳的附近，都應(yīng)布置一個(gè)0.01PF的瓷片電容，一般在20-30管腳的集成電路芯片的電源管腳附近，都應(yīng)布置一個(gè)0.01PF的磁片電容，對(duì)于較大的芯片，電源引腳會(huì)有幾個(gè)，好在它們附近都加一個(gè)退藕電容，超過200腳的芯片，則在它四邊上都加上至少二個(gè)退藕電容。如果空隙不足，也可4-8個(gè)芯片布置一個(gè)1-10PF鉭電容，對(duì)于抗干擾能力弱、關(guān)斷電源變化大的元件應(yīng)在該元件的電源線和地線之間直接接入退藕電容，以上無論那種接入電容的引線不易過長(zhǎng)。


  三、線路板的元件和線路設(shè)計(jì)完成后，接上來要考慮它的工藝設(shè)計(jì)，目的將各種不良因素消滅在生產(chǎn)開始之前，同時(shí)又要兼顧線路板的可制造性，以便生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和批量進(jìn)行生產(chǎn)。


  前面在說元件得定位及布線時(shí)已經(jīng)把線路板的工藝方面涉及到一些。線路板的工藝設(shè)計(jì)主要是把我們設(shè)計(jì)出的線路板與元件通過smt生產(chǎn)線有機(jī)的組裝在一起，從而實(shí)現(xiàn)良好電氣連接達(dá)到我們設(shè)計(jì)產(chǎn)品的位置布局。焊盤設(shè)計(jì)，布線以抗干擾性等還要考慮我們設(shè)計(jì)出的板子是不是便于生產(chǎn)，能不能用現(xiàn)代組裝技術(shù)－smt技術(shù)進(jìn)行組裝，同時(shí)要在生產(chǎn)中達(dá)到不讓產(chǎn)生不良品的條件產(chǎn)生設(shè)計(jì)高度。具體有以下幾個(gè)方面：
 1：不同的smt生產(chǎn)線有各自不同的生產(chǎn)條件，但就PCB的大小，pcb的單板尺寸不小于200*150mm。如果長(zhǎng)邊過小可以采用拼版，同時(shí)長(zhǎng)與寬之比為3：2或4：3電路板面尺寸大于200×150mm時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。
 2：當(dāng)電路板尺寸過小，對(duì)于smt整線生產(chǎn)工藝很難，更不易于批量生產(chǎn)，好方法采用拼板形式，就是根據(jù)單板尺寸，把2塊、4塊、6塊等單板組合到一起，構(gòu)成一個(gè)適合批量生產(chǎn)的整板，整板尺寸要適合可貼范圍大小。
 3：為了適應(yīng)生產(chǎn)線的貼裝，單板要留有3-5mm的范圍不放任何元件，拼板留有3-8mm的工藝邊，工藝邊與PCB的連接有三種形式：A無搭邊，有分離槽，B有搭邊，又有分離槽，C有搭邊，無分離槽。設(shè)有沖裁用工藝搭。根據(jù)PCB板的外形，有途等適用不同的拼板形式。對(duì)PCB的工藝邊根據(jù)不同機(jī)型的定位方式不同，有的要在工藝邊上設(shè)有定位孔，孔的直徑在4-5厘米，相對(duì)比而言，要比邊定位精度高，因此有定位孔定位的機(jī)型在進(jìn)行PCB加工時(shí)，要設(shè)有定位孔，并且孔設(shè)計(jì)的要標(biāo)準(zhǔn)，以免給生產(chǎn)帶來不便。
 4：為了更好的定位和實(shí)現(xiàn)更高的貼裝精度，要為PCB設(shè)上基準(zhǔn)點(diǎn)，有無基準(zhǔn)點(diǎn)和設(shè)的好與壞直接影響到smt生產(chǎn)線的批量生產(chǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的外形可為方形、圓形、三角形等。并且直徑大約在1-2mm范圍之內(nèi)，在基準(zhǔn)點(diǎn)的周圍要在3-5mm的范圍之內(nèi)，不放任何元件和引線。同時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)要光滑、平整，不要任何污染。基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)計(jì)不要太靠近板邊，要有3-5mm的距離。
 5：從整體生產(chǎn)工藝來說，其板的外形好為距形，特別對(duì)于波峰焊。采用矩形便于傳送。如果PCB板有缺槽要用工藝邊的形式補(bǔ)齊缺槽，對(duì)于單一的smt板允許有缺槽。但缺槽不易過大應(yīng)小于有邊長(zhǎng)長(zhǎng)度的1/3。
總之，不良品的產(chǎn)生是每一個(gè)環(huán)節(jié)都有可能，但就PCB板設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)該從 各個(gè)方面去考慮，讓其即很好實(shí)現(xiàn)我們設(shè)計(jì)該產(chǎn)品目的，又要在生產(chǎn)中適合smt生產(chǎn)線的批量生產(chǎn)，盡力設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的PCB板，把出現(xiàn)不良品的機(jī)率降到低。