印刷電路板的設(shè)計(jì).doc

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(lái)越小，密度也越來(lái)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(lái)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(kù)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(guò)程中要考慮以下問(wèn)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(pán)、過(guò)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(lái)降低成本，適當(dāng)大一些的焊盤(pán)、通孔、走線等有利于可靠性的提高，減少過(guò)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(guò)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(guò)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?chē)３忠欢ǖ木嚯x，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(guò)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(guò)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(guò)程中要用來(lái)觀察，應(yīng)該考慮放于印制板的邊緣處。.一些開(kāi)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(kāi)相鄰平行，最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(jiàn)，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)線最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣層基板間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)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(guò)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)線的最小間距主要是由最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最小，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(kāi)使用大面積銅箔，否則，在使用過(guò)程中時(shí)間過(guò)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(pán)。焊盤(pán)中心孔要比器件引線直徑大一些。焊盤(pán)太大在焊接中易形成虛焊，焊盤(pán)外徑D一般不小于（d1.2）mm，其中d為孔徑，對(duì)于一些密度比較大的元件的焊盤(pán)最小直徑可?。╠+1.0）mm，焊盤(pán)設(shè)計(jì)完成后，要在印制板的焊盤(pán)周?chē)?huà)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(pán)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(guò)電流的大小，盡量加大電源線的寬度，從而來(lái)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(kāi)，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?chē)刹捎脰鸥翊竺娣e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)，最好在它們附近都加一個(gè)退藕電容，超過(guò)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(wú)論那種接入電容的引線不易過(guò)長(zhǎng)。.三、線路板的元件和線路設(shè)計(jì)完成后，接上來(lái)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(kāi)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(shuō)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?cè)O(shè)計(jì)出的線路板與元件通過(guò)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?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)品的位置布局。焊盤(pán)設(shè)計(jì)，布線以抗干擾性等還要考慮我們?cè)O(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(guò)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200150mm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(guò)小，對(duì)于SMT整線生產(chǎn)工藝很難，更不易于批量生產(chǎn)，最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(wú)搭邊，有分離槽，B有搭邊，又有分離槽，C有搭邊，無(wú)分離槽。設(shè)有沖裁用工藝搭國(guó)。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(lái)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(wú)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?chē)?-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?；鶞?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