PCB設(shè)計(jì)最容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤有哪些？

現(xiàn)代 PCB 布局軟件允許工程師、設(shè)計(jì)師和愛好者快速輕松地設(shè)計(jì) PCB。該軟件提供了創(chuàng)造性的自由，但有時(shí)這并不是一件好事。PCB 設(shè)計(jì)人員可能會犯草率的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤不會影響產(chǎn)品的功能，但可能會影響裝配、調(diào)試和產(chǎn)量，因?yàn)檫@些草率的錯(cuò)誤會造成混亂。本文介紹了一些基本的草率 PCB 設(shè)計(jì)風(fēng)格錯(cuò)誤以及如何避免這些錯(cuò)誤。

焊盤下的參考標(biāo)記

放置在銅上的參考標(biāo)記會出現(xiàn)在 PCB 布局軟件中，但不會出現(xiàn)在物理 PCB 上。如果您的參考指示符放置在布局中的焊盤上，那么當(dāng)您拿到 PCB 時(shí)它們就會丟失，并且放置元件會很困難。在下圖中，R1 的參考標(biāo)記不會完全印在 PCB 上?！?”將被剪掉。R2 的參考標(biāo)號放置正確。

封裝下的參考標(biāo)記

如果您在組件下方放置參考標(biāo)記，您或您的合同制造商可能能夠放置該組件，但如果您需要移除或更換組件進(jìn)行維修或調(diào)試，則很難在 PCB 上找到該組件。在下圖中，U1 放置在 PCB 上后，U1 的參考標(biāo)記將被隱藏。放置 U2 后，U2 的參考標(biāo)記將清晰可見。

未明確分配給組件的參考標(biāo)記

將參考標(biāo)記盡可能靠近其組件放置。以某種方式放置參考指示符，以便清楚它們屬于哪些組件。如果不這樣做，就很難將正確的組件放置在正確的位置。這對于匯編和調(diào)試很重要。下圖中，不清楚哪個(gè)電阻是R1，哪個(gè)是R2。

小字體的參考標(biāo)記

使用足夠大以便于閱讀的參考指示符字體。作者已經(jīng)成功地使用了至少 0.060” 高和 0.050” 寬的字體。此提示沒有圖片，因?yàn)槿魏纬叽绲膮⒖贾甘酒髟诖笮透叻直媛曙@示器上看起來都不錯(cuò)，尤其是當(dāng)您放大時(shí)。

具有模糊參考指示符的彼此靠近的組件

組件彼此相鄰放置，參考標(biāo)號沒有清楚地表明哪些組件放在哪些焊盤上可能會導(dǎo)致許多問題，包括錯(cuò)誤的組件被放置在錯(cuò)誤的焊盤上或組件以非預(yù)期的方式放置引入短路或開路。作者曾見過有此錯(cuò)誤的布局，如下圖所示。使用這種布局制作的一些 PCB 與水平放置的電阻器正確組裝。其他 PCB 的電阻器垂直放置不正確。這種零件錯(cuò)位導(dǎo)致 PCB 無法工作。使用組件周圍有輪廓的封裝是避免此問題的一種方法。

具有隨機(jī)方向的參考標(biāo)記

PCB 上的參考標(biāo)記應(yīng)面向一個(gè)或多兩個(gè)方向。隨機(jī)定向的參考指示符使組裝和調(diào)試更加困難，因?yàn)榻M件更難找到。左側(cè)的組件具有適當(dāng)放置的參考指示符。右邊的組件具有不同方向的參考指示符，這很糟糕。

未在集成電路上標(biāo)記引腳 1

集成電路應(yīng)在引腳 1 旁邊有一個(gè)清晰的指示器，如點(diǎn)或星形，以確保 IC 安裝正確。安裝不當(dāng)?shù)?IC 可能會損壞或毀壞。當(dāng) IC 在 PCB 上時(shí)，如果引腳 1 指示器不埋在 IC 下方，調(diào)試將更容易。在下圖中，U1 將很難正確放置。請注意，您在圖片中看到的引腳號不會出現(xiàn)在 PCB 上。U2 將被正確放置，因?yàn)橐_ 1 已清楚標(biāo)記（方形引腳）。

不標(biāo)記極化元件的極性

LED 和電解電容器等一些兩端元件是極化的。錯(cuò)誤安裝極化組件會導(dǎo)致電路故障或組件損壞。LED 只有在正確安裝時(shí)才會發(fā)光。如果安裝反了，LED 將不導(dǎo)通，甚至可能被電壓擊穿而損壞。如果反向偏置，電解電容器會爆炸。使用指示極性的腳印。極性標(biāo)記不應(yīng)埋在元件下方。下圖中，C1的封裝不好，因?yàn)闃O性標(biāo)記會被元件蓋住。C2 的封裝很好，因?yàn)楫?dāng)電容器位于 PCB 上時(shí)，可以看到極性標(biāo)記。

將組件放置得太近

將組件放置得太近會導(dǎo)致焊橋等問題。如果組件距離太近，則可能難以使用示波器或萬用表進(jìn)行探測，因?yàn)樘筋^可能會將多個(gè)組件短接在一起。將組件放置得太近也會使更換組件變得困難。這在 PCB 上看到，因?yàn)榻M件間距在大型顯示器上可能看起來不錯(cuò)。

不使用散熱

在元件引腳上使用散熱裝置，使焊接更容易。您可能不想使用熱釋放來降低電阻和熱阻，但不使用熱釋放會使焊接變得非常困難，尤其是當(dāng)元件焊盤連接到大走線或銅填充物時(shí)。如果不使用適當(dāng)?shù)纳嵫b置，大的走線和銅填充會充當(dāng)散熱器，這會使加熱焊盤變得困難。在下圖中，Q1 的源極引腳上沒有散熱片。該 MOSFET 可能難以焊接和拆焊。Q2 的源極引腳經(jīng)過熱釋放。該 MOSFET 易于焊接和拆焊。PCB 設(shè)計(jì)人員可以更改散熱量以控制連接的電阻和熱阻。例如，

了解 PCB 制造商、合同制造商和您的局限性

擁有一套良好的設(shè)計(jì)規(guī)則，您的 PCB 制造商可以滿足這些規(guī)則。

了解您或您的 CM 是否可以處理像球柵陣列這樣的困難包。如果您自己進(jìn)行焊接，支腳伸出到 IC 封裝側(cè)面的封裝容易焊接，尤其是在間距不太小（小于 0.100”）的情況下。

結(jié)論

本文涵蓋了一些可能導(dǎo)致裝配和調(diào)試問題的 PCB 布局樣式問題。請記住小心放置參考標(biāo)記，使用帶有極性和引腳 1 標(biāo)記的良好封裝，使用散熱裝置，并在設(shè)計(jì)時(shí)考慮制造限制。遵循這些良好的設(shè)計(jì)實(shí)踐將使組裝更容易、提高良率并使調(diào)試更容易。這些好處都可以節(jié)省時(shí)間和金錢，讓您高枕無憂。

編輯：黃飛