1. 印制電路板的熱設(shè)計(jì)
由于印制電路板基材耐溫能力和導(dǎo)熱系數(shù)都比較低,銅箔的抗剝離強(qiáng)度隨工作溫度的升高而下降。
印制電路板的工作溫度一般不能超過85℃。主制板 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),其散熱主要有以下幾種方法: 均勻分布熱負(fù)載、元器件裝散熱器,在印制板與元 器件之間設(shè)置帶狀導(dǎo)熱條、局部或全局強(qiáng)迫風(fēng)冷。
2.印制電路板的減振緩沖設(shè)計(jì)
印制電路板是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件,它提供電路元件和器件之間的電氣連接。為提高印制板的抗振、抗沖擊性能,板 上的負(fù)荷應(yīng)合理分布以免產(chǎn)生過大的應(yīng)力。對(duì) 大而重的元件(重量超過15g或體積超過27cm3) 盡可能布置在靠近固定端,并降低其重心或加 金屬結(jié)構(gòu)件固定。
3. 印制電路板的抗電磁干擾設(shè)計(jì)
為使印制板上的元器件的相互影響和干 擾最小,高頻電路和低頻電路、高電位與低電位電路的元器件不能靠得太近。輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離,盡可能縮短高頻元器件之間的連線,設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。
隨著高密度精細(xì)線寬/間距的發(fā)展, 導(dǎo)線與導(dǎo)線間距愈來愈小,使得導(dǎo)線與導(dǎo) 線之間的耦合和干擾作用將會(huì)帶來雜散信 號(hào)或錯(cuò)誤信號(hào),俗稱為串?dāng)_或噪音。這種 耦合作用可分為電容性耦合和電感性耦合 作用。這些耦合作用所帶來的雜散信號(hào), 應(yīng)通過設(shè)計(jì)或隔離辦法來減少或消除:
(1)采用信號(hào)線與地線交錯(cuò)排列或地線(層) 采用雙信號(hào)帶狀線時(shí),相鄰的兩層信號(hào)
(2)包圍信號(hào)線,以達(dá)到良好的隔離作用。 線不宜平行布設(shè),應(yīng)互相垂直、斜交,以減少 分布電容產(chǎn)生,防止信號(hào)耦合。同時(shí)不宜直角 或銳角走線,應(yīng)以圓角走弧線與斜線,盡量降 低可能發(fā)生的干擾。
(3)減少信號(hào)線的長度。目前在保持高密度走線下,縮短信號(hào)傳輸線的最有效的方法是采 用多層板結(jié)構(gòu)。
(4)應(yīng)把最高頻信號(hào)或最高速數(shù)字化信號(hào)組件盡量接近印制電路板連接邊的輸入輸出 (I/O) 處,使它們的傳輸線走線最短。
(5) 對(duì)高頻信號(hào)和高速數(shù)字化信號(hào)的組件的引腳,應(yīng)采用有BGA ( Ball GridArray球柵陣 列) 類型結(jié)構(gòu)而盡量不采用密集的QFP(方形 扁平封裝) 形式。
4.印制電路板的板面設(shè)計(jì)
元器件應(yīng)按電原理圖順序成直線排列,
力求緊湊以縮短印制導(dǎo)線長度,并得到均勻 的組裝密度。在保證電性能要求的前提下, 元器件應(yīng)平行或垂直于板面,并和主要板邊 平行或垂直。在板面上分布均勻整齊。
4.1.1印制電路板上的元器件布線的一般原則
1.電源線設(shè)計(jì)
根據(jù)印制電路板電流的大小,盡量加粗電源線寬度,減少環(huán)路電阻,同時(shí)使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。
2.地線設(shè)計(jì)
(1) 公共地線應(yīng)布置在板的最邊緣,便于印制板 安裝在機(jī)架上
(2) 數(shù)字地與模擬地應(yīng)盡量分開
(3)印制板上每級(jí)電路的地線一般應(yīng)自成封閉回路,以保證每級(jí)電路的地電流主要在本級(jí)地回路中流通,減小級(jí)間地電流耦合。
3.信號(hào)線設(shè)計(jì)
(1) 低頻導(dǎo)線靠近印制板邊布置將電源、濾波、控制等低頻和直流導(dǎo)線放在印制板的邊緣。高頻 線路放在板面的中間,可以減小高頻導(dǎo)線對(duì)地線 和機(jī)殼的分電容,也便于板上的地線和機(jī)架相連。
(2)高電位導(dǎo)線和低電位導(dǎo)線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離最好的布線是使相鄰的導(dǎo)線間的電位差最小。
(3)避免長距離平行走線印制電路板上的布線應(yīng)短而直。必要時(shí)可以采用跨接線。
(4) 印制電路板上同時(shí)安裝模擬電路和數(shù)字電路此時(shí)宜將這兩種電路的地線系統(tǒng)完全分開,它們的供電系統(tǒng)也要完全分開。
(5)采用恰當(dāng)?shù)慕硬逍问?如用接插件、插接端和導(dǎo)線引出等幾種形式。
4.1.2 印制導(dǎo)線的尺寸和圖形
當(dāng)元器件結(jié)構(gòu)布局和布線方案確定后,就要具體地設(shè)計(jì)繪制印制導(dǎo)線的圖形。
1.印制導(dǎo)線的寬度
覆銅箔板銅箔的厚度一般為0.02mm~0.05mm。印制導(dǎo)線的最小寬度取決于導(dǎo)線的載 流量和允許溫升。印制板的工作溫度不能超過 85℃,導(dǎo)線長期受熱后,銅箔會(huì)因粘貼強(qiáng)度差而脫落。
2.印制導(dǎo)線的間距
導(dǎo)線的最小間距主要由最惡劣情況下的導(dǎo)線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。一般導(dǎo)線間距等于導(dǎo)線寬度,但不小于1 mm。對(duì)于微型設(shè)備,不小于0.4 mm。表面貼裝板的間距0.12 ~0.2mm, 甚至0.08mm。具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮下述三個(gè)因素:
(1)低頻低壓電路的導(dǎo)線間距取決于焊接工藝。采用自動(dòng)化焊接時(shí)間距要大些, 手工操作時(shí)宜小些。
(2)高壓電路的導(dǎo)線間距取決于工作電壓和基板的抗電強(qiáng)度。
(3)高頻電路主要考慮分布電容對(duì)信號(hào)的影響。
3.印制導(dǎo)線的圖形
元器件在印制板上有兩種排列方式:不規(guī)則排 列、規(guī)則排列(如圖4.7所示)。 不規(guī)則排列適用于高頻電路,它可以減少印 制導(dǎo)線的長度和分布參數(shù),但不利于自動(dòng)插裝。 規(guī)則(坐標(biāo)格)排列,排列整齊,自動(dòng)插裝效率 高,但引線可能較長。同一印制板上的導(dǎo)線的寬 度宜一致,地線可適當(dāng)加寬。
4.焊盤
大面積銅箔時(shí),焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些,但焊盤太大易形成虛焊。一般 焊盤外徑D》(d+1.3)mm,其中d為引線插孔直 徑。對(duì)高密度的數(shù)字電路,焊盤最小直徑可取 Dmin =(d +1.0)㎜。
(1)印制板設(shè)計(jì)步驟和方法 已知印制電路板板面需要容納的電路,
(2)設(shè)計(jì)印制板應(yīng)具備的條件 以及該電路內(nèi)各種元器件的型號(hào)、規(guī)格和主要 尺寸。
(3) 明確各元器件和導(dǎo)線在布局、布線時(shí)的 確定印制板在整機(jī)(或分機(jī))中的位置及 特殊要求。 其連接形式。
5. 印制板的設(shè)計(jì)步驟和方法
(1) 選定印制板的材料、板厚和板面尺寸選擇印制板材料必須考慮到基材的電氣和機(jī)械性能,還要考慮價(jià)格和成本。 剛性基材可選擇酚醛紙質(zhì)層壓板、環(huán)氧紙質(zhì)層壓板、環(huán)氧玻璃布層壓板、聚四氟乙烯玻璃布層壓板。前兩種板材適 用于一般要求不高的電子設(shè)備中;環(huán)氧玻璃布 層壓板適用于工作溫度較高,工作頻率較高的 電子設(shè)備。
印制板厚由板面尺寸大小和所安裝元件的重量決定。板厚已標(biāo)準(zhǔn)化,其尺寸有0.2、0 . 5、 0. 7、 0. 8、 1. 5、 1. 6、 2. 4、 3.2、6.4 mm等多種。剛性板厚一般1.5 mm。大電流板厚2~3 mm。小家電板厚約0.5mm。印制板的最佳形狀為矩形,長寬比為3:2或4:3。將幾塊小的印制板(矩形的或異形的)拼成一個(gè)大矩形,待裝配、焊接后再沿工藝孔裁 開,可降低生產(chǎn)成本。
(2)設(shè)計(jì)印制電路板坐標(biāo)尺寸圖 根據(jù)電原理圖并考慮元器件外形尺寸和布局布線要求,逐級(jí)從輸入到輸出的順序,用印有1 mm或 2.5 mm方格的坐標(biāo)格圖紙繪制電路板坐標(biāo)尺寸圖。 首先選出典型元器件作為布局的基本單元。典型元 器件是板面上要安裝的全部元件中在幾何尺寸上具 有代表性的元器件(如圖4.10所示),然后再估計(jì)其 他元器件尺寸相當(dāng)于典型元器件的倍數(shù)。
(3) 根據(jù)電原理圖繪制排版連線圖 排版連線圖是用簡單線條表示印制導(dǎo) 線的走向和元件器件的連接。在排版連線 圖中應(yīng)盡量避免導(dǎo)線的交叉,但可在元件 處交叉,因元件跨距處可以通過印制線排版連線圖,按元器件大 小比例,在方格紙上繪出排版設(shè)計(jì)草圖(一 般選2:1或4:1)。
評(píng)論
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