PCB設(shè)計中有非常多關(guān)于布線線寬、布線疊層、原理圖等相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。
事實上,關(guān)于元器件擺放限制很少,但這并不意味著你可以為所欲為。分享十條PCB元器件擺放小建議給電子設(shè)計初學者。
為什么元器件擺放那么重要?
PCB設(shè)計開始時,費盡心思精心擺放器件可以起到事半功倍的效果,也有利于提高PCB的電氣特性。被用心設(shè)計的電路板很容易吸引眼球,整潔、美觀。
在器件擺放完之后,使用電路板設(shè)計軟件中的自動布線進行布線,查看自動布線后的電路通率,可以幫你判斷是否你的電路板元器件擺放是否合適。
PCB元器件擺放的小技巧如下。
弄清電路板物理限制
擺放元器件之前,首先需要確切知道電路板的安裝孔、邊緣接插件的位置以及電路板的機械尺寸限制。 因為這些因素影響你的電路板的尺寸和外形。曾見過某位設(shè)計的電路板無法裝進電路板固定區(qū)域,只好重新設(shè)計。可以有意對那些機械限制(安裝孔、電路外輪廓)設(shè)置一個清空區(qū),這樣你就可以放心在允許范圍內(nèi)進行創(chuàng)作了。
弄清電路板制作工藝
同樣,在放置電路元器件之前,你最好從電路生產(chǎn)商那兒弄清幾個關(guān)鍵信息:
電路的組裝工藝和測試流程
是否需要對PCB V型切槽預留空間
元器件焊接工藝:是波峰焊、分區(qū)焊接還是手工焊接
電路板制作工藝將會影響元器件之間對空隙大小的需求。
如果你的電路板將來會在流水線上被焊接,你就需要在電路板邊緣額外留出空間(大于20mil)用于電路板固定在傳送帶上。電路板上額外的固定板,它在電路板焊接完之后將會被掰掉。
mil(中文譯音:密耳),即千分之一英寸,等于0.0254mm(毫米)。
一般用來標明絲、線的直徑或按頁出售的材料的厚度。
常用直徑尺寸的密爾與毫米換算如下:
1.0mil = 0.025mm
1.2mil = 0.030mm
1.25mil = 0.032mm
給集成芯片留下空間
在布置任何元器件的時候,都需要盡可能在它們之間留下至少350mil的距離,對于引腳多的芯片,留的空間需要更大。
現(xiàn)在的芯片引腳原來越多,越來越密。如果集成芯片相距過于親密,就會有很大可能無法將它們的引線輕松的引出布線,往往是越到后來布線越難。
比如這種BGA封裝的芯片引腳那么密集。如果在它周圍不預留下足夠的空間后面會很艱難。
相同器件方向一致
對于相同的器件盡可能讓他們排好隊,保持一致的隊形。這樣做主要為了便于后期電路板的組裝、檢查和測試,尤其對表面封裝的器件在波峰焊接過程中,電路板勻速經(jīng)過融化焊錫波峰,均勻擺放的器件加熱過程均勻,可以保證焊點一致性高。
減少引線交叉
通過調(diào)整器件位置和方向,減少引線交叉。
現(xiàn)在很多PCB設(shè)計軟件都會提供一種功能,比如下圖就顯示了原理圖中所有器件管腳之間的連接關(guān)系,通過圖中細的灰色直線表示。這種線被稱為ratsnest:y飛線,預拉線。如下圖,是顯示飛線的PCB界面。
通過改變器件的位置和方向,盡量減少器件之間引線交叉,可以為后面布線節(jié)省大量的精力。
先擺放電路邊緣器件
對于因受機械限制而無法任意移動的器件要先進行擺放,比如電路板上的外部接插件、開關(guān)、USB端口等等。
計算機主板上的外圍接口器件位置是與機箱設(shè)計緊密相關(guān)的,它們的位置需要預先確定下來,不容更改。
避免器件之間沖突
最好在所有器件之間保持40mil(1mm)的距離。避免在之后電路制作過程中,在焊盤之間產(chǎn)生短路故障。另外,緊密擺放也會增加布線難度。在放置過孔的時候也要避免過于密集。這些小圓孔將來也可能裸露出銅皮,造成電路板短路。
將器件盡量放在同一面
如果你設(shè)計兩層電路板,最常見的建議就是將器件擺放在同一面。這是為了后期電路板制作時少費力氣。通常情況下電路板上的器件是通過自動器件擺放機器完成,器件只在一面,生產(chǎn)PCB過程只需要一遍即可,降低生產(chǎn)成本。
保持芯片管腳和器件極性一致
每個集成芯片都有標志給出管腳1的起始位置。對于芯片的管腳1所在的方位,或者有極性的器件,比如電容、二極管、三極管、LED等,方向保持一致,也會給電路板制作帶來方便。
當你要焊接的電路板上的元器件極性和方向非常混亂,成功焊接的難度可想而知,或許你要小心翼翼,一個個確認方向。
如下圖中,通常集成芯片封裝上會有小點表示管腳1的位置。保持所有芯片的方向一致便于你焊接和檢查。
器件位置與原理圖上相似
在擺放元器件時,按照原理圖上的位置關(guān)系進行擺放。
實際上在設(shè)計原理圖的時候就已經(jīng)優(yōu)化了器件之間的位置關(guān)系,使得連線最短、交叉最少。在后期手工布線的時候,原理圖也會幫你選擇合理的最短路徑來布線。
總結(jié)
好的PCB設(shè)計始于元器件布局,當作藝術(shù)品來設(shè)計,堅持把精力放在器件的合理擺放上,這也許是PCB設(shè)計中最值得全力以赴的事情。
審核編輯 :李倩
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原文標題:分享PCB元器件擺放的小技巧
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