1.确定的尺寸与形状
要进行板的设计,首先需要规划电路板的大小以及确定电路板的层数。
电路板尺寸应合理(恰能放入机壳为宜)。
太大:印制线路加长,增加,成本增加,抗噪能力下降;太小:邻线干扰大,不易散热;在满足电气功能要求的前提下,应尽可能选用层数较少的电路板。
电路板最佳形状为矩形,长宽比为3:2或4:3.面积大于200mm×150mm,要考虑承受的机械强度。
2.PCB元件布局及散热
A、元件排列一般性原则
(1)为便于自动,每边要留出3.5mm的传送边。
(2)在通常情况下,所有的元器件均应布置在印制板的顶层上。
(3)元器件在整个板面上应紧凑的分布,尽量缩短元件间的布线长度。
(4)首先放置与机箱结构有关的元件,便于固定。
(5)将可调元件布置在易调节的位置。
(6)某些元器件或导线之间可能存在较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引起意外短路。
(7)高频元件缩短连线,易受干扰元件相互远离,尽量远离输入和输出元件。
(8)带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
(9)在保证电气性能的前提下,元器件在整个板面上应均匀、整齐排列,疏密一致,以求美观。
B、元件排列其他原则
(1)信号流向布局原则
保持信号方向一致。
(2)抑制热干扰原则
自由对流空气冷却设备,元件纵向排列;强制空气冷却设备,元件横向排列。
发热小或耐热性差的元件排在冷气流上游;发热量大或耐热性好的元件排在冷气流下游。
大功率元件尽量放在PCB版的左右两边或上方。
热敏元件放在温度最低的区域,可以添加散热片。
合理安排元件,便于空气流动,有利于散热。
(3)抑制电磁干扰原则。
元件按高频、中频、低频排列。
(4)提高机械强度原则
3 .PCB布线原则
布线和布局是密切相关的两项工作,布局的好坏直接影响着布线的布通率。布线受布局、板层、电路结构和电性能要求等多种因素影响,布线结果又直接影响电路板性能。进行布线时只有综合考虑各种因素,才能设计出高质量的印制线路板。
A、印制电路板布线的一般原则
(1)导线尽可能短,避免长距离平行走线。
(2)输入和输出线应尽量避免相邻平行,不能避免时,应加大二者间距或在二者中间添加地线,以免发生反馈耦合。
(3)同方向信号线应尽量减小平行走线距离。
(4)印制电路板相邻两个信号层的导线应互相垂直、斜交或弯曲走线,应避免平行,以减少寄生耦合。
(5)印制导线的宽度尽量一致,有利于。
(6)印制导线的拐弯一般选择45°斜角,或采用圆弧拐角。直角和锐角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。
(7)印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的值决定。分离元件,一般取0.45mm(18mil);,线宽在0.2~1.0mm之间,一般可取0.25(10mil);强电流线,使用0.45mm线宽。
(8)印制导线的间距主要由最坏情况下的线间绝缘和决定。和数字电路,最小间距可取10mil(0.25mm)(9)信号线高、低悬殊时,还要加大导线的间距;在布线密度比较低时,可加粗导线,信号线的间距也可适当加大。
(10)印制导线如果需要进行屏蔽,在要求不高时,可采用印制屏蔽线,即包地处理。
B、印制电路板布线的其他原则
(1)、地线的布设
低频电路(小于1M),采用单点接地;中频电路(1~10MHz)采用多点接地或单点接地(地线长度小于波长的1/20);高频电路(大于10MHz),采用多点接地。
尽量加粗地线并大面积敷铜。
公共地线尽量布置在PCB板的边缘。
(2)数字电路和模拟电路的布线
数字电路和模拟电路尽量分开,二者的地线也要分开。
数字电路中将地线做成闭合环路可以明显提高抗噪能力。
4.去耦的配置
为避免电磁干扰,PCB电磁兼容设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的去耦。去耦电容的一般配置原则是:
(1)电源输入端跨接10~100uF的电解电容器。
(2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容。
(3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的元件,在芯片的电源线和地线之间接入去耦电容。
(4)去耦电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。
5.过孔的应用
过孔处理的一般原则是:
(1)过孔直径的确定与载流量大小及加工工艺有关,一般电路中,过孔的钻孔直径设置为40mil(1mm),焊盘直径22mil(0.56mm)。多层板,使用10/20mil(钻孔/焊盘)的过孔。
(2)布线设计时应尽量减少过孔数量。处理好过孔与周边导线、元件焊盘的间隙。
(3)载流量越大,过孔直径越大。
6.焊盘形状大小与补泪滴处理
焊盘尺寸:
(1)分离元件和插件大多采用圆形焊盘,直径62mil(1.55mm),内孔直径32mil(0.8mm);或封装的集成元件,圆形焊盘直径50mil(1.25mm),内孔直径32mil(0.8mm);(2)扁平封装的元件采用矩形焊盘,内径为0,长约为86.614mil(2.2mm),宽约为23.622mil(0.6mm)。
(3)一般元件的引脚直径加0.3mm可作为内孔直径,且内孔直径大于等于0.6mm。
补泪滴处理
与焊盘连接的走线较细时,焊盘与走线间的连接设计为水滴状。
7.大面积敷铜
大面积敷铜主要有两种作用:
一种是用于屏蔽来减小外界干扰。
一种作用是利于散热。
一般大面积敷铜设计成网状。
8.板材与板厚
按基板材料划分:刚性印制电路板、柔性印制电路板、刚--柔性印制电路板。
(1)刚性印制电路板:是以刚性基材制成的印制板。
酚醛纸质层压板。
环氧纸质层压板。
③聚酯玻璃毡层压板。
④环氧玻璃布层压板。
(2)柔性印制电路板(软印制板):是以软性绝缘材料为基材的印制板,可以折叠、弯曲和卷绕。
具体材料有:聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、氟化乙丙烯薄膜。
(3)刚--柔性印制电路板:利用柔性基材,并在不同区域与刚性基材结合制成的印制板,主要用于印制电路的接口部分。刚--柔性印制电路板以下有5种类型:
①1型板:有增强层的柔性单面印制电路板。
②2型板:有增强层的柔性双面印制电路板,无过孔。
③3型板:有增强层的柔性双面印制电路板,有过孔。
④4型板:刚柔结合多层板。
⑤5型板:组合刚柔印制电路板。
板厚由印制板的功能及所装元件重量、印制板插座规格、印制板外形尺寸及所承受的机械负荷决定。
多层板的总厚度及各层厚度由电气需要和结构性能以及覆箔板规格决定。
常见厚度0.5mm、1mm、1.5mm、2mm。