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PCB画板心得及画板注意事项

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2020年4月19日
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电路板设计规则
在 PCB 设计中, 布线是完成产品设计的重要步骤, PCB 布线有单面布线、 双面布线和多层布线。为了避免输入端与输出端的边线相邻平行而产生反射干扰和两相邻布线层互相平行产生寄生耦合等干扰而影响线路的稳定性, 甚至在干扰严重时造成电路板根本无法工作, 在 PCB 布线工艺设计中一般考虑以下方面:
1 ．考虑 PCB 尺寸大小
PCB 尺寸过大时, 印制线条长, 阻抗增加, 抗噪声能力下降, 成本也增加; 尺寸过小, 则散热不好, 且邻近线条易受干扰。应根据具体电路需要确定 PCB 尺寸。
2 ．确定特殊组件的位置
确定特殊组件的位置是 PCB 布线工艺的一个重要方面, 特殊组件的布局应主要注意以下方面:
● 尽可能缩短高频元器件之间的联机, 设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互离得太近, 输入和输出组件应尽量远离。
● 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差, 应加大它们之间的距离, 以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
● 重量超过 15g 的元器件、 应当用支架加以固定, 然后焊接。那些又大又重、 发热量多的元器件, 不宜装在印制板上, 而应装在整机的机箱底板上, 且应考虑散热问题。热敏组件应远离发热组件。
● 对于电位器、 可调电感线圈、 可变电容器、 微动开关等可调组件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节, 应放在印制板上便于调节的地方; 若是机外调节, 其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
3 ．布局方式
采用交互式布局和自动布局相结合的布局方式。布局的方式有两种: 自动布局及交互式布局, 在自动布线之前, 能够用交互式预先对要求比较严格的线进行布局, 完成对特殊组件的布局以后, 对全部组件进行布局, 主要遵循以下原则:
● 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置, 使布局便于信号流通, 并使信号尽可能保持一致的方向。
● 以每个功能电路的核心组件为中心, 围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、 紧凑地排列在 PCB 上。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
● 在高频下工作的电路, 要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样, 不但美观, 而且装焊容易, 易于批量生产。
● 位于电路板边缘的元器件, 离电路板边缘一般不小于 2mm 。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为 3:2 或 4:3 。电路板面尺寸大于 200 × 150mm 时, 应考虑电路板所受的机械强度。
4 ．电源和接地线处理的基本原则
由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰, 会使产品的性能下降, 对电源和地的布线采取一些措施降低电源和地线产生的噪声干扰, 以保证产品的质量。方法有如下几种:
● 电源、 地线之间加上去耦电容。单单一个电源层并不能降低噪声, 因为, 如果不考虑电流分配, 所有系统都能够产生噪声并引起问题, 这样额外的滤波是需要的。一般在电源输入的地方放置一个 1 ～ 10μF 的旁路电容, 在每一个元器件的电源脚和地线脚之间放置一个 0.01 ～ 0.1μF 的电容。旁路电容起着滤波器的作用, 放置在板上电源和地之间的大电容( 10μF ) 是为了滤除板上产生的低频噪声( 如 50/60Hz 的工频噪声) 。板上工作的元器件产生的噪声一般在 100MHz 或更高的频率范围内产生谐振, 因此放置在每一个元器件的电源脚和地线脚之间的旁路电容一般较小( 约 0.1μF ) 。最好是将电容放在板子的另一面, 直接在组件的正下方, 如果是表面贴片的电容则更好。
● 尽量加宽电源、 地线宽度, 最好是地线比电源线宽, 它们的关系是: 地线 > 电源线 > 信号线, 一般信号线宽为: 0.2 ～ 0 .3mm , 最细宽度可达 0.05 ～ 0 .07mm , 电源线为 1.2 ～ 2 .5mm , 用大面积铜层作地线用, 在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。做成多层板, 电源, 地线各占用一层。
● 依据数字地与模拟地分开的原则。若线路板上既有数字逻辑电路和又有模拟线性是中, 应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地, 实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地, 地线应短而粗, 高频组件周围尽量用栅格状大面积地箔, 保证接地线构成死循环路。
5 ．导线设计的基本原则
导线设计不能一概用一种模式, 不同的地方以及不同的功能的线应该用不同的方式来布线。应该注意以下两点:
● 印制导线拐弯处一般取圆弧形, 而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。另外, 尽量避免使用大面积铜箔, 否则, 长时间受热时易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时, 最好用栅格状, 这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。
● 焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径( D ) 一般不小于( d+1.2 ) mm , 其中 d 为引线孔径。对高密度的数字电路, 焊盘最小直径可取( d+1.0 ) mm 。

6、 MARK点直径1mm, 定位孔直径3mm, 工艺边宽8mm, MARK点周围4mm内不涂阻焊剂

PCB设计注意事项
1. 走线和孔边缘距外形线一般应大于1mail为好;在空间允许的情况下, 内层线路和铜箔距外形线应≥20mil, 外层线路和铜箔距外形线应≥15mil,最小线径为6mail;最小线间距为6mail,特殊板子可做到5mail 一般2-4层板线径和线间距要求在10mail以上
2. 布局和走线时应注意定位孔( 螺丝固定方式) 周围留出足够大的空隙, 空隙直径大于要用的螺丝帽直径, 且在覆铜的时候此空隙范围内不覆铜
3. 布局和走线首先应该考虑PCB的电气特性, 其次再考虑其布局和走线的美观
4. 布线时如果发现某个IC无接电或接地脚, 要及时与电路设计人员沟通, 是否原理图有误
5. 孔径分类越少越好, 孔径宜大不宜小, 公差要求也是宜大不宜小; 过孔最小内径为8-12mail,最小外径为16-20mail.直插件焊盘内外径公差大于24mail为好
6. 字符线宽一般大于5mail; 一般字符高度大于25mail, 字符的尺寸能大则大, 以保证字体清晰; 字符与喷锡、 镀金或镀铜的表面最小距离为≥0.15mm, 以保证字符不上其表面; 任何字符不允许覆盖焊盘
7. 单元尺寸太小电路板外协制作必须拼板, 一般板与板之间距离为10mail, 异形板需要加筋或者邮票孔距离要大于2mm
8. 放置与结构有紧密配合的固定位置的元器件, 如电源插座、 指示灯、 开关、 连接件之类, 这些器件放置好后用软件的LOCK 功能将其锁定, 使之以后不会被误移动
9. 印制线路板的走线: 印制导线的布设应尽可能的短, 在高频回路中更应如此; 印制导线的拐弯应成圆角或45度角, 而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能; 当两面板布线时, 两面的导线宜相互垂直、 斜交、 或弯曲走线, 避免相互平行, 以减小寄生耦合; 作为电路的输入及输出用的印制导线应尽量避免相邻平行, 以免发生回授, 在这些导线之间最好加接地线。
10. 印制导线的屏蔽与接地: 地线尽可能加粗,一般采取多点接地, 印制导线的公共地线, 应尽量布置在印制线路板的边缘部分。在印制线路板上应尽可能多地保留铜箔做地线, 这样得到的屏蔽效果, 比一长条地线要好, 传输线特性和屏蔽作用将得到改进, 另外起到了减小分布电容的作用。印制导线的公共地线最好形成环路或网状, 这是因为当在同一块板上有许多集成电路, 特别是有耗电多的元件时, 由于图形上的限制产生了接地电位差, 从而引起噪声容限的降低, 当做成回路时, 接地电位差减小。另外, 接地和电源的图形尽可能要与数据的流动方向平行, 这是抑制噪声能力增强的秘诀; 多层印制线路板可采取其中若干层作屏蔽层, 电源层、 地线层均可视为屏蔽层, 一般地线层和电源层设计在多层印制线路板的内层, 信号线设计在内层和外层。
11. 多层板分层顺序1.TOP Layer层为主信号层;2.地层;3.电源层;4.BOTTOM Laye次信号层或者1.TOP Larer层次信号层;2.电源层;3.地层;4.BOTTOM Laye主信号层为好

走线的方向控制: 即相邻层的走线方向成正交
结构。避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向
, 以减少不必要的层间窜扰; 当由于板结构限制
( 如某些背板) 难以避免出现该情况, 特别是信
号速率较高时, 应考虑用地平面隔离各布线层,
用地信号线隔离各信号线。
12. 走线的开环检查: 一般不允许出现一端浮空的布线
( Dangling Line), 主要是为了避免产生"天线效应"
, 减少不必要的干扰辐射和接受, 否则可能带来

不可预知的结果。

13. 覆铜前要求把线安全间距调整至15mil再覆铜,
以保证铜皮与焊盘, 过孔的安全间距足够大
14. 带有内层分割的电路板, 注意地或者电源网络过孔
尽量不要打在分割线上和其边缘, 否则容易造成断路;
如果空间不允许, 那也要在其它层用线将其引到附近
相同网络
12．器件去藕规则:
A. 在印制版上增加必要的去藕电容, 滤除电源上的干扰信号, 使电源信号稳定。 在多层板中, 对去藕电容的位置一般要求不太高, 但对双层板, 去藕电容的布局及 电源的布线方式将直接影响到整个系统的稳定性, 有时甚至关系到设计的成败。
B. 在双层板设计中, 一般应该使电流先经过滤波电容滤波再供器件使用, 同时还 要充分考虑到由于器件产生的电源噪声对下游的器件的影响, 一般来说, 采用总线 结构设计比较好, 在设计时, 还要考虑到由于传输距离过长而带来的电压跌落给器 件造成的影响, 必要时增加一些电源滤波环路, 避免产生电位差。
C. 在高速电路设计中, 能否正确地使用去藕电容, 关系到整个板的稳定性。
13．孤立铜区控制规则:
孤立铜区的出现, 将带来一些不可预知的问题, 因此将孤立铜区与别的信号相接, 有助于改进信号质量,

一般是将孤立铜区接地或删除。在实际的制作中, 我们大多采用去除死铜的方式, 或者在大面积空旷处用过孔将顶层和底层连接接地以增大覆铜面积, 提高抗干扰能力, 同时对防止印制板翘曲也有一定的作用。

14．重叠电源与地线层规则:

不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰, 特别是一些电
压相差很大的电源之间, 电源平面的重叠问题一定要设法避免, 难以避免时可考虑中间 隔地层。

画板心得
1.坚持正面横向走, 反面纵向走的原则。
2.把最主的线先连好, 再管其它的, 这里主要的线一般是指线都围绕那个器件布开,
例如单片机 。
3. 制版参数: 线宽 8mil, 线距 8mil, 过孔内径 0.4mm, 外径 0.8mm 。