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布局 線(xiàn)寬 間距 走線(xiàn) 淚滴 過(guò)孔 【快速提升PCB板Layout質(zhì)量的6個(gè)細節】

已有 552 次閱讀2021-4-13 14:35 | PCB設計

前言



現在很多的PCB Layout工程師都是按照硬件工程師或者PI SI工程師給出的約束規則來(lái)完成布局布線(xiàn)的,俗稱(chēng)的“拉線(xiàn)工”。如不想被當做“拉線(xiàn)工”來(lái)看待。要具備一定的電路理解能與SI/PI工程師做PI/SI分析的能力。


PCB Layout是一項技術(shù)活,也是經(jīng)驗活。學(xué)習一些有用的經(jīng)驗,往往可以讓人受益匪淺。





PCB布局結構



布局,字面上的解釋?zhuān)褪菍㈦娐吩侠淼姆胖。良好的PCB器件布局對提升整機的性能有著(zhù)極其重要的意義;


01 那怎么樣的放置是合理的?(含無(wú)線(xiàn)模組的PCB布局要點(diǎn))



模擬電路與數字電路物理分離,例如MCU與無(wú)線(xiàn)模組的天線(xiàn)端口盡量遠離;

無(wú)線(xiàn)模組的下方盡量避免布置高頻數字走線(xiàn)、高頻模擬走線(xiàn)、電源走線(xiàn)以及其它敏感器件,模組下方可以鋪銅;

無(wú)線(xiàn)模組需盡量遠離變壓器、大功率電感、電源等電磁干擾較大的部分;

在放置含有板載PCB天線(xiàn)或陶瓷天線(xiàn)時(shí),模組的天線(xiàn)部分下方PCB需挖空處理,不得鋪銅且天線(xiàn)部分盡量處于板邊;

無(wú)論射頻信號還是其它信號走線(xiàn)應盡量短,其它信號還需遠離無(wú)線(xiàn)模組發(fā)射部分,避免受到干擾;

布局需考慮無(wú)線(xiàn)模組需要具有較完整的電源地,射頻走線(xiàn)需留出地孔伴隨空間;

無(wú)線(xiàn)模組所需的電壓紋波要求較高,因此最好在靠近模組電壓引腳處增加較為合適濾波電容,例如10uF;

無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送頻率快,對電源的瞬態(tài)響應有一定要求,除了設計時(shí)需要選取性能優(yōu)異的電源方案外,布局時(shí)也要注意合理的布置電源電路,充分發(fā)揮電源性能;如DC-DC布局是就需要注意續流二極管地與IC地的距離需要盡量靠近保證回流、功率電感與電容之間的距離需要盡量靠近等。



02 線(xiàn)寬、線(xiàn)距的設置


線(xiàn)寬、線(xiàn)距的設置對整板的性能提升有巨大的影響,合理的設置走線(xiàn)寬度、線(xiàn)距能夠有效的提升整板的電磁兼容性以及各方面的性能。


電源走線(xiàn):按照負載的電流、電壓大小以及PCB銅厚綜合考慮,通常電流都需預留2倍于正常工作電流,線(xiàn)距盡量滿(mǎn)足3W原則。


信號走線(xiàn):根據信號的傳輸速率、傳輸類(lèi)型(模擬還是數字)、走線(xiàn)長(cháng)度等綜合考慮,普通信號線(xiàn)間距推薦滿(mǎn)足3W原則,差分線(xiàn)則另行考慮。


射頻走線(xiàn):射頻走線(xiàn)的線(xiàn)寬需要考慮特性阻抗,常用的射頻模組天線(xiàn)接口均為50Ω特特性阻抗,按經(jīng)驗功率≤30dBm(1W)的射頻線(xiàn)寬0.55mm,鋪銅的間距0.5mm,更準確的也可通過(guò)板廠(chǎng)協(xié)助調整得到約50Ω的特性阻抗。



電源線(xiàn)的線(xiàn)寬設置就要從整機負載的電流大小、供電電壓大小、PCB的銅厚、走線(xiàn)長(cháng)度等方面去考慮,通常寬1.0mm,銅厚1oz(0.035mm)的走線(xiàn)可通過(guò)約2A的電流。


線(xiàn)距的合理設置可以有效減少串擾等想象,如常用的3W原則(即導線(xiàn)間的中心間距不小于3倍線(xiàn)寬時(shí),則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾)




03 器件之間的間距設置


在PCB Layout時(shí)器件之間的間距是我們必須要考慮的事情,如果間距太小則容易導致焊接連錫影響生產(chǎn);



距離建議如下

  • 同類(lèi)器件:≥0.3mm
  • 不同器件:≥0.13*h+0.3mm(h為周?chē)徑骷畲蟾叨炔睿?/li>
  • 只能使用手工焊接的器件之間距離建議:≥1.5mm
  • 直插器件與貼片器件也應保持生產(chǎn)足夠距離,建議在1-3mm之間;



04 PCB板邊與器件、走線(xiàn)的間距控制


在PCB布局布線(xiàn)時(shí)器件和走線(xiàn)離板邊的距離設計是否合理也非常的重;


例如在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中大多采用拼板的方式,因此如果器件離板邊過(guò)近會(huì )造成在PCB分板的時(shí)候導致焊盤(pán)脫落,甚至器件損害,線(xiàn)路過(guò)近則容易在生產(chǎn)的時(shí)候導致線(xiàn)路斷裂影響電路功能。



推薦距離與擺放方式

  • 器件擺放:建議器件焊盤(pán)與拼板“V cut”方向平行,目的是使得分板時(shí)器件焊盤(pán)所承受的機械應力均勻且受力方向相同,減小焊盤(pán)脫落的可能性。
  • 器件距離:器件離板邊的擺放距離≥0.5mm
  • 走線(xiàn)距離:走線(xiàn)離板邊的距離≥0.5mm



05 相鄰焊盤(pán)連接與淚滴


  • 如果IC的相鄰引腳需要相連,需要注意的是最好不要在焊盤(pán)上直接進(jìn)行連接,而是引出在焊盤(pán)外連接,這樣可以防止生產(chǎn)時(shí)IC的引腳連錫短接。
  • 另外相鄰焊盤(pán)間引出的線(xiàn)寬也需要注意,最好不超過(guò)IC引腳的大小,一些特殊引腳除外如電源引腳等。

  • 淚滴可以有效的減小因為線(xiàn)寬突變而造成的反射,可以讓走線(xiàn)與焊盤(pán)平穩連接;
  • 添加淚滴解決了走線(xiàn)與焊盤(pán)之間的連接受沖擊力容易斷裂的問(wèn)題;


從外觀(guān)上看添加淚滴也可以讓PCB看起來(lái)更加合理美觀(guān);




06 過(guò)孔的參數設置與放置位置


過(guò)孔的大小設置合理程度對電路的性能有著(zhù)極大的影響,合理的過(guò)孔大小設置需要考慮過(guò)孔所承受的電流、信號的頻率、制作工藝難度等。因此PCB Layout需要特別的注意。


過(guò)孔的放置位置也同樣重要,過(guò)孔如放置在焊盤(pán)上,生產(chǎn)時(shí)便容易導致器件焊接不良,因此一般過(guò)孔都放置在焊盤(pán)外,當然在空間極其緊張的情況下過(guò)孔放置在焊盤(pán)上再加上制板商的盤(pán)中孔工藝也是可以的,不過(guò)這樣做生產(chǎn)成本便會(huì )增加。


過(guò)孔設置的要點(diǎn)

  • 一個(gè)PCB中因為不同走線(xiàn)的需要可以放置不同尺寸的過(guò)孔,不過(guò)通常不建議超過(guò)3種以免對生產(chǎn)造成極大的不便拉高成本;
  • 過(guò)孔的深度與直徑比一般≤6,因為超過(guò)6倍時(shí)生產(chǎn)難以保證孔壁能夠均勻鍍銅;
  • 過(guò)孔的寄身電感與寄身電容也需要注意,尤其在高速電路中需要特別注意其分布性能參數;
  • 過(guò)孔越小越分布參數越小越適合高速電路,但其成本也高;


以上6點(diǎn)便是此次整理的一些關(guān)于PCB Layout的注意事項,希望對大家能夠有所幫助;


非常感謝您抽出寶貴的時(shí)間來(lái)這里。歡迎在評論區留言,并持續關(guān)注獲取更多精彩內容。


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