pcb布線布局的技巧和注意事項(xiàng),pcb制作中的布線工藝
chanong
在講解板布線完成后的檢查工作之前,我們先介紹一下三種特殊的板布線技巧。我們將從直角布線、差分布線、蛇形布線三個方面來講解PCB LAYOUT布線。
1.直角接線(3面)
直角布線對信號的影響主要體現(xiàn)在三個方面:首先,角度等效于傳輸線上的容性負(fù)載,可以減慢上升時間。其次,阻抗不連續(xù)會導(dǎo)致信號反射。第三,在10GHz以上的EMI和RF設(shè)計(jì)領(lǐng)域,直角芯片產(chǎn)生的地方,這些小直角可能成為高速問題的焦點(diǎn)。
2、差分布線(“等長、等距、參考平面”)
什么是差分信號?通俗地說,就是驅(qū)動端發(fā)送兩個大小相等、方向相反的信號,接收端通過比較兩個電壓的差值來確定邏輯狀態(tài)“0”或“1”。一對承載差分信號的走線稱為差分走線。差分信號與常規(guī)單端信號布線相比最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面:
1、兩根差分線之間的耦合非常好,因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力,當(dāng)有外界噪聲干擾時,幾乎同時耦合到兩根線上,接收端只會聽到噪聲。我很擔(dān)心。由于可以檢測兩個信號之間的差異,因此可以完全消除外部共模噪聲。
2、可以有效抑制EMI,同樣,由于兩個信號的極性相反,它們輻射出的電磁場相互抵消,耦合越緊密,向外發(fā)射的電磁能量就越少。
3.精確的時序定位由于差分信號的開關(guān)轉(zhuǎn)換位于兩個信號的交叉點(diǎn),因此它比普通單端信號對工藝和溫度影響不太敏感,這取決于閾值電壓的高低。變得難以接收。它可以減少時序誤差,也適用于使用低幅度信號的電路。目前流行的LVDS(低電壓差分信號)就是指這種小幅度差分信號技術(shù)。
3.蛇線(延時調(diào)節(jié))
蛇線是布局中經(jīng)常使用的一種布線方法。其主要目的是調(diào)整延遲,滿足系統(tǒng)時序設(shè)計(jì)要求。兩個最重要的參數(shù)是平行鍵長(Lp) 和鍵距(S)。當(dāng)信號在蛇形線上傳輸時,平行線段之間顯然會以差模的形式發(fā)生耦合。 S越小,Lp越大,耦合程度越大。這會導(dǎo)致傳輸延遲減少,并且由于串?dāng)_而導(dǎo)致信號質(zhì)量顯著惡化,并且可以通過分析共模和差模串?dāng)_來解釋該機(jī)制。以下是布局工程師在處理曲線時的一些建議。
1、盡量使平行線之間的距離(S)至少大于3H。 H指的是信號走線到參考平面的距離。通俗地說,這意味著繞大彎走線,只要S足夠大,就幾乎可以完全避免互耦的影響。
2.縮短鍵長Lp。當(dāng)兩倍Lp 延遲接近或超過信號上升時間時,產(chǎn)生的串?dāng)_達(dá)到飽和。
3、帶狀線和嵌入式微帶線由于線路蜿蜒而產(chǎn)生的信號傳輸延遲比微帶線小。理論上,帶狀線不會因?yàn)椴钅4當(dāng)_而影響傳輸速度。
4、對于高速信號線或時序要求嚴(yán)格的信號線,避免使用蛇形線,特別是在小區(qū)域。
5、?刹捎萌我饨嵌鹊纳咝巫呔,有效減少交叉耦合。
6、在高速PCB設(shè)計(jì)中,蛇形線沒有所謂的濾波或抗干擾功能,只能降低信號質(zhì)量,所以僅用于時序匹配,沒有其他用途。
7. 螺旋布線有時被視為繞組,但模擬表明它比常規(guī)蛇形布線更有效。
手術(shù)很重要,但手術(shù)后的恢復(fù)也很重要。我們談到了PCB 布線,但是僅僅完成布線布局就足夠了嗎?顯然,情況并非如此。 PCB布線后的檢查也是必要的,但是PCB設(shè)計(jì)時如何檢查布線并連接到后續(xù)的設(shè)計(jì)呢?見下文!
通用板設(shè)計(jì)圖檢驗(yàn)項(xiàng)目
1)電路是否經(jīng)過分析?是否已將電路劃分為基本單元以平滑信號?
2) 電路是否允許縮短或隔離關(guān)鍵引線?
3) 需要屏蔽的區(qū)域是否得到有效屏蔽?
4)您熟悉基本的網(wǎng)格圖形嗎?
5) PCB 尺寸是否最佳?
6) 是否盡可能使用所選的線寬和間距?
7) 是否使用了推薦的焊盤尺寸和孔尺寸?
8) 底片和草圖是否合適?
9) 是否使用最少的跳線?跳線是否穿過組件和附件?
l0) 組裝后,你能看到字母嗎?尺寸和型號是否正確?
11) 銅箔是否大面積開窗以防止起泡?
12)是否有刀具定位孔?
印制電路板電性能檢驗(yàn)項(xiàng)目:
1) 是否分析了接線電阻、電感和電容的影響,特別是對臨界壓降相接地的影響?
2)線材附件的間距和形狀是否滿足絕緣要求?
3)重要點(diǎn)的絕緣電阻值是否得到控制和調(diào)節(jié)?
4) 極性是否得到很好的識別?
5)從幾何角度來看,是否測量了線距對漏電阻和電壓的影響?
6) 是否標(biāo)識了用于改性表面涂層的介質(zhì)?
PCB物理性能檢驗(yàn)項(xiàng)目:
1) 所有焊盤及其位置是否適合最終組裝?
2) 組裝好的印刷電路板能否承受沖擊和振動條件?
3) 標(biāo)準(zhǔn)元件之間的規(guī)定間距是多少?
4) 組件是否松動連接或重型組件是否已固定?
5)加熱元件的散熱和冷卻是否合適?或者它與印刷電路板和其他熱敏元件隔離嗎?
6) 分壓器和其他多引線元件是否放置正確?
7) 零件的放置和方向是否易于檢查?
8) 是否已消除PCB 上以及整個PCB 裝配過程中所有可能的干擾?
9) 定位孔尺寸是否正確?
10) 公差是否完美、合理?
11) 所有涂層的物理性能是否都得到控制和標(biāo)記?
12) 孔與引線直徑比是否在可接受的范圍內(nèi)?
PCB的機(jī)械設(shè)計(jì)要素:
盡管印刷電路板為部件提供機(jī)械支撐,但它們不能用作整個設(shè)備的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在印版邊緣至少每5 英寸提供一致的支撐量。選擇和設(shè)計(jì)印刷電路板時要考慮的因素包括:
1)印刷電路板結(jié)構(gòu)——尺寸和形狀。
2)所需機(jī)器附件及插頭(座)的類型。
3)電路對其他電路和環(huán)境條件的適應(yīng)性。
4)安裝印刷電路板時,考慮垂直或水平安裝,并考慮熱量和灰塵的影響。
5)需要特別注意的環(huán)境因素,如散熱、通風(fēng)、沖擊、振動、濕度等;覊m、鹽霧、輻射。
6)支持程度。
7) 握住并固定。
8) 易于拆卸。
PCB印制電路板安裝要求:
支撐件距離印刷電路板至少三個邊緣的距離必須在1 英寸以內(nèi)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對于厚度為0.0310.062英寸的印制電路板,支撐點(diǎn)之間的間距應(yīng)至少為4英寸,對于厚度大于0.093英寸的印制電路板,支撐點(diǎn)之間的間距應(yīng)為至少4英寸。應(yīng)該是4英寸。至少5英寸。采取該措施增加了印刷電路板的剛性并破壞了印刷電路板內(nèi)可能發(fā)生的任何共振。
用于特定類型印刷電路板的安裝技術(shù)通常是通過考慮以下因素來確定的:
1)印刷電路板的尺寸和形狀。
2) 輸入/輸出端子數(shù)量。
3)可用設(shè)備空間。
4)要求裝卸方便。
5) 安裝附件的類型。
6) 所需的散熱。
7) 所需的屏蔽。
8)電路的類型以及與其他電路的關(guān)系。
印刷電路板拔出要求:
1) 不需要元件安裝的印刷電路板區(qū)域。
2) 插入/拔出工具對兩塊印刷電路板之間安裝距離的影響。
3)印刷電路板設(shè)計(jì)時必須專門預(yù)留安裝孔和槽。
4) 如果設(shè)備中使用堵漏工具,應(yīng)特別考慮其尺寸。
5) 需要插拔裝置,通常使用鉚釘將其永久固定到印刷電路板組件上。
6) 印刷電路板安裝架需要特殊設(shè)計(jì),包括承重法蘭。
7) 所用插入/拔出工具對印刷電路板的尺寸、形狀和厚度的適應(yīng)性。
8)使用插件工具的成本包括工具的價格和增加的支出。
9) 擰緊和使用插拔工具需要在設(shè)備內(nèi)部有一定程度的通道。
PCB 機(jī)械注意事項(xiàng):
對印刷電路組件有重要影響的電路板性能包括吸水率、熱膨脹系數(shù)、耐熱性、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和硬度。
所有這些特性都會影響印刷電路板結(jié)構(gòu)的功能和生產(chǎn)率。
對于大多數(shù)應(yīng)用,印刷電路板介電背襯將是以下板材料之一:
1) 苯酚浸漬紙。
2)隨機(jī)排列的丙烯酸聚酯浸漬玻璃氈。
3)環(huán)氧浸漬紙。
4)環(huán)氧樹脂浸漬玻璃布。
每個基材都可以是阻燃的或可燃的。以上1、2、3均可打孔。金屬化孔印刷電路板最常用的材料是環(huán)氧玻璃布,其尺寸穩(wěn)定,適合多種應(yīng)用。
用于高密度電路,以最大限度地減少金屬化孔中的裂紋。
環(huán)氧樹脂和玻璃布層壓板的缺點(diǎn)之一是難以在典型PCB 厚度內(nèi)鉆孔。因此,通常會對所有孔進(jìn)行鉆孔和圖案化。
銑削工作形成印刷電路板的輪廓。
PCB 電氣注意事項(xiàng):
對于直流或低頻交流應(yīng)用,絕緣基板最重要的電氣性能是絕緣電阻、耐電弧性、印刷線電阻和擊穿強(qiáng)度。
介電常數(shù)、電容和損耗因數(shù)在高頻和微波應(yīng)用中非常重要。
在所有應(yīng)用中,印刷導(dǎo)體的載流量都很重要。
線型:
PCB 布線路徑和布局
印刷線路必須遵循組件之間的最短路徑,并受到給定接線規(guī)則的限制。盡可能限制平行導(dǎo)體之間的耦合。好的設(shè)計(jì)需要最少的布線層數(shù)
,還需要最寬的導(dǎo)線和最大的焊盤尺寸,對應(yīng)于所需的封裝密度。因?yàn)閳A滑的內(nèi)角可以避免可能的電氣損壞。
避免電線上有鋒利的邊緣或鋒利的邊緣,因?yàn)樗鼈兛赡軙䦟?dǎo)致機(jī)械問題。
PCB寬度和厚度:
剛性印刷電路板上蝕刻銅導(dǎo)體的載流能力。對于1 盎司和2 盎司導(dǎo)線,考慮到蝕刻方法以及銅箔厚度和溫度差異的正常變化,允許使用較低的標(biāo)稱值。
對于涂有保護(hù)層的印刷電路板組件(板厚度小于0.032 英寸,銅箔厚度大于3 盎司),元件減少10%(基于負(fù)載電流)和15%。
浸焊印刷電路板可減少30%。
PCB走線間距:
必須確定導(dǎo)體之間的最小間距,以防止相鄰導(dǎo)體之間出現(xiàn)電壓降和電弧。該間隔是可變的,主要由以下因素決定:
1) 相鄰電線之間的峰值電壓。
2) 大氣壓力(最大工作高度)。
3)使用涂層。
4) 電容耦合參數(shù)。
臨界阻抗或高頻組件通常緊密放置在一起,以減少關(guān)鍵階段的延遲。變壓器和感性元件必須絕緣以防止耦合,感性信號引線必須絕緣。
由于磁場運(yùn)動而產(chǎn)生電噪聲的組件應(yīng)隔離或牢固安裝,以防止過度振動。
PCB布線圖案檢查:
1) 電線是否短而直且不影響功能?
2) 是否遵守線寬限制?
3) 導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與安裝孔之間以及導(dǎo)線與焊盤之間是否必須保持最小導(dǎo)線間距?
4) 所有電線(包括元件引線)是否彼此靠近且平行?
5) 布線圖案是否避免尖角(90以下)?
PCB 設(shè)計(jì)項(xiàng)目清單:
1、檢查原理圖的合理性和準(zhǔn)確性。
2. 驗(yàn)證原理圖中元件的封裝是否正確。
3、強(qiáng)弱電之間的距離和絕緣區(qū)域之間的距離。
4、請相應(yīng)檢查電路圖和PCB圖,避免網(wǎng)表丟失。
5、元件包裝與實(shí)際產(chǎn)品是否相符。
6. 元件放置是否正確?
7. 組件是否易于安裝和拆卸?
8. 溫度敏感元件是否距離發(fā)熱元件太近?
互感元件的距離和方向是否合適? 9
10. 連接器排列是否順暢?
11、插拔方便。
12. 輸入和輸出。
13、強(qiáng)電、弱電。
14、數(shù)字模擬是否交錯。
15. 迎風(fēng)面和背風(fēng)面的布置
16. 方向分量是否錯誤地反轉(zhuǎn)而不是旋轉(zhuǎn)?
17. 元件引腳安裝孔是否合適,能否輕松插入?
18、檢查各部件上的自由插腳是否正常,電線是否有漏電現(xiàn)象。
19、檢查同一網(wǎng)絡(luò)表的上下走線是否有過孔,焊盤通過過孔連接,防止斷線,保證電路完整性。
20、檢查上下層字母是否放置正確合理,不要放置遮擋字母的零件,以方便焊接工作和維修人員的工作。
21、頂線和底線之間的關(guān)鍵連接不僅應(yīng)該通過直插元件焊盤連接,而且最好通過過孔連接。
22、插座內(nèi)電源、信號線的布置必須保證信號的完整性和抗干擾性。
23、注意焊盤和焊孔的適當(dāng)比例。
24. 每個插頭的位置應(yīng)盡可能靠近PCB 邊緣,并且應(yīng)易于觸及。
25. 確保零件上的標(biāo)簽與零件匹配,并將零件盡可能整齊地朝同一方向放置。
26. 在不違反設(shè)計(jì)規(guī)則的情況下,電源線和地線應(yīng)盡可能粗。
27、一般情況下,上層采用水平線,下層采用垂直線,倒角大于90度。
28. PCB 上的安裝孔尺寸和分布是否正確,以盡可能減少PCB 上的彎曲應(yīng)力?
29、注意PCB上元件的高度分布和PCB的形狀、尺寸,以利于裝配。








