PCB Layout-6 设计 PCB 时要考虑的重要事项

您是否知道几乎每个电子电路都包含 PCB 布局？在这个物联网时代，PCB的需求和复杂性每天都在增长。设计 PCB 可能会让人望而生畏，尤其是因为在一个受严格限制的空间内放置了多个电子元件和最佳布线。了解 PCB 布局的方式对于第一次就做好至关重要。

本文讨论了设计 PCB 时要考虑的六大基本事项，包括材料和组件的选择、组件放置、PCB 叠层、PCB 通孔类型、电源、散热问题和电路板限制。

1.材料和组件

您必须在相关细节上考虑您计划用于打印的材料和组件；您必须首先定义 PCB 必须执行的功能、最终产品的大致尺寸、PCB 与其他电路的互连，当然还有它在产品中的位置。

有些材料可以在极端温度下工作；其他可能会失败并导致短路。因此，请记住最终产品的工作温度与您为印刷电路板选择的材料和组件有关。

最后，考虑材料的成本和可用性。如果您满足于难以找到的材料，则定位它们可能既昂贵又耗时，最终会延迟组装 PCB。考虑选择能够为您的 PCB 维持稳定供应必要组件的 PCB 供应商。其他需要考虑的领域包括备件、维修和更换。

2. PCB Layout 元件放置

在板上布置组件需要大量解决问题的技巧和创造力。因为每个人都有独特的设计视角，所以您的组件放置将与其他人的想法不同。

考虑 PCB 的制造，因为这是最终目标。例如，晶体管等志同道合的元件，放置时应朝向同一方向，以便于制造商安装和检查。

请记住单个组件的大小和高度。一些组件会比其他组件大，当彼此相邻放置时，可能会导致电路板上出现不均匀的凸起。一些较高的细节可能会阻挡较短的元素，当电路板通过焊接炉将零件雕刻到电路板上时，它可能会返回连接不良的焊点。始终考虑电路板上元件的高度和宽度——类似尺寸的细节可以放在电路板的一侧，确保焊接波到达较小的部分而不会被阻挡。

为路由留出空间。如果您将组件放置得太近，则在开始布线时将无法触及。例如，集成电路有很多引脚要连接在电路板上。为防止空间不足并再次跳过您的设计布局，请为需要连接大量引脚的组件留出足够的空间，以简化流程。

3. PCB布局堆叠

PCB叠层构成了整个PCB的基础。它涉及绝缘层和铜层的放置。堆栈包括 PCB 内的各个层，并允许您在每一层建立特征阻抗。 PCB的层数越多，成本就越高。

印刷电路板具有不同材料的层，这些层用粘合剂层压在一起。最上层是在板上添加其他指标（例如字母和符号）的丝印。底层是 FR4，它赋予了电路板刚性和厚度。下一层是铜层，然后是为 PCB 提供独特绿色的阻焊层。最佳的多层堆叠可最大限度地减少辐射和外部噪声。它还可以增强您设计的电磁兼容性，将成本控制在预算范围内，并确保制造技术的效率。

4. PCB布局过孔类型

PCB 通孔允许板的不同层之间互连。通孔可以连接迹线、焊盘和其他导电元件，并为电能和热能从一层移动到另一层提供路径。由于我们在板上钻孔以创建通孔，因此您必须考虑每个孔的位置和尺寸与其他 PCB 组件有关。为了提高制造过程的效率，最好确保板上的所有过孔尺寸相同。

过孔分为三种基本类型：通孔、盲孔和埋孔。一个通孔连接两个可见的外层。盲孔将可见的外层与不可见的内层连接起来。埋孔连接两个隐藏的内部层。其他类型的通孔包括用于将热量从顶层传递到底层或内层的热通孔，以及用阻焊层封闭的帐篷通孔，以防止电气和热元件泄漏。请务必与您的 PCB 供应商讨论您打算使用的过孔类型的能力，因为不同的过孔具有不同的载流能力。

5.电源和散热问题

虽然放置组件对设计至关重要，但要让这些组件正常工作，您还需要考虑电源布线。电源层和接地层应位于电路板内部且居中且对称，以防止电路板扭曲或弯曲。

热问题会影响具有更高密度和过快处理速度的更大电路板。为避免此类问题，您的 PCB 必须让热量消散。在材料选择过程中，识别产生大量热量的组件并找到将热量从它们转移的方法。快速变热的部件周围的表面空间是布局设计的关键考虑因素，因为它们需要空间来冷却。您可以考虑包括散热器、冷却风扇和散热片。一些增加热储备的地方包括通孔，以减慢通过 PCB 层的散热速度。

它会影响信号完整性。您应该预料到电气问题，例如电子设备中的电磁干扰。为确保您的 PCB 不会导致此类问题，请避免将轨道相互平行放置。对于必须相互交叉的记录，请确保它们成直角，以尽量减少电容和互感。

6.董事会约束

首先，根据您设计的PCB的用途，您必须考虑电路板的尺寸和形状。电路板是 PCB 的主要组件，因为它包含所有其他部件。决定 PCB 尺寸和形状的因素包括目标产品的功能和尺寸。例如，与电视相比，活动追踪器等可穿戴产品需要更小的 PCB。

有些产品需要电路板的电路数超过电路板可以容纳的数量。在这种情况下，您可能需要使用多层高密度互连 PCB (HDI PCB)，以便将更多功能封装到更小的区域中。高密度互连提高了可靠性水平，因为它们具有强大的堆叠通孔互连。 HDI PCB 的另一个优势是，由于组件之间的距离较近，因此可以确保电信号的传输时间更短。

PCB 布局问题

PCB组装阶段。设计良好的电路板有助于避免遇到 PCB 布局问题，例如散热不足、环形环不足、阻焊层缺失、酸阱等。散热走线和相关铜平面连接不正确时会出现散热不足。在将 PCB 的材料清单 (BOM) 安装到板上时，紧密间隔的板上可能会缺少阻焊层。由于与分配的网络断开连接，酸阱会导致 PCB 板上的开路。未命中的钻头会导致环形环。考虑制造 PCB 至关重要；布局失败的可能性很高，这可能会对最终产品的功能产生负面影响。有几种 PCB 布局规则可以避免此类问题导致损失、原型错误和时间浪费。

结论

本文讨论了设计印刷电路板时要考虑的各种问题以及设计不佳的 PCB 可能导致的一些问题。讨论的一些主题包括元件放置、电路板约束、PCB 叠层、材料和元件、功率和热效应以及 PCB 通孔类型。

为了连接 PCB 的各个组件，我们在板上打印了导电通路。由于连接是内部的，因此大大降低了整体设计的复杂性。集成电路、晶体管和电阻器等元件通过焊接安装到板上。

PCB 对于物联网设备和显卡、主板、网络接口卡、电视、手机、平板电脑等的功能至关重要。随着技术的不断进步，PCB 布局的复杂性也在不断提高。话虽如此，获得适合生产的设计将通过高质量的印刷电路板获得回报。您的最终产品不仅应该可靠地按预期工作，而且应该保持在预算范围内。我们希望本文能指导您获得良好的 PCB 布局。