超強PCB布局經(jīng)驗談

對于電子產(chǎn)品來說，印制線路板設(shè)計是其從電原理圖變成一個具體產(chǎn)品必經(jīng)的一道設(shè)計工序，其設(shè)計的合理性與產(chǎn)品生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量緊密相關(guān)，而對于許多剛從事電子設(shè)計的人員來說，在這方面經(jīng)驗較少，雖然已學(xué)會了印制線路板設(shè)計軟件，但設(shè)計出的印制線路板常有這樣那樣的問題，而許多電子刊物上少有這方面文章介紹，筆者曾多年從事印制線路板設(shè)計的工作，在此將印制線路板設(shè)計的點滴經(jīng)驗與大家分享，希望能起到拋磚引玉的作用。筆者的印制線路板設(shè)計軟件早幾年是TANGO，現(xiàn)在則使用PROTEL2.7 FOR WINDOWS。
板的布局：
印制線路板上的元器件放置的通常順序：
放置與結(jié)構(gòu)有緊密配合的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的LOCK功能將其鎖定，使之以后不會被誤移動；
放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等；
放置小器件。元器件離板邊緣的距離：可能的話所有的元器件均放置在離板的邊緣3mm以內(nèi)或至少大于板厚，這是由于在大批量生產(chǎn)的流水線插件和進(jìn)行波峰焊時，要提供給導(dǎo)軌槽使用，同時也為了防止由于外形加工引起邊緣部分的缺損，如果印制線路板上元器件過多，不得已要超出3mm范圍時，可以在板的邊緣加上3mm的輔邊，輔邊開V形槽，在生產(chǎn)時用手掰斷即可。
高低壓之間的隔離：在許多印制線路板上同時有高壓電路和低壓電路，高壓電路部分的元器件與低壓部分要分隔開放置，隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2000kV時板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受3000V的耐壓測試，則高低壓線路之間的距離應(yīng)在3.5mm以上，許多情況下為避免爬電，還在印制線路板上的高低壓之間開槽。
印制線路板的走線：
印制導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)盡可能的短，在高頻回路中更應(yīng)如此；印制導(dǎo)線的拐彎應(yīng)成圓角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能；當(dāng)兩面板布線時，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。
印制導(dǎo)線的寬度：
導(dǎo)線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的最小
值以承受的電流大小而定，但最小不宜小于0.2mm，在高密度、高精度的印制線路中，導(dǎo)線寬度和間距一般可取0.3mm；導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，單面板實驗表明，當(dāng)銅箔厚度為50μm、導(dǎo)線寬度1～1.5mm、通過電流2A時，溫升很小，因此，一般選用1～1.5mm寬度導(dǎo)線就可能滿足設(shè)計要求而不致引起溫升；印制導(dǎo)線的公共地線應(yīng)盡可能地粗，可能的話，使用大于2～3mm的線條，這點在帶有微處理器的電路中尤為重要，因為當(dāng)?shù)鼐€過細(xì)時，由于流過的電流的變化，地電位變動，微處理器定時信號的電平不穩(wěn)，會使噪聲容限劣化；在DIP封裝的IC腳間走線，可應(yīng)用10－10與12－12原則，即當(dāng)兩腳間通過2根線時，焊盤直徑可設(shè)為50mil、線寬與線距都為10mil，當(dāng)兩腳間只通過1根線時，焊盤直徑可設(shè)為64mil、線寬與線距都為12mil。
印制導(dǎo)線的間距：
相鄰導(dǎo)線間距必須能滿足電氣安全要求，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距也應(yīng)盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓。這個電壓一般包括工作電壓、附加波動電壓以及其它原因引起的峰值電壓。如果有關(guān)技術(shù)條件允許導(dǎo)線之間存在某種程度的金屬殘粒，則其間距就會減小。因此設(shè)計者在考慮電壓時應(yīng)把這種因素考慮進(jìn)去。在布線密度較低時，信號線的間距可適當(dāng)?shù)丶哟?，對高、低電平懸殊的信號線應(yīng)盡可能地短且加大間距。
印制導(dǎo)線的屏蔽與接地：
印制導(dǎo)線的公共地線，應(yīng)盡量布置在印制線路板的邊緣部分。在印制線路板上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地線，這樣得到的屏蔽效果，比一長條地線要好，傳輸線特性和屏蔽作用將得到改善，另外起到了減小分布電容的作用。印制導(dǎo)線的公共地線最好形成環(huán)路或網(wǎng)狀，這是因為當(dāng)在同一塊板上有許多集成電路，特別是有耗電多的元件時，由于圖形上的限制產(chǎn)生了接地電位差，從而引起噪聲容限的降低，當(dāng)做成回路時，接地電位差減小。另外，接地和電源的圖形盡可能要與數(shù)據(jù)的流動方向平行，這是抑制噪聲能力增強的秘訣；多層印制線路板可采取其中若干層作屏蔽層，電源層、地線層均可視為屏蔽層，一般地線層和電源層設(shè)計在多層印制線路板的內(nèi)層，信號線設(shè)計在內(nèi)層和外層。
焊盤：
焊盤的直徑和內(nèi)孔尺寸：焊盤的內(nèi)孔尺寸必須從元件引線直徑和公差尺寸以及搪錫層厚度、孔徑公差、孔金屬化電鍍層厚度等方面考慮，焊盤的內(nèi)孔一般不小于0.6mm，因為小于0.6mm的孔開模沖孔時不易加工，通常情況下以金屬引腳直徑值加上0.2mm作為焊盤內(nèi)孔直徑，如電阻的金屬引腳直徑為0.5mm時，其焊盤內(nèi)孔直徑對應(yīng)為0.7mm，焊盤直徑取決于內(nèi)孔直徑，如下表：
孔直徑
0.4
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
焊盤直徑
1.5
1.5
2
2.5
3.0
3.5
4
1．當(dāng)焊盤直徑為1.5mm時，為了增加焊盤抗剝強度，可采用長不小于1.5mm，寬為1.5mm和長圓形焊盤，此種焊盤在集成電路引腳焊盤中最常見。
2．對于超出上表范圍的焊盤直徑可用下列公式選?。?br />直徑小于0.4mm的孔：D／d＝0.5～3
直徑大于2mm的孔：D／d＝1.5～2
式中：（D－焊盤直徑，d－內(nèi)孔直徑）
有關(guān)焊盤的其它注意點：
焊盤內(nèi)孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時導(dǎo)致焊盤缺損。
焊盤的開口：有些器件是在經(jīng)過波峰焊后補焊的，但由于經(jīng)過波峰焊后焊盤內(nèi)孔被錫封住，使器件無法插下去，解決辦法是在印制板加工時對該焊盤開一小口，這樣波峰焊時內(nèi)孔就不會被封住，而且也不會影響正常的焊接。
焊盤補淚滴：當(dāng)與焊盤連接的走線較細(xì)時，要將焊盤與走線之間的連接設(shè)計成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而是走線與焊盤不易斷開。相鄰的焊盤要避免成銳角或大面積的銅箔，成銳角會造成波峰焊困難，而且有橋接的危險，大面積銅箔因散熱過快會導(dǎo)致不易焊接。
大面積敷銅：印制線路板上的大面積敷銅常用于兩種作用，一種是散熱，一種用于屏蔽來減小干擾，初學(xué)者設(shè)計印制線路板時常犯的一個錯誤是大面積敷銅上沒有開窗口，而由于印制線路板板材的基板與銅箔間的粘合劑在浸焊或長時間受熱時，會產(chǎn)生揮發(fā)性氣體無法排除，熱量不易散發(fā)，以致產(chǎn)生銅箔膨脹，脫落現(xiàn)象。因此在使用大面積敷銅時，應(yīng)將其開窗口設(shè)計成網(wǎng)狀。
跨接線的使用：在單面的印制線路板設(shè)計中，有些線路無法連接時，常會用到跨接線，在初學(xué)者中，跨接線常是隨意的，有長有短，這會給生產(chǎn)上帶來不便。放置跨接線時，其種類越少越好，通常情況下只設(shè)6mm，8mm，10mm三種，超出此范圍的會給生產(chǎn)上帶來不便。0次