印刷电路板的设计

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1、印刷电路板的设计印刷电路板的设计本文由 bd0436 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。印刷电路板的设计SMT 线路板是表面贴装设计中不可缺少的组成之一。SMT 线路板是电子 产品中电路元件与器件的支撑件，它实现了电路元件和器件之间的电气连 接。随着电子技术发展，PCB 板的体积越来越小，密度也越来越高，并且 PCB 板层不断地增加，因此，要求 PCB 在整体布局、抗干扰能力、工艺上和 可制造性上要求越来越高。 印刷电路板设计的主要步骤； .1：绘制原理图。 .2：元件库的创建。 .3：建立原理图与印制板上元件的网络连接关系。 .4

2、：布线和布局。 .5：创建印制板生产使用数据和贴装生产使用数据。.印制电路板的设计过程中要考虑以下问题：1、要确保电路原理图元件图 形与实物相一致和电路原理图中网络连接的正确性。2、印制电路板的设计 不仅仅是考虑原理图的网络连接关系，而且要考虑电路工程的一些要求，电 路工程的要求主要是电源线、地线和其他一些导线的宽度，线路的连接，一 些元件的高频特性，元件的阻抗、抗干扰等。3、印制电路板整机系统安装 的要求，主要考虑安装孔、插头、定位孔、基准点等都要满足要求，各种元 件的摆放位置和准确地安装在规定的位置，同时要便于安装、系统调试、以 及通风散热。4、印制电路板的可制造性上和它的工艺性上的要求，

3、要熟悉 设计规范和满足生产工艺要求，使设计出的印制电路板能顺利地进行生产。 5、在考虑元器件在生产上便于安装、调试、返修，同时印制电路板上的图 形、焊盘、过孔等要标准，确保元器件之间不会碰撞，又方便地安装。6、 设计出印制电路板的目的主要是应用，因此我们要考虑它的实用性和可靠 性，同时减少印制电路板的板层和面积，从而来降低成本，适当大一些的焊 盘、通孔、走线等有利于可靠性的提高，减少过孔，优化走线，使其疏密均 匀，一致性好，使板面的整体布局美观一些。.一、要使所设计的电路板达到预期的目的，印刷电路板的整体布局、元器 件的摆放位置起着关键作用，它直接影响到整个印刷电路板的安装、可靠 性、通风散热

4、、布线的直通率。.印刷电路板的外层尺寸优先考虑，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，过小，则散热不好，且邻近线条易受干 扰，因此，首先对 PCB 的大小和外形，给出一个合理的定位。再确定特殊元 件的位置和单元电路等，要按电路的流程把整个电路分为几个单元电路或模 块，并以每个单元电路的核心元件（如集成电路）为中心，其它的元件要按 一定的顺序均匀、整齐紧凑地排列在 PCB 板上，但不要太靠近这些大的元 件，要有一定的距离，特别一些比较大、比较高的元件周围要保持一定的距 离，这样有助于焊接和返修。对于功率较大的集成电路要考虑彩散热片，要 给它留有足够的空间，并且放

5、于印制板的通风散热好的位置。同时也不要过 于集中，几个大的元件在同一板子上，要有一定距离，并且要使他们在 45 角的方向上，稍小的一些集成电路如（SOP）要沿轴向排列，电阻容元件则 垂直轴向排列，所有这些方向都相对 PCB 的生产过程的传送方向。这样使元 器件有规律的排列，从而减少在焊接中产生的缺陷。做显示用的发光二极管 等，因在应用过程中要用来观察，应该考虑放于印制板的边缘处。.一些开关、微调元件等应该放在易于操作的地方。在同频电路中应考虑元 器件之间的分布参数，一般高频电路中应考虑元器件之间的分布参数，一般 电路尽可能使元器件平行排列，这样不但美观，而且易于装焊，同时易于批 生产，位于电路

6、板边缘的元器件，距离边缘一定要有 3-5 厘米的距离。在考 虑元件位置的同时要对 PCB 板的热膨胀系数、导热系数、耐热性以及弯曲强 度等性能进行全面考虑，以免在生产中对元件或 PCB 产生不良影响。.PCB 上的元件位置和外形确定后，再考虑 PCB 的布线。.有了元件的位置，根据元件位置进行布线，印制板上的走线尽可能短是一 个原则。走线短，占用通道和面积都小，这样直通率会高一些。在 PCB 板上 的输入端和输出端的导线应尽量避开相邻平行，最好在二线间放有地线。以 免发生电路反馈藕合。印制板如果为多层板，每个层的信号线走线方向与相 邻板层的走线方向要不同。对于一些重要的信号线应和线路设计人员达

7、成一 致意见，特别差分信号线，应该成对地走线，尽力使它们平行、靠近一些， 并且长短相差不大。PCB 板上所有元件尽量减少和缩短元器件之间的引线和 连接，PCB 板中的导线最小宽度主要由导线与绝缘层基板间的粘附强度和流 过它们的电流值决定。当铜箔厚度为 0.05mm，宽度为 1-1.5mm 时，通过 2A 的电流，温度不会高于 3 度。导线宽度 1.5mm 时可满足要求，对于集成电 路，尤其是数字电路，通常选用 0.02-0.03mm。当然，只要允许，我们尽可 能的用宽线，特别是 PCB 板上的电源线和地线，导线的最小间距主要是由最 不坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于一些集成电路（IC

8、）以工 艺角度考虑可使间距小于 5-8mm。印制导线的弯曲处一般用圆弧最小，避免 使用小于 90 度弯的走线。而直角和夹角在高频电路中会影响电性能，总 之，印制板的布线要均匀，疏密适当，一致性好。电路中尽量避开使用大面 积铜箔，否则，在使用过程中时间过长产生热量时，易发生铜箔膨胀和脱落 现象，如必须使用大面积铜箔时，可采用栅格状导线。导线的端口则是焊 盘。焊盘中心孔要比器件引线直径大一些。焊盘太大在焊接中易形成虚焊， 焊盘外径 D 一般不小于（d1.2）mm，其中 d 为孔径，对于一些密度比较大 的元件的焊盘最小直径可取（d+1.0）mm，焊盘设计完成后，要在印制板的 焊盘周围画上器件的外形框

9、，同时标注文字和字符。一般文字或外框的高度 应该在 0.9mm 左右，线宽应该在 0.2mm 左右。并且标注文字和字符等线不要 压在焊盘上。如果为双层板，则底层字符应该镜像标注。.二、为了使所设计的产品更好有效地工作，PCB 在设计中不得不考虑它的 抗干扰能力，并且与具体的电路有着密切的关系。.线路板中的电源线、地线等设计尤为重要，根据不同的电路板流过电流的 大小，尽量加大电源线的宽度，从而来减小环路电阻，同时电源线与地线走 向以及数据传送方向保持一致。有助于电路的抗噪声能力的增强。PCB 上即 有逻辑电路又有线性电路，使它们尽量分开，低频电路可采用单点并联接 地，实际布线可把部分串联后再并联

10、接地，高频电路采用多点串连接地。地 线应短而粗，对于高频元件周围可采用栅格大面积地箔，地线应尽量加粗， 如果地线很细的导线，接地电位随电流的变化，使抗噪性能降低。因此应加 粗接地线，使其能达到三位于电路板上的允许电流。如果设计上允许可以使 接地线在 2-3mm 以上的直径宽度，在数字电路中，其接地线路布成环路大多 能提高抗噪声能力。PCB 的设计中一般常规在印制板的关键部位配置适当的 退藕电容。在电源入端跨线接 10-100uF 的电解电容，一般在 20-30 管脚的 附近，都应布置一个 0.01PF 的瓷片电容，一般在 20-30 管脚的集成电路芯片的电源管脚附近，都应布置一个 0.01PF

11、 的磁片电容，对于较大的芯片， 电源引脚会有几个，最好在它们附近都加一个退藕电容，超过 200 脚的芯 片，则在它四边上都加上至少二个退藕电容。如果空隙不足，也可 4-8 个芯 片布置一个 1-10PF 钽电容，对于抗干扰能力弱、关断电源变化大的元件应 在该元件的电源线和地线之间直接接入退藕电容，以上无论那种接入电容的 引线不易过长。.三、线路板的元件和线路设计完成后，接上来要考虑它的工艺设计，目的 将各种不良因素消灭在生产开始之前，同时又要兼顾线路板的可制造性，以 便生产出优质的产品和批量进行生产。.前面在说元件得定位及布线时已经把线路板的工艺方面涉及到一些。线路 板的工艺设计主要是把我们设

12、计出的线路板与元件通过 SMT 生产线有机的组 装在一起，从而实现良好电气连接达到我们设计产品的位置布局。焊盘设 计，布线以抗干扰性等还要考虑我们设计出的板子是不是便于生产，能不能 用现代组装技术SMT 技术进行组装，同时要在生产中达到不让产生不良品 的条件产生设计高度。具体有以下几个方面： .1：不同的 SMT 生产线有各自不同的生产条件，但就 PCB 的大小，pcb 的 单板尺寸不小于 200*150mm。如果长边过小可以采用拼版，同时长与宽之比 为 3：2 或 4：3 电路板面尺寸大于 200150mm 时，应考虑电路板所受的机 械强度。 .2：当电路板尺寸过小，对于 SMT 整线生产工

13、艺很难，更不易于批量生 产，最好方法采用拼板形式，就是根据单板尺寸，把 2 块、4 块、6 块等单 板组合到一起，构成一个适合批量生产的整板，整板尺寸要适合可贴范围大 小。 .3：为了适应生产线的贴装，单板要留有 3-5mm 的范围不放任何元件，拼 板留有 3-8mm 的工艺边，工艺边与 PCB 的连接有三种形式：A 无搭边，有分 离槽，B 有搭边，又有分离槽，C 有搭边，无分离槽。设有冲裁用工艺搭 国。根据 PCB 板的外形，有途等适用不同的拼板形式。对 PCB 的工艺边根据 不同机型的定位方式不同，有的要在工艺边上设有定位孔，孔的直径在 4-5 厘米，相对比而言，要比边定位精度高，因此有定

14、位孔定位的机型在进行 PCB 加工时，要设有定位孔，并且孔设计的要标准，以免给生产带来不便。 .4：为了更好的定位和实现更高的贴装精度，要为 PCB 设上基准点，有无 基准点和设的好与坏直接影响到 SMT 生产线的批量生产。基准点的外形可为 方形、圆形、三角形等。并且直径大约在 1-2mm 范围之内，在基准点的周围 要在 3-5mm 的范围之内，不放任何元件和引线。同时基准点要光滑、平整， 不要任何污染。基准点的设计不要太靠近板边，要有 3-5mm 的距离。 .5：从整体生产工艺来说，其板的外形最好为距形，特别对于波峰焊。采 用矩形便于传送。如果 PCB 板有缺槽要用工艺边的形式补齐缺槽，对于单一 的 SMT 板允许有缺槽。但缺槽不易过大应小于有边长长度的 1/3。 总之，不良品的产生是每一个环节都有可能，但就 PCB 板设计这个环节，应 该从 各个方面去考虑，让其即很好实现我们设计该产品目的，又要在生产 中适合 SMT 生产线的批量生产，尽力设计出高质量的 PCB 板，把出现不良品 的机率降到最低。制作：? 2000-2005 | P C B 收 藏 天 地(关闭本窗口)1