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                    PCB指南制作基礎與指南

                    時間:2020-09-30 00:09來源:海獵人

                     

                    PCB指南

                    本節并不是一份詳盡的PCB布局指南,只是很簡略的一小節,目的是幫助你找到正確的方法。如前文所述,PCB布局是一種藝術形式,也是一門科學。在處理高頻信號或有大電流通斷的電路時,PCB布局設計者必須考慮的因素有很多,比如電容性和電感性的耦合、走線的電感系數、電介質條狀線的電感系數和耦合、走線產生的電阻熱,等等。但是,對于大多數低電壓、低電流的電路,它們在電路布局設計中的作用并不是很重要,遵循一些普通的常識性規則就可以幫助你避免一些常見的錯誤,得到滿意的結果。

                    如果PCB布局工具自帶使用手冊,建議你閱讀一下。它可能包含了一些有用的信息,不僅是關于工具自身的,還有關于PCB設計方法的整體介紹。當然,另一個資源就是網絡,你可以查到很多關于PCB制造方法的教程。

                    15.5.1 布局網格

                    使用布局工具中的網格單元 功能。雖然這個功能不是必需的,但是它能幫助你準確、整潔地將部件排布在電路板上,并確保裝配孔位于正確的位置。網格也適用于小型密集的PCB布局,因為小型PCB上每一點空間都很重要,要嚴格控制走線的間隔。

                    15.5.2 網格間距

                    關于網格間距,人們有不同的觀點。有些教程建議0.05英寸,有的建議0.10英寸,還有的建議采用0.02英寸的網格間距。布局工具選擇的網格很重要,因為它將決定部件在PCB布局中位置的精確度。在對包含傳統通孔元件和引腳間隔為0.1英寸的元件的電路進行布局時,我通常使用0.1英寸的網格。對于表面組裝元件,我會采用更精細的網格,大約為0.005英寸或0.01英寸,以適應較小的部件。使用細間距網格的缺點就是,當設計圖縮小顯示時,可能會看不見網格。

                    15.5.3 定位基準

                    有的工具將電路板的左下角定義為(0, 0)原點(起始位置)。其他工具將左上角定為原點,還有其他工具允許你自己設置原點。有些情況下,布局原點的選擇可能會取決于鉆孔文件是如何解讀的。我一般使用布局編輯器的默認值,除非PCB制造廠對原點的位置有特殊要求。

                    15.5.4 信號走線寬度

                    盡可能將傳輸信號的走線寬度控制為至少10密耳(0.01英寸)。雖然有些制造商支持最細7密耳的走線寬度,但是如果線寬過窄的話,產品質量可能難以保證。

                    15.5.5 供電走線寬度

                    為了減小電阻,供電走線的寬度要大一些。線寬還取決于基板上覆蓋的銅箔的厚度,因為較厚的銅箔能夠較安全地傳輸較大的電流。表15-1列出了一些對銅箔重量為1盎司(28.35 g)的PCB提出的非常保守的粗略指導方針。

                    15-1 導線寬度和供電電流

                    寬度(單位:英寸)

                    電流

                    0.01010密耳)

                    0.1 A

                    0.01515密耳)

                    0.3 A

                    0.02020密耳)

                    0.5 A

                    0.02525密耳)

                    0.7 A

                    0.05050密耳)

                    1.5 A

                    0.100100密耳)

                    3.0 A

                    0.150150密耳)

                    5.0 A

                    這些數據僅供參考,并非一成不變。如果計算一下的話,你就會發現計算出的電流值更大,卻沒有留出任何裕度。如果你的電路要在高溫環境下運行(即在汽車發動機旁邊或在陽光照射下的溫室里),那么加寬導線寬度可以有助于減少因供電導線受熱而發生故障的可能。你可以用谷歌搜索到很多導線寬度計算器。

                    15.5.6 走線間隔

                    盡可能保持信號走線之間的距離至少為10密耳。對于負載電流很大(I >100 mA)的可開關走線,間隔還需要更大一些才能避免附近的導線產生感性耦合。一種改進方法就是把負載開關電流的走線排在接地線旁邊或PCB的接地區域中。接地的導線和區域對這些可能會產生噪聲的導線起到屏蔽的作用。

                    15.5.7 過孔尺寸

                    大多數PCB布局工具都有預先定義的過孔尺寸。與走線的原理相同,如果過孔負責將電能從一層傳遞到另一層,就要使用較大的過孔。最小的過孔尺寸通常由PCB制造商規定,基于其自身的工藝能夠可靠加工的程度。在大多數情況下,你可以使用一個孔徑20密耳的過孔,盡管10密耳孔徑也用得到。例如,本章中用來創建布局視圖的PCB工具就使用了一個默認值為20密耳的過孔,帶有一個厚8密耳的環狀墊圈,因此整個過孔的直徑就是36密耳。對于大多數情況,這個設置是可以接受的,大多數PCB制造商也應該能夠制作。如果需要更多信息,可以查閱PCB布局工具的說明書,并回顧一下你對計劃要選擇的PCB制造商有什么要求(如果有的話)。

                    15.5.8 過孔間隔

                    與走線類似,過孔需要與走線、焊盤及其他過孔保持至少10密耳的距離,盡管有些情況下,如果布局實在太緊密,你可以把間隔縮小到7~8密耳。

                    15.5.9 焊盤尺寸

                    在布局工具的元件庫中,特定部件的焊盤尺寸通常被規定為元件布局定義的一個基本部分。然而,要檢查一下也沒有什么壞處,因為不論誰對部件作出規定,其關于焊盤尺寸的意見都可能與你的設計需求不一致。如果你要在DIP ICTO-220晶體管的焊盤之間布置走線,這一點就尤其如此。大多數布局工具都允許你調整鉆孔周圍焊盤環狀墊圈的尺寸,但是墊圈的厚度不應小于7密耳。

                    15.5.10 尖銳邊角

                    一般來說,應當避免尖銳的(90度)邊角,因為它們可能會在PCB制作過程中成為問題(取決于制造工藝)。也有一種學派認為尖銳的邊角可能會輻射高頻電磁能量并對電路中的其他部件造成干擾。有些研究顯示,這個問題并沒有原先想象的那么重大。但是,總的來說,將電路板的90度角修剪成兩個45度的角是一種良好的做法。

                    15.5.11 絲印層

                    如果計劃在PCB的頂面(及底面)添加絲印層,一定要避免將絲印層覆蓋在板面上應該暴露的地方,例如焊盤或裸露的金屬區域。

                    15.6 總結

                    制造PCB的過程就是將原理圖轉換成一個用電流來執行功能的物理器件。本章講解了印制電路板制作方法的基礎知識,以及如何設計走線的布線和各種待焊元件在電路板上的安裝位置。還簡要回顧了PCB的歷史,并展示了電子制造工藝取得的進步如何造就了如今使用的精密、緊湊、廉價(相對而言)的設備。

                    本章的內容可以說只是冰山一角。關于PCB設計這個專題,已經有很多參考書,如果你計劃做大量的電路布局工作,建議買一兩本專門介紹PCB布局的參考書。本章的另一個重點就是實踐的必要性。PCB布局設計在很多方面就像學習繪畫一樣。你的最初幾次作品可能看起來比較笨拙,但隨著時間的推移,如果你堅持練習,獲得了必要的技巧和經驗,結果一定會大有改觀。

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