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PCB设计
PCB设计概述
一般的PCB设计流程为绘制原理图,建立元件,输入原理图,规划布局,布线设计,设计验证,CAM输出。
1.原理图设计是产品设计的一个非常重要的过程,我们在绘制原理图时可以输入各种设计信息,以便在完成原理图设计后进行模拟仿真和特性分析,并方便后面的PCB板级设计,以减少PCB板级设计失误。
2.当完成了原理图的绘制后,在传网表之前,可能某些逻辑元件没有对应的PCB封装元件,所以必须先建立这些元件,否则当传输网表时,由于逻辑元件找不到对应的PCB元件而导致传送网表失败或PCB板设计错误。
3.当所有需要的PCB元件封装都已建好后,就可以传送网表至PCB设计软件中去了。
4.网表传送成功后,首先根据已定的结构尺寸绘制边框,然后开始进行元器件的规划布局。
对于PCB设计来讲,尽管布线的难易程度主要和这个PCB板本身网络密度有关,但选择比较合理的布局完全可以降低这个布线难度。
一般布局设计首先放置固定件,固定件在板上的位置是固定的,所以别无选择,只有先按固定件在板上的坐标放置它们。
放置好固定件之后布局的第二个步骤需要设置一些条件区域,这些条件区域会对设置的区域进行某种控制,使得元件、走线或其他对象不可以违背此限制。
在电路板上最通常的控制是对板上某个区域器件高度限制、禁止布线限制及不允许放入测试点限制等。
这些限制条件有必要而且有些是必须考虑的。
设置好局部区域限制条件之后进入布局设计的第三步,现在可以将一些比较重要的元件放入板框中,因为这些元件在设计上可能对其有一定的要求,其中包括它的管脚走线方式等,所以必须先考虑它们,否则会给以后的设计带来一连串的麻烦。
放置完重要元件后要先放置那些比较大或者比较复杂的元件,因为这些元件包括的网络较多,放置好它们之后就可以参考网络连接或设计要求来放置最后剩余的元件,不过在放置最后剩余的元件时最好参考原理图来放置。
考虑到PCB板的美观及装配元器件的方便,我们放置元器件时一般使元器件的方向一致,即IC的1脚朝向一致,有极性的电容极性一致,二极管及三极管的方向一致以及元器件的丝印放置也要一致等等。
5.当完成了布局而在开始布线之前,必须进行一系列的布线前准备工作,特别是如果设计是多层板,那么有关的设置更是不容忽视的,不管怎样应养成一种好的设计习惯。
首先进行层设置,定义每层的属性及走线的方向,一般我们每两层定义为层对,即如果某层走线方向设置为水平方向,那么该层相对应的走线层的走线方向设置为垂直方向,这样PCB板的布通率会比较高。
层设置好之后要根据需要定义焊盘和过孔。
然后根据设计经验及仿真分析进行设计规则设置,主要有布线宽度设置,安全间距设置等等。
当完成有关的设置后,接下来就开始进行布线设计了,一般我们都采用手工布线方式。
布线完成后进行优化调整,之后可以根据需要对PCB板进行大面积接地铺铜。
6.当完成了上述的设计过程之后,在将PCB板送去生产之前,一定要对自己的设计进行一次全面的检查,以确保设计没有任何错误的情况下才可以将设计送去生产。
设计验证可以对PCB设计进行全面或者部分检查,从最基本的设计要求,比如线宽、线距和所有网络的连通性到高速电路设计、测试点和生产加工的检查。
7.经设计验证无误后,就可以进行PCB的CAM输出送交PCB生产厂商生产了,一般CAM输出包括GERBER输出和打印等。
经过以上步骤后,一块完整的PCB板就设计好了。
PCB设计指引
1.目的和作用
1.1规范设计作业,提高生产效率和改善产品的质量。
2.适用范围
2.1汉桑公司开发部DVD、音响等产品。
3.责任
3.1汉桑公司开发部的所有电子工程师、技术员等。
4.资历和培训
4.1有电子技术基础;
4.2有计算机基本操作常识;
4.3熟悉PCB设计软件。
5.工作指导(所有长度单位为mm)
5.1铜箔最小线宽:
单面板0.3mm,双面板0.2mm,边缘铜箔最小要1.0mm
5.2铜箔最小间隙:
单面板0.3mm,双面板0.2mm
5.3铜箔与板边最小距离为0.5mm,元件与板边最小距离为5.0mm,焊盘与板边最小距离为4.0mm
5.4一般通孔安装元件的焊盘大小(直径)孔径的两倍,双面板最小为1.5mm,单面板最小为2.0mm,(建议2.5mm)。
如果不能用圆形焊盘,可用腰圆形焊盘,大小如下图所示(如有标准元件库,则以标准元件库为准):
焊盘长边、短边与孔的关系为:
a
B
c
0.6
2.8
1.27
0.7
2.8
1.52
0.8
2.8
1.65
0.9
2.8
1.74
1.0
2.8
1.84
1.1
2.8
1.94
5.5电解电容不可触及发热元件,如大功率电阻、热敏电阻、变压器、散热器等,电解电容与散热器的间隔最小为10.0mm,其它元件到散热器的间隔最小为2.0mm。
5.6大型元器件(如变压器、直径15.0mm以上的电解电容、大电流的插座等)加大铜箔及上锡面积如下图:
(阴影部分面积最小要与焊盘面积相等)
5.7螺丝孔半径5.0mm内不能有铜箔(除要求接地外)及元件(或按结构图要求)。
5.8上锡位不能有丝印油。
5.9焊盘中心距小于2.5mm的,该相邻的焊盘周边要有丝印油包裹,丝印油宽度为0.2mm(建议0.5mm)。
5.10跳线不要放在IC下面或马达、电位器以及其它大体积金属外壳的元件下。
5.11在大面积PCB设计中(大约超过500cm²以上),为防止过锡炉时PCB板弯曲,应在PCB板中间留一条5至10mm宽的空隙不放元器件(可走线),以用来在过锡炉时加上防止PCB板弯曲的压条,如下图的阴影区:
5.12每一只三极管必须在丝印上标出e、c、b脚。
5.13需要过锡炉后才焊的元件,焊盘要开走锡位,方向与过锡方向相反,宽度视孔的大小为0.5mm到1.0mm,如下图:
5.14设计双面板时要注意,金属外壳的元件,插件时外壳与印制板接触的,顶层的焊盘不可开,一定要用绿油或丝印油盖住(例如晶振)。
5.15为减少焊点短路,所有的双面板过孔都不开绿油窗。
5.16每一块PCB上都必须用实心箭头标出过锡炉的方向:
5.17孔洞间距离最小为1.25mm(对双面板无效):
5.18布局时,DIP封装的IC摆放的方向必须与过锡炉的方向成垂直,不可平行,如果布局上有困难,可允许水平放置IC(SOP封装的IC摆放方向与DIP相反)如下图:
5.19布线方向为水平或垂直,由垂直转入水平要走45度进入。
5.20元件的放置为水平或垂直。
5.21丝印字符为水平或逆时针旋转90度摆放。
5.22若铜箔入圆焊盘的宽度较圆焊盘的直径小时,则需加泪滴,如图:
5.23物料编码和设计编号要放在板的空位上。
5.24把没有接线的地方合理地作接地或电源用。
5.25布线尽可能短,特别注意时钟线、低电平信号线及所有高频回路布线要更短。
5.26模拟电路及数字电路的地线及供电系统要完全分开。
5.27如果印制板上有大面积地线和电源线区(面积超过500mm²),应局部开窗口,如图:
5.28电插印制板的定位孔规定如下,阴影部分不可放置元件(手插元件除外),L的范围是50-330mm,H的范围是50-250mm,如果小于50X50mm则要拼板开模方可电插,如果超过330X250mm则改为手插板。
定位孔需在长边上。
5.29横插元件(电阻、二极管等)脚间中心距必须是5.0mm、7.5mm、10.0mm及12.5mm(如非必要,6.0mm亦可利用,但适用于IN4148型之二极管或1/6W电阻上。
1/4W电阻由10.0mm开始)。
跳线脚间中心距必须是5.0mm、7.5mm、12.5mm、15.0mm、17.5mm、20.0mm、22.5mm、25.0mm。
5.30电插印制板的阻焊丝印油如下图所示:
5.31横插元件阻焊油方向:
(内向)
5.32直插元件阻焊油方向:
(外向)
5.33电插元件孔直径:
a)横插元件孔直径为:
1.1+0.1/-0.0mm
b)直插元件孔直径为:
1.0+0.1/-0.0mm
c)铆钉孔直径
--2.0mm铆钉孔直径=2.25+0.1/-0.0mm
--3.0mm铆钉孔直径=3.25+0.1/-0.0mm
5.34PCB板上的散热孔,直径不可大于3.5mm
5.35PCB上如果有Φ12或方形12mm以上的孔,必须做一个防止焊锡流出的孔盖,如下图:
(孔隙为1.0mm)
5.36电插印制板横插元件(电阻、二极管)间之最小距离X如下表:
相对位置
1/16W电阻
1/4W电阻
跳线
X=2.83
X=2.83
X=2.83
X=2.5
X=2.5
X=2.5
X=3.0
X=3.2
X=3.0
X=3.2
X=3.4
X=3.2
5.37直插元件只适用于外围尺寸或直径不大于10.5mm之元件。
5.38直插元件孔之中心相距为2.5mm或5.0mm.
5.39电插板直插元件间之最小间隙要符合下图X及Y的要求:
A
B
X
Y
A<9.2
B≤5.0
不适用
8.0
A<9.2
5
5.5
不适用
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