PCB 佈局設計終極指南

Ryan 是 MOKO 的高級電子工程師, 在這個行業有十多年的經驗. 專業從事PCB版圖設計, 電子設計, 和嵌入式設計, 他為不同領域的客戶提供電子設計和開發服務, 來自物聯網, 引領, 消費電子產品, 醫療等.
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PCB 佈局設計終極指南

PCB佈局設計是電路板製造的關鍵步驟. 合理的PCB佈局有利於控制生產成本,保證高可靠性. 相反, 不合理的PCB佈局不能滿足可製造性, 使PCB功能受限甚至引發各種問題, 比如電路故障, 增加了製造成本並延遲了生產時間. 如今, 人們對電子設備的要求越來越高, 並且使用的PCB越來越複雜和緊湊. 一塊小PCB需要實現多種功能, 這無疑給PCB佈局設計帶來了更大的挑戰. 在PCB佈局設計中需要考慮很多方面. 在本文中, 我們已經解釋了PCB佈局設計流程, 列出了設計過程中應考慮的最關鍵方面, 以及一些需要避免的常見問題. 讓我們繼續閱讀.

PCB佈局設計的步驟是什麼?

創建功能性印刷電路板 (印刷電路板) 需要跨多個階段仔細規劃和執行. 這是電氣工程師之間的協作努力, 機械工程師, PCB設計師, 確保PCB設計過程. 以下是對端到端 PCB 設計流程的更深入了解:

  1. 制定原理圖.

該原理圖從概念上捕捉了電子電路, 繪製出 PCB元件 像電阻器, 電容器, 集成電路及其互連,不考慮物理佈局. 原理圖捕獲軟件用於將原理圖數字化以進行 PCB 設計.

  1. 選擇板堆疊.

這是指PCB本身的分層和構成. 層數等因素, 介電材料, 銅厚度和走線寬度影響阻抗等參數, 這會影響信號完整性. 疊層必須與電路性能需求兼容.

  1. 概述設計規則和製造要求.

PCB製造 具有由組織製定的嚴格標準,例如 IPC. 這些覆蓋了最小走線間距, 孔的大小, 蒙版疊加等. 擁有精通這些規範的 PCB 合作夥伴有助於避免錯誤或故障板.

  1. 排列組件和封裝.

以原理圖為指導, PCB 佈局首先放置元件封裝並分配參考指示符. 放置指南有助於最大限度地減少電氣噪聲和乾擾. 組件數據表提供定位和定向所需的詳細信息.

  1. 包括過孔和引腳的鑽孔.

通孔提供層之間的垂直互連. 許多雙面柔性電路需要電鍍通孔. 指定孔尺寸和位置.

  1. 連接導體走線.

走線是根據原理圖佈局在不同組件之間形成導電路徑的銅線. 自動佈線工具可以幫助實現這一點,但通常需要手動佈線.

  1. 集成測試點, 標籤和標記.

測試點有助於測試和故障排除. 身份標識, 極性標記, 添加版本號和其他文本信息, 通常通過絲網印刷或雕刻.

  1. 驗證設計規則並生成製造文件.

完成的電路板佈局經過最終檢查,是否有任何違反設計規則的情況. 然後輸出製造和裝配文件, 包含所有必要的 PCB 製造數據.

設計完全確定後, PCB 進入製造階段, 電子藍圖轉化為物理板,準備好填充組件. 整個過程需要多個學科之間的密切協作.

PCB 佈局設計的主要考慮因素

PCB 佈局設計的主要考慮因素

  1. 規模&裸板形狀

PCB佈局設計首先要考慮的是尺寸, 形狀, 及裸板層數. 裸板的尺寸通常由最終電子產品的尺寸決定, 而面積的大小決定了是否可以放置所有需要的電子元件. 如果沒有足夠的空間, 您可以考慮使用多層或 HDI設計. 因此, 在開始設計之前估計電路板尺寸至關重要. 二是PCB的形狀. 在大多數情況下, 它們是矩形的, 但也有一些產品需要使用不規則形狀的PCB, 這對元件的放置也有很大的影響. 最後是PCB的層數. 一方面, 一種 多層PCB 可以讓我們進行更複雜的設計,帶來更豐富的功能, 但是多加一層會增加生產成本, 所以必須在設計早期就確定. 特定層.

  1. 製造工藝

生產PCB的製造工藝是另一個重要的考慮因素. 不同的製造方法帶來不同的設計約束, 包括PCB組裝方法, 這也必須考慮. 不同的組裝技術,例如 貼片機THT 將要求您以不同的方式設計 PCB. 最關鍵的是與製造商確認他們有能力生產您需要的 PCB,並且他們擁有實施您的設計所需的技能和專業知識.

  1. 材料和組件

在設計過程中, 需要考慮使用的材料以及組件是否仍在市場上流通. 有些零件很難找到,既費時又昂貴. 建議使用一些比較常用的組件進行更換. 所以, PCB設計師必須對整個PCB組裝行業有經驗和知識. MOKO擁有專業的PCB設計和元器件採購團隊. 我們的專業知識和完整的採購鏈使我們能夠為客戶選擇最合適的材料和組件’ 項目, 並在客戶預算範圍內提供最可靠的 PCB 設計. 此外, 您可以查看我們的其他博客以了解有關PCB材料的更多信息: https://www.mokotechnology.com/pcb-material/

  1. 元件放置

PCB設計必須考慮元件放置順序. 正確組織組件位置可以減少所需的組裝步驟, 提高效率,降低成本. 我們推薦的放置順序是連接器, 電源電路, 精密電路, 關鍵電路, 最後是其餘的組件. 此外, 我們還應該注意到,PCB 的過度散熱會降低性能. 設計PCB佈局時, 考慮哪些組件散熱最多, 使關鍵部件遠離高溫部件, 然後考慮增加散熱片和散熱風扇來降低組件溫度. 如果有多個組件產生熱量, 這些組件需要分佈在不同的位置, 並且它們不能集中在一個位置. 另一方面, 還需要考慮放置元件的方向. 一般來說, 相似的元件建議放置在相同的方向, 有利於提高焊接效率,減少錯誤. 需要注意的是零件不要放在PCB的焊錫面上, 但應放在鍍通孔零件的後面.

  1. 電源層和接地層

電源和接地層應始終保持在電路板內部,並且應居中且對稱, 這是PCB佈局設計的基本指南. 因為這種設計可以防止電路板彎曲,使元件偏離原來的位置. 電源地和控制地的合理放置可以減少電路中高壓的干擾. 我們需要盡可能地分離每個功率級的接地層, 如果不可避免, 至少確保它們位於供應路徑的末端.

  1. 信號完整性和射頻問題

PCB佈局設計的好壞也決定了電路板的信號完整性以及是否會受到電磁干擾等問題. 避免信號問題, 避免運行軌道相互平行的設計, 因為平行走線會有更多的串擾並導致各種問題. 如果軌道需要相互交叉, 它們應該以直角交叉, 這降低了線路之間的電容和互感. 還, 如果不需要具有更高電磁產生的組件, 建議使用產生低電磁輻射的半導體元件, 這也有助於信號完整性.

PCB佈局設計中要避免的常見錯誤

PCB佈局設計中要避免的常見錯誤

  1. 忽視與廠商的合作

許多工程師認為在開始製造之前將設計文件提供給製造商就可以,這是一個常見的誤解. 實際上, 設計PCB佈局初稿時最好與廠家分享. 他們會根據自己豐富的製造經驗審核PCB設計,發現你找不到的問題, 以確保設計的可製造性.

  1. 太靠近邊緣

元件不能太靠近電路板邊緣, 他們需要保持適當的距離, 除此以外, 由於太靠近邊緣,組件容易損壞. 而這個問題, 有經驗的廠家往往能在拿到設計文件的時候發現,要求工程師修改, 比如在邊緣設置路線解決隱患.

  1. 忽略PCB佈局設計的驗證

當您需要花費大量時間和精力來完成 PCB 設計時, 你迫不及待想要進入生產流程, 那你錯了. PCB設計的驗證不容忽視, 除此以外, 會帶來大麻煩. 想像一下等到PCB生產已經開始發現問題, 會浪費很多時間,帶來更大的經濟損失. 所以, 我們需要對設計進行多次驗證,以確保沒有錯誤才能投入生產. 我們建議執行 電氣規則檢查 (ERC) 和設計規則檢查, 這兩個系統可以幫助我們驗證設計是否滿足常見的製造要求, 高速電氣要求, 和更多, 及早發現潛在的設計問題並迅速糾正.

  1. 使 PCB 設計複雜化

除非必要,否則應盡量避免一些複雜的設計, 除此以外, 製造需要額外的時間和成本. 例如, 尺寸過小的零件會使生產複雜化. 如果電路板有足夠的空間容納更大的組件, 應選擇大尺寸元件, 更符合產品可製造性. 簡而言之, 最好在設計階段多花點時間,讓佈局更簡單,滿足功能需求, 有利於提高生產速度和質量.

與交鑰匙 PCB 供應商合作

總而言之, PCB佈局設計並非易事, 如果你不精通它, 那麼也許您可以向交鑰匙 PCB 供應商尋求幫助. 除了製造, 他們還專注於 PCB 設計和工程.

MOKO Technology提供一站式PCB解決方案, 從PCB設計到生產, 集會, 和測試, 我們為您提供保障. 我們擁有一支在PCB行業擁有十多年經驗的專業工程團隊, 為各行各業的客戶設計和生產PCB. 如果您不確定您的 PCB 設計是否合理, 請 聯繫我們, 我們的專家將評估您的設計並提出可製造的建議. 或者您可以將PCB設計服務外包給我們,我們可以在最短的時間內將您的想法變成產品.

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