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PCB多层板印刷线路板设计的基本要求

  1.板外形、尺寸、层数的确定

  任何一块印刷线路板,都存在着与其他结构件配合装配的问题,所以,PCB线路板的外形与尺寸,必须以产品整机结构为依据。但从生产工艺角度考虑,应尽量简单,一般为长宽比不太悬殊的长方形,以利于装配,提高生产效率,降低劳动成本。

  PCB线路板层数方面,必须根据电路性能的要求、板尺寸及线路的密集程度而定。对PCB多层板印刷线路板来说,以四层板、六层板的应用最为广泛,以四层板为例,就是两个导线层(元件面和焊接面)、一个电源层和一个地层

  PCB多层板的各层应保持对称,而且最好是偶数铜层,即四、六、八层等。因为不对称的层压,板面容易产生翘曲,特别是对表面贴装的多层板,更应该引起注意。

  2.元器件的位置及摆放方向

  元器件的位置、摆放方向,首先应从电路原理方面考虑,迎合电路的走向。摆放的合理与否,将直接影响了该印刷线路板的性能,特别是高频模拟电路,对器件的位置及摆放要求,显得更加严格。合理的放置元器件,在某种意义上,已经预示了该印刷线路板设计的成功。所以,在着手编排印制板的版面、决定整体布局的时候,应该对电路原理进行详细的分析,先确定特殊元器件(如大规模IC、大功率管、信号源等)的位置,然后再安排其他元器件,尽量避免可能产生干扰的因素。

  另一方面,应从印刷线路板的整体结构来考虑,避免元器件的排列疏密不均,杂乱无章。这不仅影响了印刷线路板的美观,同时也会给装配和维修工作带来很多不便。

  3.导线布层、布线区的要求

  一般情况下,多层印刷线路板布线是按电路功能进行,在外层布线时,要求在焊接面多布线,元器件面少布线,有利于印制板的维修和排故。细、密导线和易受干扰的信号线,通常是安排在内层。大面积的铜箔应比较均匀分布在内、外层,这将有助于减少板的翘曲度,也使电镀时在表面获得较均匀的镀层。为防止外形加工伤及印制导线和机械加工时造成层间短路,内外层布线区的导电图形离板缘的距离应大于50mil

  4.导线走向及线宽的要求

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  多层板走线要把电源层、地层和信号层分开,减少电源、地、信号之间的干扰。相邻两层印制板的线条应尽量相互垂直或走斜线、曲线,不能走平行线,以减少基板的层间耦合和干扰。且导线应尽量走短线,特别是对小信号电路来讲,线越短,电阻越小,干扰越小。同一层上的信号线,改变方向时应避免锐角拐弯。导线的宽窄,应根据该电路对电流及阻抗的要求来确定,电源输入线应大些,信号线可相对小一些。对一般数字板来说,电源输入线线宽可采用50~80mil,信号线线宽可采用6~10mil。

  布线时还应注意线条的宽度要尽量一致,避免导线突然变粗及突然变细,有利于阻抗的匹配。

  5.钻孔大小与焊盘的要求

  PCB多层板上的元器件钻孔大小与所选用的元器件引脚尺寸有关,钻孔过小,会影响器件的装插及上锡;钻孔过大,焊接时焊点不够饱满。一般来说,元件孔孔径及焊盘大小的计算方法为:

  元件孔的孔径=元件引脚直径(或对角线)+(10~30mil)

  元件焊盘直径≥元件孔直径+18mil至于过孔孔径,主要由成品板的厚度决定,对于高密度PCB多层板,一般应控制在板厚∶孔径≤5∶1的范围内。过孔焊盘的计算方法为:

  过孔焊盘(VIAPAD)直径≥过孔直径+12mil。

  6.电源层、地层分区及花孔的要求:

  对于PCB厂印刷线路板来说,起码有一个电源层和一个地层。由于印刷线路板上所有的电压都接在同一个电源层上,所以必须对电源层进行分区隔离,分区线的大小一般采用20~80mil的线宽为宜,电压超高,分区线越粗。

  焊孔与电源层、地层连接处,为增加其可靠性,减少焊接过程中大面积金属吸热而产生虚焊,

  与电源层、地层非连接功能的隔离盘应设计为如下形状:

  隔离焊盘的孔径≥钻孔孔径+20mil

  7.安全间距的要求

  安全间距的设定,应满足电气安全的要求。一般来说,外层导线的最小间距不得小于4mil,内层导线的最小间距不得小于4mil。在布线能排得下的情况下,间距应尽量取大值,以提高制板时的成品率及减少成品板故障的隐患。

  8.提高整板抗干扰能力的要求

  PCB多层板的设计,还必须注意整板的抗干扰能力,一般方法有:

  a.在各IC的电源、地附近加上滤波电容,容量一般为473或104。

  b.对于印刷线路板上的敏感信号,应分别加上伴行屏蔽线,且信号源附近尽量少布线。

  c.选择合理的接地点。

  9.PCB多层板印刷线路板外协加工要求

  印刷线路板的加工,一般都是外协加工,所以在外协加工提供图纸时,一定要准确无误,尽量说明清楚,应注意诸如材料的选型、压层的顺序、板厚、公差要求、加工工艺等等,都要说明清楚。在PCB导出GERBER时,导出数据建议采用RS274X格式,因为它有如下优点:CAM系统能自动录入数据,整个过程不须人工参与,可避免许多麻烦,同时能保持很好的一致性,减少出差率。总之,多层印制板的设计内容包含很广,在具体的设计过程中,还应注意其工艺性、可加工性。只有通过不断的实践和经验的积累,才能设计出高品质的产品。

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