印制板的设计步骤和方法
时间: 2020-06-13 16:59 浏览次数: 当前栏目:公司新闻编辑:中山手机棋牌游戏
第1节选定印制板的材料、厚度和板面尺寸(1)材料的选择。印制板的材料选择必须考虑到电气和机械特性,当然还要考虑到购买的相对价格和制造的相对成本,从而选择印制板的基材。

第1节选定印制板的材料、厚度和板面尺寸

(1)材料的选择。印制板的材料选择必须考虑到电气和机械特性,当然还要考虑到购买的相对价格和制造的相对成本,从而选择印制板的基材。电气特性是指基材的绝缘电阻、抗电弧性、印制导线电阻、击穿强度、介电常数及电容等。机械特性是指基材的吸水性、热膨胀系数、耐热特性、抗挠曲强度、抗冲击强度、抗剪强度和硬度。

(2)厚度的确定。从结构的角度考虑印制板的厚度,主要是考虑印制板上装有的所有元器件重量的承受能力和使用中承受的机械负荷能力。如果只装配集成电路、小功率晶体管、电阻、电容等小功率元器件,在没有较强的负荷振动条件下,使用厚度为1.5mm或1.6mm(尺寸在500mm×500mm之内)的印制板。如果板面较大或无法支撑时,应选择2~2.5mm厚的印制板。

对于小型电子产品中使用的印制板(如计算器、电子表和便携式仪表中用的印制板),为了减小重量、降低成本,可选用更薄一些的覆铜箔层压板来制造。

对于多层板的厚度也要根据电气和结构要求来决定。

(3)形状和尺寸。印制板的结构尺寸与印制板的制造、装配有密切关系。应从装配工艺角度考虑两个方面的问题:一方面是便于自动化组装,使设备的性能得到充分利用,能使用通用化、标准化的工具和夹具;另一方面是便于将印制板组装成不同规格的产品,且安装方便、固定可靠。

印制板的外形应尽量简单,一般为长方形,尽量避免采用异形板。其尺寸应尽量按标准系列《QJ518》的尺寸,以便简化工艺,降低加工成本。

民用产品,如收音机、电视机、常规电子仪器仪表等的印制电路板一般使用单面板制作。

2.印制电路板上元器件排列的设计

元器件在印制电路板上的排列方式主要有不规则排列、坐标排列和坐标格排列等三种方式。

(1)不规则排列。不规则排列是指元器件在印制电路板上可以任意方向排列,如图3.35所示,这种排列方式主要用在高频电路中。不规则排列的特点是,可以减少印制导线的长度,减少分布电容和接线电感,减少高频干扰,使电路工作稳定。

(2)坐标排列。坐标排列是指元器件的轴向和印制电路板的四边平行或垂直排列,如图3.36所示。坐标排列的特点是,外观整齐美观,但仅适用于频率低于30MHz的电路。

(3)坐标格排列。坐标格排列是指用印有坐标格(1mm见方的格子)的图纸绘制设计电路板及元器件位置的坐标尺寸图的方法。

在设计和绘制坐标尺寸图时,应根据电路图并考虑元器件布局和布线要求,如:哪些元器件安装在板内,哪些要加固,哪些要散热,哪些要屏蔽,哪些元器件装在板外,需要多少板外联机,引出端的位置如何等;必要时还应画出板外元器件接线图。图3.37为某收音机的板外接线图。

图3.35 元器件的不规则排列

图3.36 元器件的坐标排列

采用坐标格排列时,元器件的轴向必须与印制电路板的四边平行或垂直放置,元器件安装孔的圆心必须放置在坐标格的交点上。若安装孔成圆弧形(或圆周)布置,则圆弧(或圆周)的中心必须在坐标格交点上,并且圆弧(或圆周)上必须有一个安装孔的圆心在坐标格交点上。印制板上的其他孔(如印制板安装孔、定位孔、结构孔等)的圆心也应定位于坐标格的交点上,如图3.38所示。

图3.37 收音机板外联机图

图3.38 元器件的坐标格排列

在坐标格排列的方式中,元器件的大小、位置排列,可参照典型元手机棋牌游戏器件的尺寸进行。

典型元器件(组件)的尺寸为d×l,如图3.39(a)所示,它是布置元器件时的基本单元。在安排布置元器件时,元器件之间外表面的距离A应大于1.5mm;连接同一元器件的两接点间的距离L,最小可等于典型组件长度l(不包括引线长度),最大可比典型组件长度l长4~5mm,阻容组件、晶体管等应尽量使用标准跨距,以利于组件的成形,如图3.39所示。

图3.39 典型组件排列印制板板图

在坐标格排列的设计中,应估计每一个元器件的几何尺寸相当于几个典型元器件的尺寸,这样就可以算出整个印制板板面的尺寸大小。

坐标格排列方式的优点是,元器件排列整齐美观,维修时寻找元器件和测试点方便,印制电路板加工时孔位易于对齐,也便于自动化生产,所以现在国内外大批量生产的电子产品都采用这种排列方式。

各类元器件在印制板上的排列是一件实践性很强的工作,所采取的措施在某些情况下是可行的,而在另一种情况下又成为多余;措施不严影响设备的可靠性,措施过严又会造成浪费;特别是很多寄生耦合随机性很大,往往要根据经验解决。这就要求很好掌握基本知识,善于随具体应用条件(特别是频率)的变化灵活运用,善于总结经验,这样才能设计出符合要求的印制电路板。

3.印制电路板上地线的设计

一般在设计印制电路板时,总是希望有统一的电源线及地线。一般将公共地线布置在印制电路板的边缘,便于印制电路板安装在机壳上,也便于与机壳连接。

印制电路板上每级电路的地线,在许多情况下可以设计成自封闭回路,这样可以保证每级电路的高频地电流主要在本级回路中流通,而不流过其他级,因而可以减小级间地电流的耦合。同时由于电路四周都围有地线,便于接地元器件就近接地,减小了引线电感。但是,当外界有强磁场的情况下,地线不能接成回路,以避免封闭地线组成的线圈产生电磁感应而影响电路的电性能。

在设计高频电路时,为棋牌游戏平台减小引线电感和接地阻抗,地线应有足够的宽度,否则,放大器的电性能易下降,电路也容易产生自激现象。

4.排版连线图的设计

排版连线图是指:用简单线条表示印制导线的走向和元器件的连接关系的图样。如图3.40所示,其中图3.40(a)为一个单稳态电路的电原理图,图3.40(b)是根据图3.40(a)画出的排版连线图。通常是根据电原理图来设计绘制排版连线图的。

图3.40 排版方向与方式

(1)排版连线图的特点。在印制电路板几何尺寸已确定的情况下,从排版连线图中可以看出元件的基本位置。在排版连线图中应尽量避免导线的交叉,但可以在组件处交叉,因元件跨距处可以通过印制导线。如图3.40所示,图3.40(a)中可以看出它有一个交叉点D,电路的排版方向与管座的位置也不相符,地线也不统一;图3.40(b)的排版连线图基本上解决了上述导线交叉的问题,为绘制排版设计草图提供了重要依据。

当电路比较简单时也可以不画排版连线图,而直接画排版设计草图。

(2)排版方向。排版方向是指印制电路板上的电路从前级到后级的总走向,这是印制电路布线应首先解决的问题。排版的总体原则是:使信号便于流通,信号流程尽可能保持一致的方向。多数情况下,应将信号流向排版成从左向右(左输入、右输出)或从上到下(上输入、下输出)的状态。各个功能电路往往会以三极管或集成电路等半导体器件作为核心元件来排布其他的元器件。

例如,如图3.41(a)所示的晶体管共发射极电路中,如果电源走线+Ec 在上,“地”在下,则晶体管以如图3.41(b)所示的位置来放置为好;此时晶体管基极b的位置在左边,因此它的输入在左,输出在右,其排版方向由左向右。图3.41(c)的排版方向显然是不正确的。

图3.41 由原理图到印制版图的排版方向

对于集成电路和某些封装类型的晶体管,由于管脚排列在一直线上,因此不存在排版方向问题,在直线时可自行确定排版方向。如图3.42所示为集成电路的排版方向。

图3.42 集成电路的排版方向

(3)绘制排版设计草图。根据排版连线图,按照元器件的大小比例,在方格纸上绘出的图称为排版设计草图。它包括连接元器件的引线孔,印制导线的形状,印制板的尺寸及有关安装孔等;它是绘制各种正式图纸的主要依据。

排版设计草图一般应用方格纸绘制,所用比例一般选用2:1或4:1。根据已给的印制板尺寸及各安装孔尺寸,画出印制板的外轮廓。查元器件手册(或测量实物),确定有关元件的尺寸及跨距。

在具体绘制时,可将各元器件剪成纸型,即可在方格纸上放置以确定其位置;也可应用绘制图模板来绘制。

根据排版连线图上元器件大体位置及其连线方向,精确布置元器件及连接孔的位置(最好在坐标格的交点上),并用单线画出印制导线的走向。图3.43是根据图3.40(b)绘出的排版设计草图。

根据连接孔及印制导线的走向画出印制导线。图3.44是根据图3.43绘制的印制导线图。一般建议导线宽度采用0.5mm、1.0mm、1.5mm和2.0mm几种类型,具体情况视电路的情况而定。导线间距一般为导线的宽度,但最小间距不应小于0.4mm。

图3.43 排版设计的草图

图3.44 根据设计草图画成的印制导线图

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