高頻PCB板布線(xiàn)規則

一、元件排列規則

1.在通常條件下,所有的元件均應布置在印制電路的同一面上，只有在頂層元件過(guò)密時(shí)，才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼IC等放在底層。

2.在保證電氣性能的前提下，元件應放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀(guān)，一般情況下不允許元件重疊;元件排列要緊湊，輸入和輸出元件盡量遠離。

3.某元器件或導線(xiàn)之間可能存在較高的電位差，應加大它們的距離，以免因放電、擊穿而引起意外短路。

4.帶高電壓的元件應盡量布置在調試時(shí)手不易觸及的地方。

5.位于板邊緣的元件，離板邊緣至少有2個(gè)板厚的距離

6.元件在整個(gè)板面上應分布均勻、疏密一致。

二、按照信號走向布局原則

1.通常按照信號流程逐個(gè)安排各個(gè)功能電路單元位置，以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它進(jìn)行布局。

2.元件的布局應便于信號流通，使信號盡可能保持一致的方向。多數情況下，信號的流向安排為從左到右或從上到下，與輸入、輸出端直接相連的元件應當放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。

三、防止電磁干擾

1.對輻射電磁場(chǎng)較強的元件，以及對電磁感應較靈敏的元件，應加大它們相互之間的距離或加以屏蔽，元件放置的方向應與相鄰的印制導線(xiàn)交叉。

2.盡量避免高低電壓器件相互混雜、強弱信號的器件交錯在一起。

3.對于會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)的元件，如變壓器、揚聲器、電感等，布局時(shí)應注意減少磁力線(xiàn)對印制導線(xiàn)的切割，相鄰元件磁場(chǎng)方向應相互垂直，減少彼此之間的耦合。

4.對干擾源進(jìn)行屏蔽，屏蔽罩應有良好的接地。

5.在高頻工作的電路，要考慮元件之間的分布參數的影響。

四、抑制熱干擾

1.對于發(fā)熱元件，應優(yōu)先安排在利于散熱的位置，必要時(shí)可以單獨設置散熱器或小風(fēng)扇，以降低溫度，減少對鄰近元件的影響。

2.一些功耗大的集成塊、大或中功率管、電阻等元件，要布置在容易散熱的地方，并與其它元件隔開(kāi)距離。

3.熱敏元件應緊貼被測元件并遠離高溫區域，以免受到其它發(fā)熱功當量元件影響，引起誤動(dòng)作。

4.雙面放置元件時(shí)，底層一般不放置發(fā)熱元件。

五、可調元件的布局

對于電位器、可變電容器、可調電感線(xiàn)圈或微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調元件的布局應考慮整機結構要求，若機外調節，其位置要與調節旋鈕在機箱面板上的位置相適應;若是機內調節，則應放置在印制電路板于調節的地方。

印刷電路板的設計

SMT線(xiàn)路板是表面貼裝設計中不可缺少的組成之一。SMT線(xiàn)路板是電子產(chǎn)品中電路元件與器件的支撐件，它實(shí)現了電路元件和器件之間的電氣連接。隨著(zhù)電子技術(shù)發(fā)展，PCB板的體積越來(lái)越小，密度也越來(lái)越高，并且PCB板層不斷地增加，因此，要求PCB在整體布局、抗干擾能力、工藝上和可制造性上要求越來(lái)越高。

印刷電路板設計的主要步驟

1、繪制原理圖。

2、元件庫的創(chuàng )建。

3、建立原理圖與印制板上元件的網(wǎng)絡(luò )連接關(guān)系。

4、布線(xiàn)和布局。

5、創(chuàng )建印制板生產(chǎn)使用數據和貼裝生產(chǎn)使用數據。

印制電路板的設計過(guò)程中要考慮以下問(wèn)題：

1、要確保電路原理圖元件圖形與實(shí)物相一致和電路原理圖中網(wǎng)絡(luò )連接的正確性。

2、印制電路板的設計不僅僅是考慮原理圖的網(wǎng)絡(luò )連接關(guān)系，而且要考慮電路工程的一些要求，電路工程的要求主要是電源線(xiàn)、地線(xiàn)和其他一些導線(xiàn)的寬度，線(xiàn)路的連接，一些元件的高頻特性，元件的阻抗、抗干擾等。

3、印制電路板整機系統安裝的要求，主要考慮安裝孔、插頭、定位孔、基準點(diǎn)等都要滿(mǎn)足要求，各種元件的擺放位置和準確地安裝在規定的位置，同時(shí)要便于安裝、系統調試、以及通風(fēng)散熱。

4、印制電路板的可制造性上和它的工藝性上的要求，要熟悉設計規范和滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，使設計出的印制電路板能順利地進(jìn)行生產(chǎn)。

5、在考慮元器件在生產(chǎn)上便于安裝、調試、返修，同時(shí)印制電路板上的圖形、焊盤(pán)、過(guò)孔等要標準，確保元器件之間不會(huì )碰撞，又方便地安裝。

6、設計出印制電路板的目的主要是應用，因此我們要考慮它的實(shí)用性和可靠性，同時(shí)減少印制電路板的板層和面積，從而來(lái)降低成本，適當大一些的焊盤(pán)、通孔、走線(xiàn)等有利于可靠性的提高，減少過(guò)孔，優(yōu)化走線(xiàn)，使其疏密均勻，一致性好，使板面的整體布局美觀(guān)一些。

要使所設計的電路板達到預期的目的，印刷電路板的整體布局、元器件的擺放位置起著(zhù)關(guān)鍵作用，它直接影響到整個(gè)印刷電路板的安裝、可靠性、通風(fēng)散熱、布線(xiàn)的直通率。

印刷電路板的外層尺寸優(yōu)先考慮，PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線(xiàn)條長(cháng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加，過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線(xiàn)條易受干擾，因此，首先對PCB的大小和外形，給出一個(gè)合理的定位。再確定特殊元件的位置和單元電路等，要按電路的流程把整個(gè)電路分為幾個(gè)單元電路或模塊，并以每個(gè)單元電路的核心元件(如集成電路)為中心，其它的元件要按一定的順序均勻、整齊緊湊地排列在PCB板上，但不要太靠近這些大的元件，要有一定的距離，特別一些比較大、比較高的元件周?chē)３忠欢ǖ木嚯x，這樣有助于焊接和返修。對于功率較大的集成電路要考慮彩散熱片，要給它留有足夠的空間，并且放于印制板的通風(fēng)散熱好的位置。同時(shí)也不要過(guò)于集中，幾個(gè)大的元件在同一板子上，要有一定距離，并且要使他們在45角的方向上，稍小的一些集成電路如(SOP)要沿軸向排列，電阻容元件則垂直軸向排列，所有這些方向都相對PCB的生產(chǎn)過(guò)程的傳送方向。這樣使元器件有規律的排列，從而減少在焊接中產(chǎn)生的缺陷。做顯示用的發(fā)光二極管等，因在應用過(guò)程中要用來(lái)觀(guān)察，應該考慮放于印制板的邊緣處。

一些開(kāi)關(guān)、微調元件等應該放在易于操作的地方。在同頻電路中應考慮元器件之間的分布參數，一般高頻電路中應考慮元器件之間的分布參數，一般電路盡可能使元器件平行排列，這樣不但美觀(guān)，而且易于裝焊，同時(shí)易于批生產(chǎn)，位于電路板邊緣的元器件，距離邊緣一定要有3-5厘米的距離。在考慮元件位置的同時(shí)要對PCB板的熱膨脹系數、導熱系數、耐熱性以及彎曲強度等性能進(jìn)行全面考慮，以免在生產(chǎn)中對元件或PCB產(chǎn)生不良影響。

PCB上的元件位置和外形確定后，再考慮PCB的布線(xiàn)。

有了元件的位置，根據元件位置進(jìn)行布線(xiàn)，印制板上的走線(xiàn)盡可能短是一個(gè)原則。走線(xiàn)短，占用通道和面積都小，這樣直通率會(huì )高一些。在PCB板上的輸入端和輸出端的導線(xiàn)應盡量避開(kāi)相鄰平行，最好在二線(xiàn)間放有地線(xiàn)。以免發(fā)生電路反饋藕合。印制板如果為多層板，每個(gè)層的信號線(xiàn)走線(xiàn)方向與相鄰板層的走線(xiàn)方向要不同。對于一些重要的信號線(xiàn)應和線(xiàn)路設計人員達成一致意見(jiàn)，特別差分信號線(xiàn)，應該成對地走線(xiàn)，盡力使它們平行、靠近一些，并且長(cháng)短相差不大。PCB板上所有元件盡量減少和縮短元器件之間的引線(xiàn)和連接，PCB板中的導線(xiàn)最小寬度主要由導線(xiàn)與絕緣層基板間的粘附強度和流過(guò)它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.05mm，寬度為1-1.5mm時(shí)，通過(guò)2A的電流，溫度不會(huì )高于3度。導線(xiàn)寬度1.5mm時(shí)可滿(mǎn)足要求，對于集成電路，尤其是數字電路，通常選用0.02-0.03mm。當然，只要允許，我們盡可能的用寬線(xiàn)，特別是PCB板上的電源線(xiàn)和地線(xiàn)，導線(xiàn)的最小間距主要是由最不壞情況下的線(xiàn)間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于一些集成電路(IC)以工藝角度考慮可使間距小于5-8mm。印制導線(xiàn)的彎曲處一般用圓弧最小，避免使用小于90度彎的走線(xiàn)。而直角和夾角在高頻電路中會(huì )影響電性能，總之，印制板的布線(xiàn)要均勻，疏密適當，一致性好。電路中盡量避開(kāi)使用大面積銅箔，否則，在使用過(guò)程中時(shí)間過(guò)長(cháng)產(chǎn)生熱量時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現象，如必須使用大面積銅箔時(shí)，可采用柵格狀導線(xiàn)。導線(xiàn)的端口則是焊盤(pán)。焊盤(pán)中心孔要比器件引線(xiàn)直徑大一些。焊盤(pán)太大在焊接中易形成虛焊，焊盤(pán)外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為孔徑，對于一些密度比較大的元件的焊盤(pán)最小直徑可取(d+1.0)mm，焊盤(pán)設計完成后，要在印制板的焊盤(pán)周?chē)?huà)上器件的外形框，同時(shí)標注文字和字符。一般文字或外框的高度應該在0.9mm左右，線(xiàn)寬應該在0.2mm左右。并且標注文字和字符等線(xiàn)不要壓在焊盤(pán)上。如果為雙層板，則底層字符應該鏡像標注。

為了使所設計的產(chǎn)品更好有效地工作，PCB在設計中不得不考慮它的抗干擾能力，并且與具體的電路有著(zhù)密切的關(guān)系。

線(xiàn)路板中的電源線(xiàn)、地線(xiàn)等設計尤為重要，根據不同的電路板流過(guò)電流的大小，盡量加大電源線(xiàn)的寬度，從而來(lái)減小環(huán)路電阻，同時(shí)電源線(xiàn)與地線(xiàn)走向以及數據傳送方向保持一致。有助于電路的抗噪聲能力的增強。PCB上即有邏輯電路又有線(xiàn)性電路，使它們盡量分開(kāi)，低頻電路可采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線(xiàn)可把部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地，高頻電路采用多點(diǎn)串連接地。地線(xiàn)應短而粗，對于高頻元件周?chē)刹捎脰鸥翊竺娣e地箔，地線(xiàn)應盡量加粗，如果地線(xiàn)很細的導線(xiàn)，接地電位隨電流的變化，使抗噪性能降低。因此應加粗接地線(xiàn)，使其能達到三位于電路板上的允許電流。如果設計上允許可以使接地線(xiàn)在2-3mm以上的直徑寬度，在數字電路中，其接地線(xiàn)路布成環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。PCB的設計中一般常規在印制板的關(guān)鍵部位配置適當的退藕電容。在電源入端跨線(xiàn)接10-100uF的電解電容，一般在20-30管腳的附近，都應布置一個(gè)0.01PF的瓷片電容，一般在20-30管腳的集成電路芯片的電源管腳附近，都應布置一個(gè)0.01PF的磁片電容，對于較大的芯片，電源引腳會(huì )有幾個(gè)，最好在它們附近都加一個(gè)退藕電容，超過(guò)200腳的芯片，則在它四邊上都加上至少二個(gè)退藕電容。如果空隙不足，也可4-8個(gè)芯片布置一個(gè)1-10PF鉭電容，對于抗干擾能力弱、關(guān)斷電源變化大的元件應在該元件的電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入退藕電容，以上無(wú)論那種接入電容的引線(xiàn)不易過(guò)長(cháng)。

線(xiàn)路板的元件和線(xiàn)路設計完成后，接上來(lái)要考慮它的工藝設計，目的將各種不良因素消滅在生產(chǎn)開(kāi)始之前，同時(shí)又要兼顧線(xiàn)路板的可制造性，以便生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和批量進(jìn)行生產(chǎn)。

前面在說(shuō)元件得定位及布線(xiàn)時(shí)已經(jīng)把線(xiàn)路板的工藝方面涉及到一些。線(xiàn)路板的工藝設計主要是把我們設計出的線(xiàn)路板與元件通過(guò)SMT生產(chǎn)線(xiàn)有機的組裝在一起，從而實(shí)現良好電氣連接達到我們設計產(chǎn)品的位置布局。焊盤(pán)設計，布線(xiàn)以抗干擾性等還要考慮我們設計出的板子是不是便于生產(chǎn)，能不能用現代組裝技術(shù)-SMT技術(shù)進(jìn)行組裝，同時(shí)要在生產(chǎn)中達到不讓產(chǎn)生不良品的條件產(chǎn)生設計高度。具體有以下幾個(gè)方面：

1、不同的SMT生產(chǎn)線(xiàn)有各自不同的生產(chǎn)條件，但就PCB的大小，pcb的單板尺寸不小于200*150mm。如果長(cháng)邊過(guò)小可以采用拼版，同時(shí)長(cháng)與寬之比為3：2或4：3電路板面尺寸大于200×150mm時(shí)，應考慮電路板所受的機械強度。

2、當電路板尺寸過(guò)小，對于SMT整線(xiàn)生產(chǎn)工藝很難，更不易于批量生產(chǎn)，最好方法采用拼板形式，就是根據單板尺寸，把2塊、4塊、6塊等單板組合到一起，構成一個(gè)適合批量生產(chǎn)的整板，整板尺寸要適合可貼范圍大小。

3、為了適應生產(chǎn)線(xiàn)的貼裝，單板要留有3-5mm的范圍不放任何元件，拼板留有3-8mm的工藝邊，工藝邊與PCB的連接有三種形 式：A無(wú)搭邊，有分離槽，B有搭邊，又有分離槽，C有搭邊，無(wú)分離槽。設有沖裁用工藝搭國。根據PCB板的外形，有途等適用不同的拼板形式。對PCB的工藝邊根據不同機型的定位方式不同，有的要在工藝邊上設有定位孔，孔的直徑在4-5厘米，相對比而言，要比邊定位精度高，因此有定位孔定位的機型在進(jìn)行PCB加工時(shí)，要設有定位孔，并且孔設計的要標準，以免給生產(chǎn)帶來(lái)不便。

4、為了更好的定位和實(shí)現更高的貼裝精度，要為PCB設上基準點(diǎn)，有無(wú)基準點(diǎn)和設的好與壞直接影響到SMT生產(chǎn)線(xiàn)的批量生產(chǎn)?；鶞庶c(diǎn)的外形可為方形、圓形、三角形等。并且直徑大約在1-2mm范圍之內，在基準點(diǎn)的周?chē)?-5mm的范圍之內，不放任何元件和引線(xiàn)。同時(shí)基準點(diǎn)要光滑、平整，不要任何污染?；鶞庶c(diǎn)的設計不要太靠近板邊，要有3-5mm的距離。

5、從整體生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō)，其板的外形最好為距形，特別對于波峰焊。采用矩形便于傳送。如果PCB板有缺槽要用工藝邊的形式補齊缺槽，對于單一的SMT板允許有缺槽。但缺槽不易過(guò)大應小于有邊長(cháng)長(cháng)度的1/3。

總之，不良品的產(chǎn)生是每一個(gè)環(huán)節都有可能，但就PCB板設計這個(gè)環(huán)節，應該從各個(gè)方面去考慮，讓其即很好實(shí)現我們設計該產(chǎn)品目的，又要在生產(chǎn)中適合SMT生產(chǎn)線(xiàn)的批量生產(chǎn)，盡力設計出高質(zhì)量的PCB板，把出現不良品的機率降到最低。