PCB元器件放置影响测试可靠性功能性能等方方面面。

本质上讲,所有设计决策都受到PCB组件精确放置的影响。

有研究表明:乱糟糟的桌面意味着更聪明的头脑,如果在PCB设计的时候也这么想,那你就完了。对一些PCB layout工程师来说, PCB布线布局最有意思的部分绝对不是放置数百个组件,PCB布线是一门艺术。(当然我没有达到这个境界)

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为什么有效的元器件布线布局很重要?

当你根据自己的心血来潮和幻想将元器件放置在PCB上时,自己是很愉快了,但当现场出现问题,面对来自其他工程师和客户的一连串投诉和挨怼时,你就很不愉快了。

组件不正确的放置会影响 PCB 的功能耐用性可制造性可维护性等功能。例如,在没有适当隔离的情况下放置模拟和数字组件,恭喜你,完美且成功地让模拟信号受损。

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当组件放置位置不正确时,功能缺乏并不是唯一的问题。如果你正在设计需要定期维护的 PCB,如果组件放置位置出现问题,再次恭喜你,会受到现场维修人员的”厚爱“。


常见的 PCB 元件放置问题

一般来说,大多数组件放置的问题是由于更复杂的布线或者其他问题发生的,以下是一些常见的问题:

1、元件间距过近

当元器件放置得太近时,会产生自动取放问题,对测试(夹具)产生不利影响。

2、PCB拼板分开变得复杂化

当组件太靠近电路板边缘时,可能很难使用布线将 PCB 拼板分离成单板。

3、返工更加困难

如果需要返工,如果组件间隔不好,会更加困难。

4、波峰焊元件的位置和方向

如果元件是分立的,当 PCB 通过波峰焊时,两个引脚同时进入焊料。但是,对于较大的组件,不应该放在体积比较大的组件之前,因为会产生阴影。


PCB元器件摆放技巧
1、了解 PCB 板的形状和尺寸限制

在设计 PCB 时,最重要的是要考虑 PCB 需要安装在内部的外壳,确定安装孔和边缘连接器的位置,这对 PCB 的形状和尺寸至关重要。

2、弄清楚 PCB 板的制作工艺

在设计 PCB 板之前,需要咨询制造商,是按照什么工艺来组装和测试PCB和组件的,确定好你在PCB板上的占用空间

3、不要将集成电路放置得太近

建议在 PCB 板的每个集成电路之间至少留出 0.35 英寸至 0.5 英寸的间距,并为更大的 IC 留出更多空间。将 IC 放置得太近会导致在布线连接引脚时空间有限,从而浪费时间重新安排设计。

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元器件位置

4、确保相似的组件朝向相同的方向

如果将相似的组件朝向相同的方向,会使得后续人员的安装、检查和测试过程变得简单。如果没有将相似组件定在同一个方向可能会破坏焊接过程,甚至导致某些元器件根本都没有被焊接,然后使得 PCB 板出现短路和开路

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PCB板上的相似的组件沿着相同的方向

5、按功能对组件进行分组

确保组件根据电路中的功能块进行隔离。例如,电源管理组件不应与模拟部件混杂在一起,高速数字通信应保持独立。

规划这些组件应放置在 PCB 上的位置,根据经验是让最嘈杂的信号远离高度敏感的信号,此外,通过根据功能对组件进行分组,你可以更好地控制它们的返回路径。

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元器件放置根据功能放置(模拟和数字)

6、先放置边缘元件

放置边缘元件有利于输入和输出连接的电路板布局。这些部件通常是由于机械外壳而不能移动的部件(例如,连接器、开关、插孔、USB 端口等)。

如果你这样做的话,相信我,PCB安装人员和技术人员将不胜感激。

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边缘元件放在外围

7、高频元件的定位

当电信号超过 1 MHz 的频率时,系统变得非常关键,特别是在电气和电子元件的定位方面,尤其是电容和电感元件。即使在相互电连接时,这些组件也会根据它们的布置、电连接的形状和大小而表现不同。有时将电容或电感移动几厘米就足以完全改变电子电路的行为。

在高频电路中,接地层在扩展方面必须非常有限,并且与其相连的组件应尽可能彼此靠近。

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高频元件的定位

8、放置散热元件

一般规则规定,连接各种元件(电阻、电容、电感、集成器件等)的走线应该非常短,并且设备非常靠近。当主要在高频下运行时,情况确实如此。然而,最小化连接的长度可能会产生热问题,导致局部热量的不均匀积累

乍一看无法解释的故障,在这些情况下,最好采用电路中的元件和热导管的平行定位。

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放置散热元件

9、让组件远离散热区

在功率要求高的应用中,稳压器会显着升温。很有可能,你已经包含了一些散热过孔以提高散热率。但是,将其他组件放置在调节器附近是没有那么机智的。当你使用功率运算放大器或其他发热设备时,这同样适用。

10、不要重叠零件

重叠的零件可能会由于组件之间的电流流过而导致短路

11、尽可能将所有部件放在一层上

一层上许多设计需要多层 PCB 来适应重量和空间限制。但是,如果将零件放置在多层上,在进行元器件安装时,因为焊接工艺问题不得进行双多通道,这可能会浪费不必要的昂贵制造成本。

12、标准化组件方向

保持IC管脚和极化元件对齐,所有 IC,无论其占位面积如何,都有一个引脚 1 标记。

如果你不希望每次提交设计时组装人员都抱怨,还是把放在它们都在同一方向上对齐。并且这可以提高组装过程的效率且减少了放置错误。

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组件上的标准化引脚 1 方向。

13、为铜迹线腾出空间

电子产品需要更小的 PCB,但有时你需要坚持使用最佳尺寸,不然你可能会发现不可能完成所有走线的布线。放置元件时,要确保有足够的间隙让铜线穿过,尤其是在有数百个引脚的元件附近。

14、遵循原理图设计

像原理图设计一样在 PCB 布局上按逻辑组放置组件将节省时间并最大限度地减少走线长度,因为很多部件已根据原理图进行逻辑分组。

以上就是关于PCB元器件摆放技巧简单的介绍,希望能够对大家有用,欢迎大家多多指教。


来源:张工谈DFM
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