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如何避免PCB設(shè)計(jì)的陷阱

文章出處:恒成和線路板網(wǎng)責(zé)任編輯:恒成和電路板作者:恒成和線路板人氣:-發(fā)表時(shí)間:2016-07-25 14:23:00

 

對(duì)于一個(gè)電子工程師來說,電路設(shè)計(jì)是一門基本的功夫。但是即使電路原理圖再完美,如果在轉(zhuǎn)化為PCB電路板的過程中,不對(duì)常見的問題和挑戰(zhàn)有所了解和防范,能整個(gè)系統(tǒng)仍然會(huì)大打折扣,嚴(yán)重時(shí)根本不能工作。為了避免工程設(shè)計(jì)的變更,提高效率、減少成本,那么今天筆者將就最容易出現(xiàn)問題的地方一一進(jìn)行說明。最后將展示給大家DesignSpark PCB,在DesignSpark網(wǎng)站上能下載到該軟件,并且提供大量免費(fèi)的資源庫(kù),必將給你的PCB設(shè)計(jì)帶來非凡的體驗(yàn)。

一、元件選擇與布局

每個(gè)元件的規(guī)格都不一樣,即使同一產(chǎn)品不同廠商生產(chǎn)的元件特性也可能不一樣,所以在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于元器件的選擇,必須要與供應(yīng)商聯(lián)系以了解元件的特性,并且知道這些特性對(duì)設(shè)計(jì)的影響。

在現(xiàn)今,選擇合適的內(nèi)存對(duì)于電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說也是件非常重要的事情,由于DRAM和Flash存儲(chǔ)器不斷的更新,PCB的設(shè)計(jì)者要想新的設(shè)計(jì)不受外界不斷變化的內(nèi)存市場(chǎng)對(duì)其的影響是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)?,F(xiàn)在DDR3占領(lǐng)當(dāng)前DRAM市場(chǎng)的85%-90%,但是在2014年預(yù)計(jì)DDR4將從12%上升至56%。所以設(shè)計(jì)者必須瞄緊內(nèi)存市場(chǎng),與制造商保持緊密的聯(lián)系。

元器件過熱燒毀

另外對(duì)于一些散熱量大的元器件必須進(jìn)行必要的計(jì)算,他們的布局也需要特別考慮,大量的元器件在一起時(shí)能產(chǎn)生更多的熱量,從而引起阻焊層變形分離,甚至引燃整個(gè)板子。所以設(shè)計(jì)和布局工程師必須一起工作,保證元件有合適的布局。

布局時(shí)首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時(shí),印制線條長(zhǎng),阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后,再確定特殊元件的位置。最后,根據(jù)電路的功能單元,對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。

、散熱系統(tǒng)

散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括冷卻方法和散熱元器件選擇,以及對(duì)冷膨脹系數(shù)的考慮。目前PCB散熱采用的主要有通過PCB板本身散熱,加散熱器和導(dǎo)熱板等。

傳統(tǒng)PCB板設(shè)計(jì)中,由于板材多采用覆銅/環(huán)氧玻璃布基材或酚醛樹脂玻璃布基材,還有少量使用的紙基覆銅板材,這些材料電氣性能和加工性能良好,但是導(dǎo)熱性能很差。由于現(xiàn)在的設(shè)計(jì)中QFP、BGA等表面安裝元件大量使用,元器件產(chǎn)生的熱量大量地傳給PCB板,因此,解決散熱的最好方法是提高與發(fā)熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力,通過PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去。

當(dāng)PCB中有少數(shù)器件發(fā)熱量比較大時(shí),可在發(fā)熱器件上加散熱器或?qū)峁?,?dāng)溫度還不能降下來時(shí),可采用帶風(fēng)扇的散熱器。當(dāng)發(fā)熱器件量較多時(shí),可采用大的散熱罩,將散熱罩整體扣在元件面上,與每個(gè)元件接觸而散熱。對(duì)于用于視頻和動(dòng)畫制作的專業(yè)計(jì)算機(jī),甚至需要采用水冷的方式進(jìn)行降溫。

、濕敏等級(jí)MSL

MSL:Moisure Sensitive Level,即濕度敏感等級(jí),在防潮包裝袋外的標(biāo)簽上有說明,分為:1、2、2a、3、4、5、5a、6 八個(gè)等級(jí)。對(duì)濕度有特殊要求或包裝上有濕敏元件標(biāo)記的元件必須進(jìn)行有效的管理,以提供物料儲(chǔ)存和制造環(huán)境的溫濕度管制范圍,從而確保溫濕度敏感元器件性能的可靠性。在烘烤時(shí),BGA、QFP、MEM、BIOS等要求真空包裝完善,耐高溫和不耐高溫的元器件分別在不同的溫度下烘烤,注意烘烤的時(shí)間。 PCB烘烤要求首先參照PCB包裝要求或客戶要求。烘烤后的濕敏元件與PCB在常溫下不可超過12H,未使用或未使用完在常溫下未超過12H的濕敏元件或PCB必須用真空包裝封好或放入干燥箱內(nèi)存放。

、可測(cè)性設(shè)計(jì)

PCB可測(cè)試性的關(guān)鍵技術(shù)包括:可測(cè)試性的度量、可測(cè)試性機(jī)制的設(shè)計(jì)與優(yōu)化和測(cè)試信息的處理與故障診斷。PCB的可測(cè)試性設(shè)計(jì)實(shí)際上就是將某種能夠方便測(cè)試進(jìn)行的可測(cè)試性方法引入到PCB中,提供獲取被測(cè)對(duì)象內(nèi)部測(cè)試信息的信息通道。因此,合理有效地設(shè)計(jì)可測(cè)試性機(jī)制是成功地提高PCB可測(cè)試性水平的保障。高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,降低產(chǎn)品全壽命周期費(fèi)用,要求可測(cè)試性設(shè)計(jì)技術(shù)能夠方便快捷地獲取測(cè)試時(shí)的反饋信息,能夠很容易地根據(jù)反饋信息做出故障診斷。在PCB設(shè)計(jì)中,要保證DFT等探測(cè)頭的探測(cè)位置和進(jìn)入的路徑不會(huì)受到影響,

隨著電子產(chǎn)品的小型化,元器件的節(jié)距越來越小,安裝密度也會(huì)越來越大。可供測(cè)試的電路節(jié)點(diǎn)越來越少,因而對(duì)印制板組裝件的在線測(cè)試難度也越來越大,所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮印制板可測(cè)試性的電氣條件和物理、機(jī)械條件,采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械電子設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

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