工程师开发高质量PCB设计指南
时间:09-28 11:22 阅读:737次
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简介:现代电子系统最关键的部分是电路。销售的每一部件构成了电路以及电路与用户接口的互联,这一般通过印刷电路板(PCB)来实现。
现代电子系统最关键的部分是电路。销售的每一部件构成了电路以及电路与用户接口的互联,这一般通过印刷电路板(PCB)来实现。便携式电子设备、计算机和娱乐设备中有大量的PCB。它不仅销售给消费类产品,而且还用于测试设备、制造和航天领域。本文将介绍正式而又全面的设计指南,工程师、技术人员或者PCB新设计人员可以参照这一指南来开发高质量PCB,不论出于何种目的,都能够充满信心的确保全功能PCB满足甚至超出最初的目标。重点是保证设计按计划完成的设计方法和策略,在预算范围内满足设计要求。讨论的范围包括必要的文档、设计步骤和策略,以及最后的检查等。下面的结构图显示了PCB理想的设计步骤,从发现需求开始,直至最终的产品电路板。
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图1 PCB基本设计流程图
确定了PCB需求后,应明确最终概念。这些概念包括:PCB必须有的特性和功能,与其他电路的互联、布局以及大概的最终尺寸等。应解决环境温度范围以及与工作环境相关的问题,用于设定为PCB所选择的材料。必须选择组件和PCB材料,以便在电路板生命周期中可能出现的恶劣条件下能够按预期正常工作。从概念上画出电路原理图;这张图详细的显示了PCB每一功能的电路实现。根据所画出的原理图,在确定了最终尺寸的实际图中,为电路的每一模块设定好区域(出于电信号原因或者限制条件的考虑,元器件组应尽量靠近连接)。考虑好散热管理、功能和电信号噪声之后,决定元器件布局。相似的,根据原理图生成材料表(BOM)。通过分析电路每一节点的最大工作电压和电流来选择电路中的元器件,同时要考虑容限标准,然后选择相应的元器件。确定了符合电信号要求的元器件后,应根据可用性、预算和尺寸来重新考虑元器件。BOM应始终与原理图保持更新。BOM中每一元器件的详细要求包括:数量、参考指标、大小(欧姆、法拉等参数)、制造商型号和PCB引脚布局等。这五项非常关键,因为:(a)确定了需要多少型号,(b)解释标示和电路位置,确切的描述用于购买和替换的每一电路单元,(c)解释用于面积估算的每一型号的大小尺寸。可以增加其他的描述,但是要注意,这应该是描述每一电路单元的简表,太多的信息会使得库开发和管理过于复杂。
上面已经提到了一些文档,现在列出PCB需要的所有文档。这些文档是硬件尺寸图、原理图、BOM、布板文件、元器件布局文件、装配图和说明,以及Gerber文件集。用户指南也是很有用的文档,但不是必须的。Gerber文件集是PCB布板输出文件的专业术语,PCB制造商使用这些文件来开发PCB。完整的Gerber文件包括以下由电路板布板文件产生的输出文件:
●顶层和底层丝印
●顶层和底层阻焊层
●所有金属层
●顶层和底层焊锡层
●元器件映射图——X-Y轴
●顶层和底层装配图
●Drill文件
●Drill图例
●FAB概述——尺寸、特殊特性
●网表文件
其中,特殊特性包括但是不限于:凹口、切口、斜角、回填焊盘过孔(用于BGA型IC封装,在器件下面有引脚阵列)、盲孔/埋孔、表面光洁度和平整程度、孔的公差、层数等。