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东莞厚街PCB培训班

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2025-09-16课程详细

PCB机械结构兼容性主板需要与机箱、散热器等外部设备配合使用,因此在设计时要充分考虑机械结构的兼容性。精确规划主板的外形尺寸、安装孔位置以及各种接口的位置,确保能顺利安装到机箱中,并与其他设备正确连接。例如,主板上的 USB 接口、HDMI 接口等的位置要符合人体工程学和机箱设计要求,方便用户使用。

设计高质量PCB必备的关键

精心调整元件布置
在PCB布局过程中,元件放置阶段既需科学规划又需艺术创意。元件的放置需兼顾科学规划与艺术创意,以影响电路板的制造难易度和设计要求满足程度。对电路板上主要元器件的布置,需要战略性思考。正确的元件方向和位置能优化焊接流程,避免元件遮挡和增加组装工艺复杂度。虽然存在如连接器、印刷电路板安装器件、电源电路等元件的常规放置顺序,但还有一系列具体的指导方针需遵循:取向:确保相似元件方向一致,以便高效、无误地焊接。布置:避免小元件被大元件遮挡,导致焊接装贴问题。组织:推荐将所有表面贴装元件置于电路板同一侧,通孔元件置于顶部,以简化组装步骤。此外,还需注意混合技术元件的使用可能增加制造商的组装工艺复杂度,进而提升总体成本。因此,在设计阶段就应充分考虑这些因素,以确保终产品既符合设计要求又具有经济性。
芯片元件方向的正确与错误对比,在PCB布局中,芯片元件的方向至关重要。正确的方向不仅有助于提高焊接效率,还能确保设计的准确性。以下是一张对比图,展示了良好的芯片元件方向(左图)与不良的芯片元件方向(右图)之间的差异。
合理布局电源、接地与信号走线,在完成元件的放置后,紧接着的步骤是布置电源、接地和信号走线。这一环节对于确保信号能够畅通无阻、干净利落地传输至关重要。在布局时,应遵循以下原则:置电源和接地平面层的位置,通常,建议将电源和接地平面层置于电路板的内部,并确保它们是对称且居中的。电源和接地平面层居中对称有助于防止电路板发生弯曲,进而影响元件的定位。当为集成电路(IC)供电时,建议采用公共通道为每路电源供电,以确保走线宽度既坚固又稳定。同时,应避免使用元件到元件之间的菊花链式电源连接方式。 信号线走线连接,在连接信号线时,需依据原理图所设计的情况进行布线。为确保元件能够准确、稳定地固定在水平方向,建议采取以下走线策略:在电路板的元件出线处,应尽量保持水平走线,待出线后再进行垂直走线。这样的布线方式,能够在焊接过程中通过焊料的迁徙,使元件稳固地保持在水平位置。信号线遵循水平出线、垂直连接的原则,以保证信号的畅通和连接的稳定。推荐的布线方法(箭头显示焊料流动方向)在布线时,为确保元件能够稳固地保持在水平位置,我们推荐采用如上图所示的走线策略。在电路板的元件出线处,应首先保持水平走线,待出线后再进行垂直走线。这样的布线方式,可以利用焊料的迁徙特性,使元件在焊接过程中保持稳定。相比之下,如果采用下图下半部分所示的信号走线方式,则可能因焊料的流动而导致元件发生偏转。确定网络宽度,不同的网络将在你的设计中承载不同的电流,这将直接决定所需的网络宽度。为了确保设计的稳定性,建议为低电流的模拟和数字信号提供至少0.010’’(10mil)的宽度。当线路电流超过0.3安培时,应考虑增加线路宽度。你可以使用免费的线路宽度计算器来简化这一过程。
有效隔离
电源电路中的大电压和电流尖峰常常会干扰低压电流的控制电路。为减少这种干扰,保持电源地与控制地分离,使用差分信号线路减少共模噪声,并确保数字和模拟部分的有效隔离很重要。首先,确保每路电源都保持电源地和控制地分离。如果必须在PCB中将它们连接,应尽可能靠近电源路径的末端。其次,在布置时,如果中间层有地平面,应确保创建一个低阻抗路径,以降低电源电路干扰的风险并保护控制信号。同样,应遵循这些原则来保持数字和模拟部分的分离。,为了减少因大地平面及其上方和下方走线而产生的电容耦合,应仅通过模拟信号线路交叉模拟地。元件隔离示例:数字与模拟部分的分隔在电子设计中,数字和模拟部分常常需要有效的隔离,以防止相互干扰。遵循这些原则,可以有效地确保数字和模拟部分在设计中保持相互独立,从而提高整个电路的稳定性和可靠性。

设计高质量PCB必备的知识

应对热量挑战

在电子设计中,热量问题常常给电路性能带来威胁,甚至可能造成电路板的损坏。合理布局高热量元件,引入热风焊盘改善焊接并增加散热片或风扇等辅助设备,选择良好的导热材料以应对散热问题至关重要。以下是一些实用的指导原则,供设计师们参考:首先,要合理布局电路元件,确保它们之间有足够的空间,以便空气能够自由流通,带走产生的热量。其次,可以采用散热片或风扇等辅助散热设备,增强散热效果。此外,选择具有良好导热性能的材料也是关键,它们能有效地将热量从电路元件传导出去。通过遵循这些措施,我们可以有效地应对热量问题,确保电路的稳定性和可靠性。
识别高热量元件
首要步骤是确定哪些元件会散发出电路板上的大部分热量。这可以通过查阅元件数据表中的“热阻”等级来实现,并遵循相关指南来引导热量的流动。
引入热风焊盘
在制造过程中,热风焊盘对于确保电路板的可制造性至关重要,特别是在处理高铜含量元件和多层电路板的波峰焊接时。

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热风焊盘设计

为解决焊接不良问题,采用热风焊盘设计来减少焊垫上热量的散失,确保高质量的焊接效果。为了解决这些问题,通常我们会推荐采用Thermal Relief pad(热风焊垫)设计来应对这类因大面积铜箔与元件焊脚相连而引发的焊接难题。通过下图对比可见,左侧的布线未设热风焊盘,而右侧则巧妙地运用了这一设计。在右侧的布线中,焊盘与大片铜箔之间的接触于几条细线,从而极大减少了焊垫上热量的散失,进而实现了更理想的焊接效果。

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细致入微的检查

在忙碌地将各个部分组合制造的过程中,我们往往容易在设计即将收尾时才发现疏忽,造成无法预料的后果。因此,这一阶段的细致检查至关重要,它可能直接决定着制造的成败。进行ERC和DRC检查以确保设计符合规则,并进行细致的信号线检查进一步验证设计稳健性。为了确保质量控制,我们强烈建议从电气规则检查(ERC)和设计规则检查(DRC)入手,来验证设计是否符合所有规范和约束。这两个系统能帮助你轻松检查间隙宽度、线宽、常规制造设置、高速要求和短路等问题。在将设计推向制造之前,务必进行全面的审视。这包括对PCB布局的细致检查,以及确保所有约束规则都得到了妥善遵守。通过这些步骤,你可以进一步增强设计的稳健性,从而提升制造的成功率。

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PCB拼板设计5大关键点

1
尺寸与外形设计
PCB拼板不是越大越好,也不是越小越好,要找到那个“黄金尺寸”根据主流生产设备的要求: - 拼板宽度应≤260mm(西门子生产线)或≤300mm(富士生产线) - 小板之间的中心距控制在75mm~145mm之间 - 拼板外形尽量接近正方形,推荐2×2、3×3对称设计,实用技巧:拼板外框一定要采用闭环设计,这样才能确保在夹具上不变形。记住这一点,能避免很多生产中的麻烦!
2
工艺边设计要点
工艺边是拼板的“生命线”,设计不好会导致整板报废!工艺边宽度单边≥5mm,高密度板建议8mm,必须对称布置在长边,防止SMT轨道夹歪,工艺边内侧1.5mm范围内禁止布置走线和器件,特别注意:很多工程师忽略了工艺边的对称要求,结果导致贴片精度下降,这个问题一定要避免!
3
定位系统设计
定位系统是自动化生产的“眼睛”,设计不好机器就“瞎”了!光学定位点(Fiducial Mark)要求: - 全局基准点:Ø1.0mm实心铜,布置在板角三点 - 局部基准点:Ø0.8mm阻焊开窗,BGA对角布置 - 工艺边基准点:Ø1.5mm,每条工艺边中心1个
4
元器件布局规范,元器件布局不合理,分板时损坏率超高!元器件与PCB板边缘应留有>0.5mm的空间,大型元器件要留有定位柱或定位孔,BGA距分板线应≥10mm,否则容易焊点开裂
5
高多层PCB的特殊要求,4层及以上PCB拼板更复杂,要求也更严格:层间对齐精度要求更高——误差不能超过5mil,邮票孔需要“密度+间距双优化”板厚<0.6mm且层数≥6层时,严禁使用V-CUT,工艺边宽度要从5mm增至7mm

深入解析PCB工作原理及其多层次设计



绝缘基板
电路板的核心部分是绝缘的非导电材料,如FR-4环氧玻璃纤维、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺或陶瓷等,它们构成基底,支撑并有效地隔离电路中的导电路径和元器件。



在绝缘基板之上,会覆盖一层薄薄的金属,这层金属通常采用铜材质,经过化学蚀刻工艺后,便会形成特定的电路图案。这些导电路径,被称为迹线,它们的主要作用是连接电路板上的各个电子元器件,诸如电阻器、电容器、晶体管以及集成电路等,从而实现电路的完整功能。



元器件被精确地安置在电路板的预定位置,通常采用焊接技术将其牢固地固定在焊盘上。焊盘作为电路板上预先设定的金属区域,专门负责与元器件的引脚进行连接。



通孔与过孔
通孔用于在不同层之间建立导电路径,也被称为vias,在电路板中扮演着至关重要的角色。特别是在多层电路板中,过孔技术使得信号能够顺畅地从一层穿越绝缘层,进而抵达另一层,从而实现电路的完整连接



阻焊层与丝印层
阻焊层,也被称为solder mask,是电路板上的一道重要保护层。它通常呈现为绿色或其他鲜艳色彩,旨在防止不必要的焊料桥接和短路现象,同时为电路提供环境防护。另一方面, 丝印层,即silk screen,则在电路板上清晰标注出元器件的位置和识别信息,为装配与维护工作带来极大便利。



功能实现
通过精心设计电路板上的元器件布局以及它们之间的连接方式, PCB设计通过合理的元器件布局和连接方式,实现信号处理、功率分配和数据传输等功能。

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