避免PCB設(shè)計(jì)的陷阱——給你支幾招
發(fā)布時(shí)間：2013-8-22 16:35
發(fā)布者：
eechina
對(duì)于一個(gè)電子工程師來(lái)說(shuō)，電路設(shè)計(jì)是一門(mén)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(guò)程中，不對(duì)常見(jiàn)的問(wèn)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(wèn)題的地方一一進(jìn)行說(shuō)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(lái)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(lái)說(shuō)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)。現(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(guò)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(guò)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(guò)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。
二 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(guò)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(shù)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(guò)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(lái)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(huà)制作的專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)，甚至需要采用水冷的方式進(jìn)行降溫。
三 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(shuō)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(hù)要求。烘烤后的濕敏元件與PCB在常溫下不可超過(guò)12H，未使用或未使用完在常溫下未超過(guò)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。
四 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(lái)越小，安裝密度也會(huì)越來(lái)越大�？晒y(cè)試的電路節(jié)點(diǎn)越來(lái)越少，因而對(duì)印制板組裝件的在線測(cè)試難度也越來(lái)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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