第2讲PCB安装形式及布局要点

第一讲 PCB组装形式及焊盘间距PCB的组装形式有很多种，包括单面贴装、单面插装、单 面混装、双面贴装、一面贴装，一面插装、双面混装等工 艺流程，下面我们用图示来一一介绍单面贴装印刷锡膏贴装元件回流焊清洗锡膏回流焊工艺简单，快捷单面插装成型、堵孔插件波峰焊清洗波峰焊工艺简单，快捷波峰焊中的成型工作，是生产过程中效率最低的部分之一，相应 带来了静电损坏风险并使交货期延长，还增加了出错的机会。 单面混装* 如果通孔元件很少，可采用回流焊和手工焊的方式PCB组装二次加热，效率较高插通孔元件印刷锡膏贴装元件回流焊波峰焊清洗双面贴装B面A面印刷锡膏贴装元件回流焊翻转贴装元件印刷锡膏回流焊翻转清洗A面布有大型IC器件，B面以片式元件为主 充分利用 PCB空间，实现安装面积最小化，效率高一面贴装、另一面插装* 如果通孔元件很少，可采用回流焊和手工焊的方式印贴片胶贴装元件固化翻转插件波峰焊清洗PCB组装二次加热，效率较高印刷锡膏贴装元件回流焊清洗手工焊双面混装（一）波峰焊插通孔元件清洗PCB组装三次加热，效率低印刷锡膏贴装元件回流焊翻转贴片胶贴装元件加热固化翻转双面混装（二）B面A面印刷锡膏贴装元件回流焊翻转贴装元件印刷锡膏回流焊手工焊接清洗适用于双面SMD元件较多，THT元件很少的情况，效率低元器件布局的位置与方向布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉需要特别注意，在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原则能够体现的前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。元器件布局的位置与方向.PCB布局的顺序：a、固定元件；b、有条件限制的元件；c、关键元件；d、面积比较大元件；e、零散元件。 元器件布局的位置与方向考虑元件的高低位置1.要充分考虑元件的实际尺寸及高度，元件摆放位置要利于维修、拆卸。 2.避免元件安装碰撞.元件尽可能有规则地均匀分布排列。有规则地排列方便检查、利于提高贴片/ 插件速度；均匀分布利于焊接工艺的优化。更不允许相碰、叠放。布局后应 对照元件库检查是否有元件叠置现象，以确保所使用的封装尺寸符合实际元 件的尺寸，元件叠置会导致生产困难甚至无法安装。金属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰，不能紧贴印 制线、焊盘，其间距应大于2mm。元器件在PCB上应均匀分布，大质量器件和大功率器件分散布置，大功率元件 周围不应布置热敏元件，要留有足够的距离。对大功率发热元器件，一般不应贴板 安装，其周围不能布设热敏元器件，以免产生的热量影响热敏元器件正常工作。各单盘端子连线的隔离驱动IC的位置必须尽量放置在离端子最近的地方，保证 输入输出连线最近。需要安装较重的元件时，应考虑安装位置和安装强度；应安排在靠近印制板支承点 的地方，使印制板的翘曲度减少最小。还应计算引脚单位面积所承受的力，当该值 0.22 牛顿/mm2时，必须对该模块采取固定措施，不能仅仅靠引脚焊接来固定。对于有结构尺寸要求的单板，其元器件的允许最大高度应为： a） 元器件的允许最大高度=结构允许尺寸-印制板厚度-4.5mm； b） 超高的应采用卧式安装。较大器件的布置要注意装配时的方便。面板指示灯、复位开关、印制插头、转接插座、针床定位孔按结构要求位置设 计。外部操作的开关、指示灯应方便使用，接插头位置应方便装卸。一般来说 ，作为电路板和外界（电源、信号线）连接的连接器元器件，通常布置在电路 板的边缘，如串口和并口。如果放置在电路板的中央，显然不利于接线，也有 可能因为其他元器件的阻碍而无法连接。另外在放置接口时要注意接口的方向 ，使得连接线可以顺利地引出，远离电路板。接口放置完毕后，应当利用接口 元器件的String（字符串）清晰地标明接口的种类；对于电源类接口，应当标明 电压等级，防止因接线错误导致电路板烧毁。高压元器件和低压元器件之间最好要有较宽的电气隔离带。也就是说不要将电 压等级相差很大的元器件摆放在一起，这样既有利于电气绝缘，对信号的隔离 和抗干扰也有很大好处。对于易产生噪声的元器件，例如时钟发生器和晶振等高频器件，在放置的时候应当尽量 把它们放置在靠近CPU的时钟输入端。大电流电路和开关电路也容易产生噪声，在布局 的时候这些元器件或模块也应该远离逻辑控制电路和存储电路等高速信号电路，如果可 能的话，尽量采用控制板结合功率板的方式，利用接口来连接，以提高电路板整体的抗 干扰能力和工作可靠性。间距要求 1.对于贴片元件，考虑到元器件制造误差、贴装误差以及检查和返修之需，相邻元器件焊盘之间间 隔不能太近，建议按照以下原则设计： a） PLCC、QFP、SOP 各自之间和相互之间间隙2.5mm； b） PLCC、QFP、SOP 与Chip 、SOT 之间间隙1.5mm； c） Chip、SOT 各自之间和相互之间间隙0.7mm； d） BGA 与其他元件的间隙5mm。 2. 贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm。 3.元器件的外侧距板边的距离为5mm。 4.波峰焊时，两个大小不同的元件或错开排列的元件，它们之间的间距必须2.5mm.。否则，前面 的元件可能挡住后面的元件，造成漏焊。间距要求 对于贴片元件，考虑到元器件制造误差、贴装误差以及检查和返修之需，相邻元器件焊 盘之间间隔不能太近，建议按照以下原则设计： a） PLCC、QFP、SOP 各自之间和相互之间间隙2.5mm； b） PLCC、QFP、SOP 与Chip 、SOT 之间间隙1.5mm； c） Chip、SOT 各自之间和相互之间间隙0.7mm； d） BGA 与其他元件的间隙5mm。波峰焊时，两个大小不同的元件或错开排列的元件，它们之间的间距必须2.5mm.。 否则，前面的元件可能挡住后面的元件，造成漏焊。常用插装元件安装方式的选取 插装元件安装方式决定了元件的安装空间，因此设计时也必须考虑。 a）电阻器一般选水平安装方式，2W 以上架高安装，见图3-50。对一些较大功率电阻 器，为散热需要，也可以采用立式安装方式；热设计要求 在我们进行PCB板的布局设计之前，首先要考虑到热设计，要注意到以下几点： 1.首先了解元器件的热特性,如元器件的耗散功率,最高允许温度,元器件的有效散热面积 等。 2.了解设备、印制板组件和元器件周围的环境条件, 如周围环境温度、气压、冷却剂入 口温度,流速等，与电气设计,结构设计同时进行,以便获得热阻最低的传热路径方案。热设计要求 根据器件功耗，最高允许工作温度，空气流数，最坏工作环境条件等因素选取散热片， 同时考虑在散热片的固定方式。散热片的放置应考虑利于对流。热设计要求 根据器件功耗，最高允许工作温度，空气流数，最坏工作环境条件等因素选取散热片， 同时考虑在散热片的固定方式。散热片的放置应考虑利于对流。热设计要求 PCB 在布局中考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。电源变换元器件（如变 压器、DC/DC变换器、三端稳压管等）应该留有足够的散热空间。 小功率分立器件与印制板之间的间隙35mm,以利于自然对流散热。功率较大的元器件, 在器件与印制板之间填充导热绝缘材料,如导热硅橡胶等。热设计要求 在条件允许的情况下,选择更厚一点的覆铜箔,可有效提高散热性能。PCB板散热设计中, 应尽可能采用大面积接地,大面积的铜箔能迅速向外散发PCB板的热量。对印制板上的 接地安装孔采用较大焊盘,不得小于安装界面,以充分利用安装螺栓和印制板两侧的铜箔 进行散热。 为了保证搪锡易于操作，锡道宽度应不大于等于 2.0mm，锡道边缘间距大于1.5mm。阻焊层：solder mask，是指板子上 要上绿油的部分；因为它是负片输出 ，所以实际上有solder mask的部分 实际效果并不上绿油，而是镀锡，呈 银白色！ 我们画的PCB板上走线部分，仅仅只 有toplayer或者bottomlayer层，并 没有solder层，但制成的PCB板上走 线部分都上了一层绿油。 可以这样理解： 1、阻焊层的意思是在整片阻焊的绿 油上开窗，目的是允许焊接！2、默 认情况下，没有阻焊层的区域都要上 绿油！阻焊层：solder mask，绘制方法： 在已经绘制好的bottem layer或者top layer覆铜上绘制soler层导线，绘制的区域将成为 露铜的部分。1. 按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集 中原则，同时数字电路和模拟电路分开 2.定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm 内不得贴装元、器件，螺钉等安装孔周围3.5mm（对 于M2.5）、4mm（对于M3）内不得贴装元器件。 3. 定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm。 4. 有极性元件极性标示明确，有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致，同一印制 板上极性标示不得多于两个方向出现两个方向时，两个方向互相垂直。5.贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致。 卧装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与 元件壳体短路。10、板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充，网格大于8mil(或 0.2mm)。11、贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。重要信号线不准 从插座脚间穿过。