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      PCB設計

      PCB電路板設計前需要做哪些準備工作

      發布時間:2016-04-20 20:00:23

      PCB電路板設計是一個系統工作,前期準備是一個必不可少的環節,PCB設計準備是對PCB設計可行性的探討及相關設計方案大體策略的確定,主要有實驗電路方案,確定PCB電路板板材、PCB層數、形狀、尺寸、厚度等多個方面的準備工作。

      電路方案試驗

      電路方案試驗就是按照產品的設計目標確定電路方案,用電子元器件把電路搭出來,通過對電氣信號的測量,調整電路元器件的參數,改進電路的設計方案;根據元器件的特點、數量、大小以及整機的使用性能要求,考慮整機的結構與尺寸;從實際電路的功能、結構及成本,分析產品的適用性。

      進行電路方案試驗,通常使用兩類試驗板:一類是插接電路試驗板,俗稱“面包板”;另一類是通用印制電路試驗板。

      通過電路方案試驗,應該全部選定電路所使用的元器件,并了解以下要點:

      1. 每個元件的外形尺寸、封裝形式、引線方式、管腳排列順序、各管腳的功能及其形狀。

      2. 哪些元器件發熱而需要安裝散熱片,并計算散熱片面積。

      3. 哪些元器件應該安裝在印制板上,哪些必須安裝在板外。

      PCB板材選擇

      這是指對于PCB電路板的基板材料的選擇。不同板材的機械性能與電氣性能有很大差別。目前,根據覆銅板的基板絕緣材料可分為酚醛紙基覆銅板、環氧酚醛玻璃布覆銅板、環氧雙青胺玻璃布覆銅板、聚四氟乙烯覆銅板。

      1. 酚醛紙基覆銅板。這種覆銅板又稱紙質板。其優點是價格便宜,不足之處是機械強度低、耐高溫性能差。

      2. 環氧酚醛玻璃布覆銅板。這種覆銅板的優點是電絕緣性能好、耐高溫性能好、受潮時不易變形。

      3. 環氧雙青胺玻璃布覆銅板。這種板子的優點是透明度好、有較好的機械加工性能和耐高溫的特性。

      4. 聚四氟乙烯覆銅板。這種覆銅板的最大特點是能耐高溫,且有高絕緣性能。

      這四種不同基板材料的覆銅板,應根據不同設備的要求進行選用。酚醛紙基覆銅板簡稱酚醛板,一般為黑黃色或淡黃色。這種覆銅板機械強度和絕緣性能較差,而且高頻損耗較大,但價格便宜。環氧酚醛玻璃布覆銅板從外表看為青綠色并有透明感,適用于高頻、超高頻電路,而且還有絕緣性能好、耐高溫的特性。如果在微波頻段使用時則應選用聚四氟乙烯覆銅板。

      PCB板層確定

      根據覆銅面的不同基板可分為單面板、雙面板、多層板。

      一般應該選用單面板或雙面板。分立元器件的電路常用單面板,因為分立元器件的引線少,排列位置便于靈活變換。雙面板多用于集成電路特別是雙列直插式封裝元器件較多的電路,因為集成電路引線的間距小而數目多,而在單面板上布設不交叉的印制導線十分困難,對于比較復雜的電路幾乎無法實現。多層板隨著板層的增加技術難度加大,同時成本也在增加。所以在設計電路板時,選擇電路板的類型主要從電路板的可靠性、工藝性和經濟性等方面進行綜合考慮,盡量從這幾方面的最佳結合點出發來選擇電路板的類型。

      PCB電路板的形狀

      PCB電路板的形狀由整機結構和內部空間位置的大小決定。外形應該盡量簡單,一般為矩形,避免采用異形板。應該了解,印制板生產廠家的收費標準是根據制板的工藝難度和制板面積決定的,因為異形板面會增加制板難度和費用成本,即使被剪切掉的部分,往往也需要照價收費。所以,印制板的最佳形狀是矩形,即正方形或長方形,長:寬≈3:2或4:3。印制板采用矩形可以大大簡化板邊的成形加工量。

      PCB電路板的尺寸

      PCB電路板的尺寸應該接近標準系列值,應由整機的內部結構和板上元器件的數量、尺寸及安裝、排列方式來決定。元器件之間要留有一定間隔,特別是在高壓電路中更應該留有足夠的間距。在考慮元器件所占用的面積時,要注意發熱元器件安裝散熱片的尺寸;在確定了板的凈面積以后,板邊四周要留有一定空間。留空的太小要根據印制板的固定方式來確定,位于PCB電路板邊上的元器件,距離印制板的邊緣應該大于2mm。儀器內的印制板四周一般每邊都要留有5 10mm空間,以便于印制板在整機中的安裝固定。如果印制板的面積較大、元器件較重或在振動環境下工作,應該采用邊框、加強筋或多點支撐等形式加固;當整機內有多塊印制板,特別當這些印制板是通過導軌和插座固定時,應該使每塊板的尺寸整齊一致,有利于它們的固定與加工。

      PCB電路板的厚度

      在確定印制板的厚度時,主要考慮對元器件的承重和振動沖擊等因素:如果板的尺寸過大或板上的元器件過重 (如大容量的電解電容器或大功率器件等),都應該適當增加板的厚度或對電路板采取加固措施,否則電路板容易產生翹曲。

      下表是標稱板厚的優選值。一般常選用的是1.5mm和2.0mm的覆銅板。當線路板對外通過插座連線時,必須注意插座槽的間隙一般為1.5mm。若板材過厚則插不進去,過薄則容易造成接觸不良。

      0.2 0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 2.4 3.2 6.4 mm
      0.008 0.002 0.031 0.039 0.047 0.07 0.08 0.094 0.125 0.25 in

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