PCB電路板設(shè)計前需要做哪些準備工作

PCB電路板設(shè)計是一個系統(tǒng)工作，前期準備是一個必不可少的環(huán)節(jié)，PCB設(shè)計準備是對PCB設(shè)計可行性的探討及相關(guān)設(shè)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(shù)、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(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)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(diào)整電路元器件的參數(shù)，改進電路的設(shè)計方案；根據(jù)元器件的特點、數(shù)量、大小以及整機的使用性能要求，考慮整機的結(jié)構(gòu)與尺寸；從實際電路的功能、結(jié)構(gòu)及成本，分析產(chǎn)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(yīng)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(fā)熱而需要安裝散熱片，并計算散熱片面積。

3. 哪些元器件應(yīng)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(jù)覆銅板的基板絕緣材料可分為酚醛紙基覆銅板、環(huán)氧酚醛玻璃布覆銅板、環(huán)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(zhì)板。其優(yōu)點是價格便宜，不足之處是機械強度低、耐高溫性能差。

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

3. 環(huán)氧雙青胺玻璃布覆銅板。這種板子的優(yōu)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(yīng)根據(jù)不同設(shè)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(huán)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(yīng)選用聚四氟乙烯覆銅板。

PCB板層確定

根據(jù)覆銅面的不同基板可分為單面板、雙面板、多層板。

一般應(yīng)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(shù)目多，而在單面板上布設(shè)不交叉的印制導(dǎo)線十分困難，對于比較復(fù)雜的電路幾乎無法實現(xiàn)。多層板隨著板層的增加技術(shù)難度加大，同時成本也在增加。所以在設(shè)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(jīng)濟性等方面進行綜合考慮，盡量從這幾方面的最佳結(jié)合點出發(fā)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(jié)構(gòu)和內(nèi)部空間位置的大小決定。外形應(yīng)該盡量簡單，一般為矩形，避免采用異形板。應(yīng)該了解，印制板生產(chǎn)廠家的收費標(biāo)準是根據(jù)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(yīng)該接近標(biāo)準系列值，應(yīng)由整機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和板上元器件的數(shù)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(yīng)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(fā)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(jù)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(yīng)該大于2mm。儀器內(nèi)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(huán)境下工作，應(yīng)該采用邊框、加強筋或多點支撐等形式加固；當(dāng)整機內(nèi)有多塊印制板，特別當(dāng)這些印制板是通過導(dǎo)軌和插座固定時，應(yīng)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(yīng)該適當(dāng)增加板的厚度或?qū)﹄娐钒宀扇〖庸檀胧?，否則電路板容易產(chǎn)生翹曲。

下表是標(biāo)稱板厚的優(yōu)選值。一般常選用的是1.5mm和2.0mm的覆銅板。當(dāng)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。

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