來源:黃智偉. 印制電路板(PCB)設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)踐[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2009.8
【再流焊】這種焊接技術(shù)的焊料是焊錫膏。預(yù)先在電路板的焊盤上涂上適量和適當(dāng)形式的焊錫膏,再把SMT元器件貼放到相應(yīng)的位置;焊錫膏具有一定粘性,使元器件固定;然后讓貼裝好元器件的電路板進(jìn)入再流焊設(shè)備。
【波峰焊】波峰焊是讓插件板的焊接面直接與高溫液態(tài)錫接觸達(dá)到焊接目的,其高溫液態(tài)錫保持一個(gè)斜面,并由特殊裝置使液態(tài)錫形成一道道類似波浪的現(xiàn)象。
一、焊盤的設(shè)計(jì)
1.推薦元器件之間的最小距離
2.測試探針觸點(diǎn):圓形40mil,方形36mil,與元器件距離大于200mil。
3.過孔型圓形焊盤尺寸一般為孔徑尺寸的兩倍。矩形焊盤通常用來標(biāo)識第一個(gè)引腳。對于一些發(fā)熱量較大、受力較大和電流較大的焊盤,可以將其設(shè)計(jì)成淚滴狀。
4. (1)標(biāo)準(zhǔn)孔徑尺寸:
導(dǎo)通孔孔徑:
其他標(biāo)準(zhǔn)孔徑:28 mil,32 mil,36 mil,40 mil,51 mil,63 mil,79 mil。
二、過孔
1.(1)過孔電容:過孔對地有寄生電容。在低頻情況下可以不考慮,在高速數(shù)字電路中,過孔寄生電容影響數(shù)字信號的上升沿減慢或者變差。
2. 過孔焊盤與孔徑尺寸設(shè)計(jì)(mil)
孔徑 | 8 | 12 | 16 | 20 | 24 | 32 | 40 |
焊盤 | 24 | 30 | 32 | 40 | 48 | 60 | 62 |
3. 過孔與元件焊盤的距離應(yīng)當(dāng)不小于20mil,不能設(shè)計(jì)在焊盤上。
三、走線
1. 天線
2. 減小走線之間的串?dāng)_的措施:
3. PCB布線的一般原則
(1) 相鄰層走線方向成正交結(jié)構(gòu),無法避免時(shí),用地線或者地層隔離。
(2) 檢查走線的開閉環(huán)。不允許出現(xiàn)一段浮空的布線。防止信號線在不同層之間形成自環(huán)。
(3) 走線長度盡可能的短。對于數(shù)字電路系統(tǒng),需要考慮走線長度與延時(shí)的問題。
(4) 線與線的夾角應(yīng)該大于135度,采用45度拐角或者圓角代替90度拐角,拐角長度大于等于3倍線寬。
(5) 接地保護(hù)線,在敏感信號兩邊平行布一對接地走線,串?dāng)_減少一個(gè)等級。
(6) 布線長度不得為波長的整數(shù)倍,以免產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。
(7) 布線密度(線寬/間距):12/10;8/8;6/6;5/5
(8)線寬大于12mil的導(dǎo)線必須從焊盤中心引出;0805及其以下的片類式SMD之間需要通過一段“隔熱路徑”,線長大于20mil,線寬小于16mil。
(9) 連接SOIC,PLCC,QFP,SOT,建議將導(dǎo)線從焊盤兩端引出再連接。
(10) 不同厚度、不同寬度的銅箔的載流量(降額50%使用)
四、接地
(1)接地:電流返回其源的低阻抗通道。
(2)接地干擾:因?yàn)樽杩沟拇嬖冢虼说鼐€上各點(diǎn)電位一定相等的假設(shè)不成立。從而產(chǎn)生接地干擾。若連接導(dǎo)線和地線構(gòu)成地環(huán)路,地環(huán)路中存在的電流將產(chǎn)生RF。
(3)不同的接地分別設(shè)置:
模擬地(弱電地):模擬電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。
數(shù)字地(弱電地):數(shù)字電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。
電源地:電源零電位的公共基準(zhǔn)地線,通常是電源負(fù)極。
功率地(強(qiáng)電地):負(fù)載電路或者功率驅(qū)動電路零電位的公共基準(zhǔn)地線。電路電流強(qiáng),若地線電阻大會產(chǎn)生顯著的壓降,從而產(chǎn)生干擾。
屏蔽地:屏蔽網(wǎng)絡(luò)的接地,用于抑制變化的電磁場的干擾。
設(shè)備地:設(shè)備外殼接地。弱電地和強(qiáng)電地絕緣,信號地和安全地可以采用浮地式(不連接),單點(diǎn)接地式(直接連接)或者通過一直3uF電容連接。其他地最后匯聚在安全地,然后連接至接地極。
系統(tǒng)地:為了使系統(tǒng)及與之相連的電子設(shè)備均能可靠運(yùn)行而設(shè)置的接地。若與大地相連,不受外界電磁場的影響,但需要注意共地線干擾和地環(huán)路干擾。若不與大地相連,則相對零電位不穩(wěn)定。
(4)接地方式:
1. 單點(diǎn)接地:
1) 串聯(lián)單點(diǎn)接地
2) 并聯(lián)單點(diǎn)接地
在實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí),一般相同類型的地之間采用串聯(lián)單點(diǎn)接地,不同租的地采用并聯(lián)單點(diǎn)的方式接到接地點(diǎn)。當(dāng)電路板上有分開的模擬地和數(shù)字地時(shí),應(yīng)用二極管背靠背互連,防止電路板上的靜電累積。
2.多點(diǎn)接地:某一系統(tǒng)中,需要接地的電路都直接接到距離最近的接地平面上。接地線阻抗最小。在高頻是由于趨膚效應(yīng),高頻電流直流經(jīng)導(dǎo)體表面,因此通常用矩形截面導(dǎo)體作為接地導(dǎo)體帶。適用于高頻電路(大于10MHz)。但多點(diǎn)接地存在環(huán)路,容易對設(shè)備內(nèi)的敏感電路產(chǎn)生環(huán)地干擾。
3.混合接地:一般是在單點(diǎn)接地的基礎(chǔ)上,利用電容或者電感實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)接地,從而使得接地系統(tǒng)在低頻和高頻呈現(xiàn)不同的特性。適用于高低頻混合的電路系統(tǒng)。
4.懸浮接地:信號地與安全地隔離。抑制來自地線的干擾,沒有環(huán)路電流的影響。設(shè)備地與公共地之間容易產(chǎn)生靜電累積,可通過電阻接地避免。
(5)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則(沒有絕對正確的接地方案,靠經(jīng)驗(yàn) =。= 頭疼?。?/p>
***書中此部分討論給予多層板,即有獨(dú)立的地面和電源面,選擇性跳過部分內(nèi)容。
1.地線網(wǎng)絡(luò):
1)將多根導(dǎo)線并聯(lián)起來降低地線電感。對于雙層PCB,在兩面分別鋪設(shè)水平和垂直的地線,交叉的地方用金屬化過孔連接起來,要求每根平行導(dǎo)線之間的距離要大于1cm。
2)地線不一定要很寬,有比沒有強(qiáng)。
3)在布局時(shí),應(yīng)先鋪設(shè)好地線,在鋪設(shè)信號走線。因?yàn)榈鼐€時(shí)信號穩(wěn)定工作的基礎(chǔ),無論空間怎樣的緊張,地線的位置必須要保證。
4)高速數(shù)字電路避免采用梳狀地線,應(yīng)加上橫向走線變?yōu)榫W(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
2.電源和地線柵格
1)電源線垂直分布在板子的頂層,地線水平分布在板子的底層。
2)網(wǎng)格面積小于3.8cm2,每個(gè)交叉點(diǎn)用退耦電容連接。頻率越高,柵格面積越小。
3)注意保持走線距離,減小互感。
4)可采用輻射狀連線縮短導(dǎo)線長度,地線和電源線相隔排列,減小公共返回路徑(?)。
3.指狀布局
1)如圖所示。這種布局的優(yōu)勢為可在單層PCB上實(shí)現(xiàn)電源和地線的布局,信號線走另外一層。但引入大量的自感和互感,高速數(shù)字邏輯電路避免采用。
2)相鄰的電源線和地線之間布退耦電容。
4.最小化面積:信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)形面積盡可能要小,以避免潛在的天線。
5.按電路功能分割接地面:如圖,每個(gè)電路的電源輸入都用LC濾波,減少電源面之間的耦合。
實(shí)例:
五、去耦合
去耦電容的PCB布局設(shè)計(jì):
1.去耦電容應(yīng)當(dāng)布局在相對IC靠近電源的一側(cè),才能有效的去耦。否則電源的變化和噪聲會先作用于IC。
2.最小化去耦電容和IC之間的電流回路,最大限度的降低電流環(huán)路的輻射。
3.去耦電容和電源引腳共用一個(gè)焊盤,使IC和去耦電容之間形成的間隔距離最小。電源線先連接到電容上,再連IC。
4.當(dāng)去耦電容因?yàn)槟撤N原因不能靠近IC電源引腳時(shí),可以在IC和去耦電容之間采用一個(gè)小面積的電源平面來代替電源線。
5.在每一個(gè)電源引腳斷都連接去耦電容。
6.并聯(lián)一個(gè)大電容,一個(gè)小電容,大電容用于抵制低頻噪聲,小電容抵制高頻噪聲。但可能在某個(gè)頻率產(chǎn)生反諧振效應(yīng)。
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