PCB布局的重要性

劉月梅+倪立年

【摘 要】 PCB布局對印制板的生產效率和成本有相當重要的影響，是衡量印制板可制造性的關鍵指標；該文基于作者多年的電焊機PCB設計經驗，論述了PCB布局在印制板布線、以至印制板可制造性和可維修方面的關鍵作用。

【關鍵詞】 PCB布局 布線 可制造性 可維修性

隨著電焊機行業競爭的不斷加劇，原有產品的升級及新產品的投放速度對企業的生存及發展壯大，都起到關鍵性作用。作為電焊機產品的重要部件之一的印制板，在設計過程中一旦考慮不周將導致后續布線、可制造性和可維修的效率降低；如果再進行設計更改，勢必導致生產成本增加和產品研發周期增長，甚至導致產品商業競爭的失敗。所以PCB的設計不可小覷，其布局也應該引起項目組相關負責人員的高度重視。

PCB布局是按照電氣性能的要求和元器件的外形幾何尺寸，將元器件的位置均勻整齊的布置在布線區內。合理的布局不但能滿足焊機的電氣性能方面的要求，更能提高生產效率、易于維修；本文分別對這幾個方面進行了說明。

1 PCB布局對布線的重要影響

（1）PCB布局決定了印制板布線的布通率，尤其單面板，布局合理可以達到100%的布通率，從而減少跳線，避免引入分布參數；（2）PCB布局決定了電源線和地線的布設結構，布局中應考慮布線回路面積最小，尤其布設IC器件電路時，應將去耦電容放置于靠近電源和地的引腳，這樣可以在布線時，使整個IC器件的電源地回路面積最小，降低輻射耦合和高頻噪聲；（3）元件布局時，相互連接的元器件應相對集中排列，這樣布線時可以提高布線密度，從而使印刷銅線最短，阻抗降低，整個印制板的抗噪聲能力提高；（4）在高速電路的布局如晶振，應盡量靠近元件的管腳處，特別是高頻元件間的布局要近，這樣才能做到布線時線路最短，從而減少連線相互間的電磁干擾；（5）元件布局時應分布均勻，這樣布線時導電層的導電面積就相對均衡，防止印制板因散熱不均而翹曲；（6）當同時有模擬電路和數字電路時，要合理布局模擬電路部分和數字電路部分；對于噪聲產生嚴重的部分（如繼電器線圈，大電流、高壓的開關），盡量優化調整它們的位置，使布線時相互間的信號耦合最小，減少電磁干擾。

總之，PCB布局對布線有很重要的影響，元件整齊、線路均勻、能更好的抑制和減少電子干擾并提高自身抗干擾能力的印制板靠各種元件的合理布局以及合理的布線決定。

2 PCB布局對可制造性的重要影響

PCB布局對可制造性的重要影響主要體現在對下游產品即印制板的組裝和安裝上。這種影響有的比較具體，可以到每個元件的放置要求；有的卻比較籠統，與設計者的設計理念息息相關。

（1）布局中，充分考慮所選元器件的特性和基本立體尺寸，保證元件安裝或組裝印制板時順利進行；（2）布局中，元器件按照相同方向和極性布局排列，這樣，下游的生產部門可以提高放件速度和審核速度，從而大大提高生產效率；（3）布局中，元器件的標識符號應保證清晰無誤，它們能起到很好的指導生產的作用；（4）布局中，考慮印制板的工藝邊，利于貼機或波峰焊機器的自動傳送，從而提高生產效率；（5）布局中，如果有貼片元件還應考慮光學定位點的設置和位置安排，方便生產。（6）布局中，考慮無源元件長軸方向與印制板行進方向垂直，雙列封裝元件軸向與印制板行進方向平行，保證元件兩端的管腳能同時浸焊，從而防止元件焊接中出現浮高現象，降低生產效率。

針對SMT布局，不同的設計者理念不同。但每個細節都需要考慮的非常周全，否則會給下游的生產帶來麻煩。作者曾遇到的一個如下的案例：電焊機的350低型機設計顯示板時，由于受前面板大小的限制，只能將貼片元件兩面布局；加工印制板時進行陰陽拼板，這樣制作一個鋼網板，就能貼所有的貼片元件，效率得到提高；但是，在二次貼片過程中，再次經過回流爐時，已經焊接好的一面的體積較大的電解電容卻容易脫落掉，最后不得不用手工補件，造成了元件的損壞和生產效率的降低；后來批量時，不得不進行設計更改：用通孔插裝電解電容來代替貼片電解電容。所以，一個細節考慮不周就可能導致產品的研發周期變長。

總之，PCB布局對可制造性也有很重要的影響。如果產品的可制造性不好，將會影響產品的生產效率，甚至會導致所設計的產品無法制造出來，或即使制造出來產品質量也不易保證。因而，優秀的設計者應聯系實際的生產狀況、考慮每個細節，才能在布局時充分考慮產品的可制造性，這是設計成功的關鍵。

3 PCB布局對可維修的重要影響

PCB布局對可維修的影響主要體現在測試點的可測試性和易損件的拆卸上。大家知道，印制板部件的維修是一個艱難、復雜的過程；如果測試點、易損件布局合理，可以大大提高維修效率。

（1）測試點布局不應放置于元器件的焊盤上。因為測試點放置于元器件焊盤上，會使部分隱患難以發現；比如，測試點的“故障遮蔽效應”。就是測試點布局時使用了元器件焊盤，而此處焊盤因為某種原因虛焊。當用探針按壓此測試點時，會因為外力將虛焊現象隱蔽掉，達到正常的電路要求；但當不在測試狀態時，虛焊現象又會出現，導致整個印制板部件工作不正常；如此反復下去大大降低了維修人員的工作效率；（2）測試點布局應遠離體積較大的元器件、發熱元器件和高壓元件。只有這樣，測試人員測量測試點時才能比較容易、比較安全；（3）測試點布局不應放置在印制板的工藝邊內，防止在行進的軌道中，把測試點夾壞；（4）測試點的焊盤上不應放置阻焊劑和其它字符，以免影響可測試性；（5）測試點之間的間距不應太小，最好在2.5mm以上；但相互關聯的兩個測試點，也不應間距太遠，方便查找和測試；（6）布局中充分考慮易損件的位置，比如遠離大體積元器件，方便拆卸。

總之，PCB布局對可維修也有重要的影響。如果測試點和易損件布局合理會使維修工作更加高效和快捷。

4 結語

以上是PCB布局對印制板的重要影響，它在一定程度上決定了印制板的制造、安裝和維修的難易程度。在電子產品的設計趨于高密度的今天，每個電子產品的設計團隊都應該更多的重視PCB的布局，這樣才能讓自己的產品擁有更穩定的性能以及更高效的生產率，從而更迅速的占領市場商機。

參考文獻：

[1]姜培安.印制電路板的可靠性和可制造性設計（內部培訓教材） 航天科技集團九院.endprint