印製線路板設計經驗點滴

    對於電子產品來說，印製線路板設計是其從電原理圖變成一個具體產品必經的一道設計工序，其設計的合理性與產品生產及產品質量緊密相關，而對於許多剛從事電子設計的人員來說，在這方面經驗較少，雖然已學會了印製線路板設計軟體，但設計出的印製線路板常有這樣那樣的問題，而許多電子刊物上少有這方面文章介紹，筆者曾多年從事印製線路板設計的工作，在此將印製線路板設計的點滴經驗與大家分享，希望能起到拋磚引玉的作用。

印製線路板的布局：
一. 印製線路板上的元器件放置的通常順序：
1. 放置與結構有緊密配合的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關、連接件之類，這些器件放置好後用軟體的LOCK 功能將其鎖定，使之以後不會被誤移動；
2. 放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發熱元件、變壓器、IC 等；
3. 放置小器件。

二. 元器件離板邊緣的距離：可能的話所有的元器件均放置在離板的邊緣3mm 以內或至少大於板厚，這是由於在大批量生產的流水線插件和進行波峰焊時，要提供給導軌槽使用，同時也為了防止由於外形加工引起邊緣部分的缺損，如果印製線路板上元器件過多，不得已要超出3mm 範圍時，可以在板的邊緣加上3mm 的輔邊，輔邊開V 形槽，在生產時用手掰斷即可。

三. 高低壓之間的隔離：在許多印製線路板上同時有高壓電路和低壓電路，高壓電路部分的元器件與低壓部分要分隔開放置，隔離距離與要承受的耐壓有關，通常情況下在2000kV時板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受3000V 的耐壓測試，則高低壓線路之間的距離應在3.5mm 以上，許多情況下為避免爬電，還在印製線路板上的高低壓之間開槽。

印製線路板的走線：
1. 印製導線的布設應儘可能的短，在高頻迴路中更應如此；印製導線的拐彎應成圓角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能；當兩面板布線時，兩面的導線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印製導線應盡量避免相鄰平行，以免發生回授，在這些導線之間最好加接地線。
2. 印製導線的寬度：導線寬度應以能滿足電氣性能要求而又便於生產為宜，它的最小值以承受的電流大小而定，但最小不宜小於0.2mm，在高密度、高精度的印製線路中，導線寬度和間距一般可取0.3mm；導線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，單面板實驗表明，當銅箔厚度為50μm、導線寬度1～1.5mm、通過電流2A 時，溫升很小，因此，一般選用1～1.5mm 寬度導線就可能滿足設計要求而不致引起溫升；印製導線的公共地線應儘可能地粗，可能的話，使用大於2～3mm 的線條，這點在帶有微處理器的電路中尤為重要，因為當地線過細時，由於流過的電流的變化，地電位變動，微處理器定時信號的電平不穩，會使雜訊容限劣化；在DIP 封裝的IC 腳間走線，可應用10－10 與12－12 原則，即當兩腳間通過2 根線時，焊盤直徑可設為50mil、線寬與線距都為10mil，當兩腳間只通過1 根線時，焊盤直徑可設為64mil、線寬與線距都為12mil。
3. 印製導線的間距：相鄰導線間距必須能滿足電氣安全要求，而且為了便於操作和生產，間距也應盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓。這個電壓一般包括工作電壓、附加波動電壓以及其它原因引起的峰值電壓。如果有關技術條件允許導線之間存在某種程度的金屬殘粒，則其間距就會減小。因此設計者在考慮電壓時應把這種因素考慮進去。在布線密度較低時，信號線的間距可適當地加大，對高、低電平懸殊的信號線應儘可能地短且加大間距。
4. 印製導線的屏蔽與接地：印製導線的公共地線，應盡量布置在印製線路板的邊緣部分。在印製線路板上應儘可能多地保留銅箔做地線，這樣得到的屏蔽效果，比一長條地線要好，傳輸線特性和屏蔽作用將得到改善，另外起到了減小分佈電容的作用。印製導線的公共地線最好形成環路或網狀，這是因為當在同一塊板上有許多集成電路，特別是有耗電多的元件時，由於圖形上的限制產生了接地電位差，從而引起雜訊容限的降低，當做成迴路時，接地電位差減小。另外，接地和電源的圖形儘可能要與數據的流動方向平行，這是抑制雜訊能力增強的秘訣；多層印製線路板可採取其中若干層作屏蔽層，電源層、地線層均可視為屏蔽層，一般地線層和電源層設計在多層印製線路板的內層，信號線設計在內層和外層。

焊盤：
    焊盤的直徑和內孔尺寸：焊盤的內孔尺寸必須從元件引線直徑和公差尺寸以及搪錫層厚度、孔徑公差、孔金屬化電鍍層厚度等方面考慮，焊盤的內孔一般不小於0.6mm，因為小於0.6mm 的孔開模沖孔時不易加工，通常情況下以金屬引腳直徑值加上0.2mm 作為焊盤內孔直徑，如電阻的金屬引腳直徑為0.5mm 時，其焊盤內孔直徑對應為0.7mm，焊盤直徑取決於內孔直徑，如下表：

孔直徑	0.4	0.5	0.6	0.8	1.0	1.2	1.6	2.0
焊盤直徑	1.5	1.5	1.5	2	2.5	3.0	3.5	4

1．當焊盤直徑為1.5mm 時，為了增加焊盤抗剝強度，可採用長不小於1.5mm，寬為1.5mm 和長圓形焊盤，此種焊盤在集成電路引腳焊盤中最常見。
2．對於超出上表範圍的焊盤直徑可用下列公式選取：
直徑小於0.4mm 的孔：D／d＝0.5～3
直徑大於2mm 的孔： D／d＝1.5～2
式中：（D－焊盤直徑，d－內孔直徑）
有關焊盤的其它注意點：
1. 焊盤內孔邊緣到印製板邊的距離要大於1mm ，這樣可以避免加工時導致焊盤缺損。
2. 焊盤的開口：有些器件是在經過波峰焊後補焊的，但由於經過波峰焊后焊盤內孔被錫封住，使器件無法插下去，解決辦法是在印製板加工時對該焊盤開一小口，這樣波峰焊時內孔就不會被封住，而且也不會影響正常的焊接。
3. 焊盤補淚滴：當與焊盤連接的走線較細時，要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而是走線與焊盤不易斷開。
4. 相鄰的焊盤要避免成銳角或大面積的銅箔，成銳角會造成波峰焊困難，而且有橋接的危險，大面積銅箔因散熱過快會導致不易焊接。

 大面積敷銅：
     印製線路板上的大面積敷銅常用於兩種作用，一種是散熱，一種用於屏蔽來減小干擾，初學者設計印製線路板時常犯的一個錯誤是大面積敷銅上沒有開窗口，而由於印製線路板板材的基板與銅箔間的粘合劑在浸焊或長時間受熱時，會產生揮發性氣體無法排除，熱量不易散發，以致產生銅箔膨脹，脫落現象。因此在使用大面積敷銅時，應將其開窗口設計成網狀。

跨接線的使用：
    在單面的印製線路板設計中，有些線路無法連接時，常會用到跨接線，在初學者中，跨接線常是隨意的，有長有短，這會給生產上帶來不便。放置跨接線時，其種類越少越好，通常情況下只設6mm，8mm，10mm 三種，超出此範圍的會給生產上帶來不便。

 板材與板厚：
    印製線路板一般用覆箔層壓板製成，常用的是覆銅箔層壓板。板材選用時要從電氣性能、可靠性、加工工藝要求、經濟指標等方面考慮，常用的覆銅箔層壓板有覆銅箔酚醛紙質層壓板、覆銅箔環氧紙質層壓板、覆銅箔環氧玻璃布層壓板、覆銅箔環氧酚醛玻璃布層壓板、覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板和多層印製線路板用環氧玻璃布等。由於環氧樹脂與銅箔有極好的粘合力，因此銅箔的附著強度和工作溫度較高，可以在260℃的熔錫中浸焊而無起泡。環氧樹脂浸漬的玻璃布層壓板受潮濕的影響較小。超高頻印製線路最優良的材料是覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板。在有阻燃要求的電子設備上，還要使用阻燃性覆銅箔層壓板，其原理是由絕緣紙或玻璃布浸漬了不燃或難燃性的樹脂，使製得的覆銅箔酚醛紙質層壓板、覆銅箔環氧紙質層壓板、覆銅箔環氧玻璃布層壓板、覆銅箔環氧酚醛玻璃布層壓板，除了具有同類覆銅箔層壓板的相擬性能外，還有阻燃性。 印製線路板的厚度應根據印製板的功能及所裝元件的重量、印製板插座規格、印製板的外形尺寸和所承受的機械負荷來決定。多層印製板總厚度及各層間厚度的分配應根據電氣和結構性能的需要以及覆箔板的標準規格來選取。常見的印製線路板厚度有0.5mm、1mm、1.5mm、2mm 等。