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最佳零件放置的PCB组件方向注意事项

  • 发表时间:2021-05-18 11:53:49
  • 来源:PCB组件
  • 人气:17

重要要点

  • 可能会影响组件放置的PCB占用空间的考虑

  • 电气和可制造性与PCB组件方向有关

  • 在放置零件时使用PCB设计工具提供帮助

最佳零件放置的PCB组件方向注意事项

组件以不同方向紧密放置在电路板上

您是否曾经发现自己在单向道路上行驶方向错误?当您突然意识到自己的错误时,没有什么比恐惧和尴尬更震撼了。朝错误的方向行驶肯定会给您和您的汽车造成困难,就像将零件指向错误的方向会在PCB设计中造成问题一样。不,这些零件不会在交通事故中最终崩溃,但是它们的方向会影响电气性能和电路板的可制造性。

一次,较旧电路板的电路速度较慢,这使PCB设计人员在如何放置元件方面有了更大的自由度如果需要较长的走线来布线,则不必担心。在当今的设计中,随着更快的信号速度,电源完整性问题和散热考虑,这种奢侈已不复存在。布局团队在确定设计的PCB组件方向时必须同时考虑电气性能和可制造性的需求。这里是对为什么如此重要的更仔细的研究。



放置元件的PCB库注意事项

组件在电路板上的正确方向始于如何构造组件覆盖区。如果零件的制造不正确,则即使正确的零部件方向也将导致零件连接错误。交换极化部分上的两个引脚非常容易,并且二极管的阴极和阳极也会经常被误解。有时,带有多个插针的零件会在错误的位置放置插针一,否则其编号顺序会全部乱序。

为避免这些问题,在制作PCB组件时,最好始终备有最新的数据表和零件信息另一个有用的工具是正在使用的设计工具中的零件构建向导和实用程序。如今,许多工具还具有与在线库服务的连接,使您可以下载零件信息,包括原理图符号,PCB封装,3D步骤模型等。使用这些服务,您可以节省很多时间,这些时间通常用于图书馆工作。另一个好处是,这些模型中的大多数直接来自组件制造商,从而确保您在设计中使用的零件是正确的。

您还可以使用组件封装来做一些事情,这将有助于零件在布局中的放置。如果可以的话,将标记放在组件的脚印上,并固定一个位置。这将有助于稍后在布局中将零件放置在正确的方向上,这对于电路板的最佳电气性能至关重要,这将在后面看到。

Cadence的Allegro PCB编辑器中的“统一搜索”菜单

使用外部库浏览器将符号,封装,数据表和图像下载到设计中

PCB组件方向及其对电气性能的影响

一次可以将电路板布置成其部件布置美观,并且性能也一样。但是,情况已不再如此。如今,PCB组件必须根据其功能放置在特定的分区中,以实现最佳性能。它们还必须正确定向,以满足它们正在维修的信号或电源电路的需求。

高速信号

高速电路不只是单点对点连接。高速电路通常由多个网络组成,这些网络共同构成一条完整的信号路径。例如,信号路径可能始于信号源,然后经过电阻,然后终止于其负载。因此,信号路径由两个带有中间电阻的网络组成,为了获得最佳信号完整性,需要将两个网络都视为一个网络。为此,必须对电阻器进行定向,以在信号路径的两个网络之间提供最佳的连接。

高速路由还包括包含许多网络的内存和数据总线。这些网络不仅需要空间进行走线布线,而且还需要逸出通孔。这就要求连接到这些网络的所有组件都朝着最佳方向定向,以实现尽可能短的走线路径。同样,作为阻抗控制网络一部分的组件必须针对最短和最直接的连接进行定向,尤其是那些需要通过差分对进行布线的组件。

电源 

电源组件还必须经过定向,以在放置期间获得最佳的连接配置。为了降低电感和电阻以及在大电流电源走线中可能产生的噪声,布线必须尽可能短且直接。这将需要非常紧密地放置电源部件,并可能需要某些异常的组件方向。此外,电源组件也应全部放置在电路板的同一侧,以帮助进行短而直接的布线。

满足所有这些信号和电源完整性需求将需要对PCB组件进行一些创造性的布置。为了获得最佳的信号和电源布线,其中一些部件可能最终必须以奇数角度而不是通常的90度增量进行定向。关键是在开始放置电路板之前,先与您的制造商联系,以了解他们能做什么和不能做什么。

Allegro的PCB布局的3D屏幕截图

组件放置在不同的方向上,以保持走线尽可能短

可制造性和PCB组件方向

可制造性(DFM)规则设计的目标是提高PCB制造效率。这将减少错误和时间,从而减少开支。一些公司对电路板设计施加了严格的限制,以使所有无源组件的方向保持一致。这样可以最大程度地减少组装过程中旋转这些较小零件所需的时间。尽管这似乎是一个小问题,但在构建数千个板时会加起来,每个板上都有数百个这些无源组件。这是设计人员应牢记的其他一些有关组件方向的基本制造规则。

自动化组装

  • 波峰焊:小心地将较小的两脚组件的方向垂直于波峰通过的电路板方向。这样,两个引脚将被均匀地焊接。另外,请注意将较高的组件放置在较高的组件上,以使较小的组件进入波浪中。较高的组件可能会遮盖较小的组件,并阻止其完全焊接。

  • 回流焊:回流焊的主要问题是如何加热零件。如果由于连接到一个引脚上的金属过多而导致两个引脚的组件被不平等地加热,则该部件可能会更快地融化,从而朝另一侧拉动。这可能会导致组件在制造错误中被竖立在一端,这种错误被称为“墓碑”。为避免这种情况,零件的方向应有所不同,或者两个引脚之间的金属连接要均等。

返工和测试

技术人员需要访问电路板上的部件,以便在必要时进行调试和返工。如果组件的方向不是最佳,或者放置在难以到达的位置,这也会增加PCB制造的时间和成本。同样,自动化测试将需要在测试点和组件与测试夹具的板边缘之间留出特定的间隙。可能需要旋转组件才能为其腾出更多空间。

在PCB布局中考虑组件方向时,要记住很多要求。幸运的是,您的设计工具可以为您提供很多帮助,我们将在接下来的内容中进行介绍。

最佳零件放置的PCB组件方向注意事项

在Cadence的Allegro PCB编辑器中设置组件放置的间隙规则

使用PCB设计CAD工具帮助放置元件

CAD工具中内置了许多不同的功能和实用程序,可帮助您确定PCB组件的方向,例如我们之前介绍的在线图书馆服务工具。只需更改净色或其他布局参数也可以帮助简化组件放置。对于需要在板上固定方向的零件,请注意限制其在放置时的旋转能力。通常可以使用不同的工具参数进行设置。

尽可能使用设计规则和约束也很重要。完全设置好这些规则后,如果将违反间隙的零件放到另一个零件上,您将从CAD系统获得在线警告。上图显示了如何在Cadence的Allegro PCB编辑器中为布局设置放置规则。在3D模式下查看电路板以检查与设计中其他机械对象的间隙时,也会使用这些相同的规则。