十条PCB元器件摆放小建议

罗小群

十条PCB元器件摆放小建议

      PCB设计中有非常多关于布线线宽、布线叠层、原理图等相关的技术规范。

      事实上，关于元器件摆放限制很少，但这并不意味着你可以为所欲为。分享十条PCB元器件摆放小建议给电子设计初学者。

       为什么元器件摆放那么重要？PCB设计开始时，费尽心思精心摆放器件可以起到事半功倍的效果，也有利于提高PCB的电气特性。被用心设计的电路板很容易吸引眼球，整洁、美观。 在器件摆放完之后，使用电路板设计软件中的自动布线进行布线，查看自动布线后的电路通率，可以帮你判断是否你的电路板元器件摆放是否合适。 PCB元器件摆放的小技巧如下。弄清电路板物理限制 摆放元器件之前，首先需要确切知道电路板的安装孔、边缘接插件的位置以及电路板的机械尺寸限制。 因为这些因素影响你的电路板的尺寸和外形。曾见过某位设计的电路板无法装进电路板固定区域，只好重新设计。可以有意对那些机械限制（安装孔、电路外轮廓）设置一个清空区，这样你就可以放心在允许范围内进行创作了。弄清电路板制作工艺 同样，在放置电路元器件之前，你最好从电路生产商那儿弄清几个关键信息：
电路的组装工艺和测试流程
是否需要对PCB V型切槽预留空间
元器件焊接工艺：是波峰焊、分区焊接还是手工焊接
电路板制作工艺将会影响元器件之间对空隙大小的需求。 如果你的电路板将来会在流水线上被焊接，你就需要在电路板边缘额外留出空间（大于20mil）用于电路板固定在传送带上。电路板上额外的固定板，它在电路板焊接完之后将会被掰掉。
mil（中文译音：密耳），即千分之一英寸，等于0.0254mm（毫米）。

      一般用来标明丝、线的直径或按页出售的材料的厚度。

常用直径尺寸的密尔与毫米换算如下：

1.0mil = 0.025mm

1.2mil = 0.030mm

1.25mil = 0.032mm

       给集成芯片留下空间 在布置任何元器件的时候，都需要尽可能在它们之间留下至少350mil的距离，对于引脚多的芯片，留的空间需要更大。 现在的芯片引脚原来越多，越来越密。如果集成芯片相距过于亲密，就会有很大可能无法将它们的引线轻松的引出布线，往往是越到后来布线越难。 如下图，这种BGA封装的芯片引脚那么密集。如果在它周围不预留下足够的空间后面会很艰难。相同器件方向一致 对于相同的器件尽可能让他们排好队，保持一致的队形。这样做主要为了便于后期电路板的组装、检查和测试，尤其对表面封装的器件在波峰焊接过程中，电路板匀速经过融化焊锡波峰。均匀摆放的器件加热过程均匀，可以保证焊点一致性高。减少引线交叉通过调整器件位置和方向，减少引线交叉。 现在很多PCB设计软件都会提供一种功能，比如下图就显示了原理图中所有器件管脚之间的连接关系，通过图中细的灰色直线表示。这种线被称为ratsnest:y飞线，预拉线。如下图，是显示飞线的PCB界面。 通过改变器件的位置和方向，尽量减少器件之间引线交叉，可以为后面布线节省大量的精力。先摆放电路边缘器件 对于因受机械限制而无法任意移动的器件要先进行摆放，比如电路板上的外部接插件、开关、USB端口等等。 如下图中，计算机主板上的外围接口器件位置是与机箱设计紧密相关的，它们的位置需要预先确定下来，不容更改。避免器件之间冲突 最好在所有器件之间保持40mil（1mm）的距离。避免在之后电路制作过程中，在焊盘之间产生短路故障。另外，紧密摆放也会增加布线难度。在放置过孔的时候也要避免过于密集。这些小圆孔将来也可能裸露出铜皮，造成电路板短路。将器件尽量放在同一面 如果你设计两层电路板，最常见的建议就是将器件摆放在同一面。这是为了后期电路板制作时少费力气。通常情况下电路板上的器件是通过自动器件摆放机器完成，器件只在一面，生产PCB过程只需要一遍即可，降低生产成本。保持芯片管脚和器件极性一致 每个集成芯片都有标志给出管脚1的起始位置。对于芯片的管脚1所在的方位，或者有极性的器件，比如电容、二极管、三极管、LED等，方向保持一致，也会给电路板制作带来方便。
当你要焊接的电路板上的元器件极性和方向非常混乱，成功焊接的难度可想而知，或许你要小心翼翼，一个个确认方向。

通常集成芯片封装上会有小点表示管脚1的位置。保持所有芯片的方向一致便于你焊接和检查。
      器件位置与原理图上相似 在摆放元器件时，按照原理图上的位置关系进行摆放。 实际上在设计原理图的时候就已经优化了器件之间的位置关系，使得连线最短、交叉最少。在后期手工布线的时候，原理图也会帮你选择合理的最短路径来布线。
总结
      好的PCB设计始于元器件布局，当作艺术品来设计，坚持把精力放在器件的合理摆放上，这也许是PCB设计中最值得全力以赴的事情。

罗小群

承接抄板，代画原理图项目 QQ：664249388