重(zhong)要要點

• 可(ke)能會(hui)影(ying)響(xiang)組(zu)件(jian)放(fang)置(zhi)的PCB占用(yong)空間的考(kao)慮

• 電(dian)氣和可制造(zao)性(xing)與(yu)PCB組(zu)件(jian)方(fang)向有關(guan)

• 在(zai)放置(zhi)零件(jian)時(shi)使用(yong)PCB設計工具(ju)提供(gong)幫助(zhu)

組(zu)件(jian)以(yi)不同方(fang)向緊密放置(zhi)在(zai)電(dian)路板(ban)上

您(nin)是(shi)否曾經(jing)發(fa)現自(zi)己在(zai)單(dan)向道路(lu)上行駛方向錯誤(wu)？當(dang)您(nin)突然意(yi)識到(dao)自(zi)己的錯誤(wu)時(shi)，沒(mei)有什(shen)麽比(bi)恐懼(ju)和(he)尷(gan)尬更(geng)震撼(han)了(le)。朝(chao)錯誤(wu)的方向行駛肯定(ding)會給您(nin)和您(nin)的汽(qi)車造(zao)成困(kun)難(nan)，就(jiu)像(xiang)將(jiang)零件(jian)指(zhi)向錯誤(wu)的方向會在(zai)PCB設(she)計中造(zao)成問題壹樣(yang)。不，這些零件(jian)不會在交通(tong)事(shi)故(gu)中最(zui)終崩潰(kui)，但是(shi)它(ta)們(men)的方向會影(ying)響(xiang)電(dian)氣性(xing)能和(he)電(dian)路板(ban)的可制造(zao)性(xing)。

壹(yi)次(ci)，較(jiao)舊(jiu)電(dian)路板(ban)的電(dian)路速度較(jiao)慢(man)，這使PCB設(she)計(ji)人(ren)員在(zai)如(ru)何(he)放置(zhi)元(yuan)件(jian)方(fang)面有了更(geng)大(da)的自(zi)由度(du)。如果(guo)需要較(jiao)長(chang)的走線來(lai)布(bu)線，則(ze)不必擔心(xin)。在當(dang)今的設計(ji)中，隨(sui)著(zhe)更(geng)快的信(xin)號速度，電(dian)源完(wan)整(zheng)性(xing)問題和散(san)熱(re)考(kao)慮，這種奢侈(chi)已不復存在。布局(ju)團(tuan)隊在(zai)確(que)定(ding)設計的PCB組(zu)件(jian)方(fang)向時(shi)必須同時(shi)考(kao)慮電(dian)氣性(xing)能和(he)可(ke)制造(zao)性(xing)的需求(qiu)。這裏是(shi)對為什(shen)麽如(ru)此重(zhong)要的更(geng)仔細的研(yan)究(jiu)。

放置(zhi)元(yuan)件(jian)的PCB庫註意(yi)事項(xiang)

組(zu)件(jian)在(zai)電(dian)路板(ban)上的正(zheng)確(que)方(fang)向始於(yu)如(ru)何(he)構造(zao)組(zu)件(jian)覆(fu)蓋區(qu)。如果(guo)零件(jian)的制造(zao)不正(zheng)確(que)，則(ze)即(ji)使正(zheng)確(que)的零部件(jian)方(fang)向也將(jiang)導致(zhi)零件(jian)連接錯誤(wu)。交(jiao)換(huan)極化部分上的兩(liang)個(ge)引(yin)腳非常容(rong)易(yi)，並(bing)且二極管的陰極(ji)和陽極也會(hui)經常被(bei)誤(wu)解(jie)。有(you)時(shi)，帶有(you)多個(ge)插(cha)針(zhen)的零件(jian)會(hui)在錯誤(wu)的位置(zhi)放(fang)置(zhi)插(cha)針(zhen)壹，否則其編號順序會全部亂(luan)序(xu)。

為避(bi)免(mian)這些問題，在制作PCB組(zu)件(jian)時(shi)，最(zui)好始(shi)終備有(you)最(zui)新的數據(ju)表(biao)和(he)零件(jian)信(xin)息。另壹個(ge)有(you)用(yong)的工具(ju)是(shi)正(zheng)在使用(yong)的設計(ji)工具(ju)中(zhong)的零件(jian)構(gou)建(jian)向導和(he)實(shi)用(yong)程序。如(ru)今，許多工具(ju)還(hai)具(ju)有(you)與(yu)在線庫(ku)服(fu)務的連接，使您(nin)可以(yi)下(xia)載零件(jian)信(xin)息，包(bao)括原理圖(tu)符(fu)號，PCB封(feng)裝，3D步驟模型等(deng)。使用(yong)這些服(fu)務，您(nin)可以(yi)節(jie)省(sheng)很(hen)多時(shi)間，這些時(shi)間通(tong)常用(yong)於圖(tu)書館(guan)工作。另壹個(ge)好(hao)處(chu)是(shi)，這些模型中(zhong)的大(da)多數直(zhi)接來(lai)自(zi)組(zu)件(jian)制造(zao)商，從(cong)而(er)確(que)保(bao)您(nin)在(zai)設計(ji)中(zhong)使用(yong)的零件(jian)是(shi)正(zheng)確(que)的。

您還(hai)可以(yi)使(shi)用(yong)組(zu)件(jian)封(feng)裝來(lai)做(zuo)壹些(xie)事情，這將有(you)助(zhu)於零件(jian)在(zai)布局(ju)中(zhong)的放置(zhi)。如(ru)果(guo)可以(yi)的話，將標(biao)記(ji)放在組(zu)件(jian)的腳印(yin)上，並(bing)固(gu)定(ding)壹(yi)個(ge)位(wei)置(zhi)。這將有(you)助(zhu)於稍(shao)後在布(bu)局(ju)中(zhong)將(jiang)零件(jian)放(fang)置(zhi)在(zai)正(zheng)確(que)的方向上，這對於(yu)電(dian)路板(ban)的最(zui)佳電(dian)氣性(xing)能至(zhi)關(guan)重(zhong)要，這將在(zai)後面看到(dao)。

使用(yong)外部庫(ku)瀏(liu)覽(lan)器將(jiang)符(fu)號，封(feng)裝，數據(ju)表(biao)和(he)圖(tu)像下(xia)載到(dao)設計中(zhong)

PCB組(zu)件(jian)方(fang)向及其對電(dian)氣性(xing)能的影響(xiang)

壹次(ci)可(ke)以(yi)將(jiang)電(dian)路板(ban)布置(zhi)成其部件(jian)布(bu)置(zhi)美(mei)觀(guan)，並(bing)且性(xing)能也壹(yi)樣。但是(shi)，情(qing)況已不再如此。如今，PCB組(zu)件(jian)必須根據(ju)其功能放(fang)置(zhi)在(zai)特(te)定的分區(qu)中，以(yi)實(shi)現(xian)最(zui)佳性(xing)能。它(ta)們(men)還(hai)必須正(zheng)確(que)定(ding)向，以(yi)滿(man)足(zu)它(ta)們(men)正(zheng)在維(wei)修的信(xin)號或(huo)電(dian)源電(dian)路的需求(qiu)。

高(gao)速信(xin)號

高(gao)速電(dian)路不只是單(dan)點對點連接。高速電(dian)路通(tong)常由(you)多個(ge)網(wang)絡(luo)組(zu)成，這些網(wang)絡(luo)共(gong)同構(gou)成壹(yi)條(tiao)完整(zheng)的信(xin)號路(lu)徑(jing)。例如，信(xin)號路(lu)徑(jing)可能始(shi)於(yu)信(xin)號源(yuan)，然(ran)後經過(guo)電(dian)阻(zu)，然(ran)後終止(zhi)於(yu)其負載。因(yin)此(ci)，信(xin)號路(lu)徑(jing)由兩(liang)個(ge)帶(dai)有(you)中(zhong)間電(dian)阻(zu)的網絡(luo)組(zu)成，為了獲(huo)得(de)最(zui)佳信(xin)號完(wan)整(zheng)性(xing)，需要將兩(liang)個(ge)網(wang)絡(luo)都(dou)視為壹個(ge)網(wang)絡(luo)。為此，必須對電(dian)阻(zu)器進行定(ding)向，以(yi)在(zai)信(xin)號路(lu)徑(jing)的兩(liang)個(ge)網(wang)絡(luo)之(zhi)間提供(gong)最(zui)佳的連接。

高速路由還(hai)包(bao)括包(bao)含許多網絡(luo)的內存和數據(ju)總線。這些網(wang)絡(luo)不僅需要空間進行走(zou)線布(bu)線，而(er)且還(hai)需要逸出通(tong)孔。這就(jiu)要求(qiu)連接到(dao)這些網(wang)絡(luo)的所有(you)組(zu)件(jian)都(dou)朝(chao)著(zhe)最(zui)佳方(fang)向定向，以(yi)實(shi)現(xian)盡可能短的走線路(lu)徑(jing)。同樣(yang)，作為阻(zu)抗(kang)控(kong)制網絡(luo)壹部(bu)分(fen)的組(zu)件(jian)必須針(zhen)對最(zui)短和最(zui)直接的連接進行定(ding)向，尤其是那些(xie)需要通(tong)過(guo)差分對進行布(bu)線的組(zu)件(jian)。

電(dian)源 

電(dian)源組(zu)件(jian)還(hai)必須經(jing)過(guo)定向，以(yi)在(zai)放(fang)置(zhi)期(qi)間獲(huo)得(de)最(zui)佳的連接配置(zhi)。為了降(jiang)低(di)電(dian)感和(he)電(dian)阻(zu)以(yi)及(ji)在(zai)大(da)電(dian)流電(dian)源走(zou)線中(zhong)可(ke)能產(chan)生(sheng)的噪聲(sheng)，布線必須盡可能短且直接。這將需要非常緊密地放置(zhi)電(dian)源部(bu)件(jian)，並(bing)可(ke)能需要某些異(yi)常的組(zu)件(jian)方(fang)向。此外(wai)，電(dian)源組(zu)件(jian)也應全部放(fang)置(zhi)在(zai)電(dian)路板(ban)的同壹(yi)側，以(yi)幫(bang)助(zhu)進行短而直(zhi)接的布線。

滿(man)足(zu)所(suo)有(you)這些信(xin)號和(he)電(dian)源完(wan)整(zheng)性(xing)需求(qiu)將(jiang)需要對PCB組(zu)件(jian)進行壹(yi)些(xie)創造(zao)性(xing)的布置(zhi)。為了獲(huo)得(de)最(zui)佳的信(xin)號和(he)電(dian)源布(bu)線，其中壹(yi)些(xie)部件(jian)可(ke)能最(zui)終必須以(yi)奇(qi)數(shu)角度而(er)不是通(tong)常的90度增(zeng)量進行定(ding)向。關鍵是在開(kai)始(shi)放(fang)置(zhi)電(dian)路板(ban)之(zhi)前，先與(yu)您的制造(zao)商聯(lian)系(xi)，以(yi)了(le)解(jie)他們(men)能做(zuo)什(shen)麽和(he)不能做(zuo)什(shen)麽。

組(zu)件(jian)放(fang)置(zhi)在(zai)不同的方向上，以(yi)保(bao)持(chi)走(zou)線盡可能短

可制造(zao)性(xing)和(he)PCB組(zu)件(jian)方(fang)向

可制造(zao)性(xing)（DFM）規(gui)則(ze)設計的目標(biao)是提高(gao)PCB制造(zao)效(xiao)率。這將減少(shao)錯誤(wu)和(he)時(shi)間，從(cong)而(er)減少(shao)開(kai)支。壹些(xie)公司(si)對電(dian)路板(ban)設計(ji)施(shi)加(jia)了(le)嚴格(ge)的限制，以(yi)使(shi)所(suo)有(you)無(wu)源組(zu)件(jian)的方向保(bao)持(chi)壹(yi)致。這樣可(ke)以(yi)最(zui)大(da)程度(du)地減少(shao)組(zu)裝過程(cheng)中(zhong)旋轉(zhuan)這些較(jiao)小(xiao)零件(jian)所(suo)需的時(shi)間。盡管這似(si)乎是(shi)壹(yi)個(ge)小(xiao)問題，但在(zai)構(gou)建(jian)數(shu)千(qian)個(ge)板(ban)時(shi)會加(jia)起(qi)來(lai)，每(mei)個(ge)板(ban)上都(dou)有數(shu)百個(ge)這些無(wu)源(yuan)組(zu)件(jian)。這是設(she)計(ji)人(ren)員應牢(lao)記(ji)的其他壹(yi)些有關(guan)組(zu)件(jian)方(fang)向的基本制造(zao)規則(ze)。

自(zi)動化組(zu)裝

• 波峰焊：小(xiao)心地將較(jiao)小(xiao)的兩(liang)腳組(zu)件(jian)的方向垂直於(yu)波峰通(tong)過(guo)的電(dian)路板(ban)方向。這樣，兩(liang)個(ge)引(yin)腳將被(bei)均(jun)勻地焊接。另外(wai)，請註意(yi)將較(jiao)高(gao)的組(zu)件(jian)放(fang)置(zhi)在(zai)較(jiao)高(gao)的組(zu)件(jian)上，以(yi)使(shi)較(jiao)小(xiao)的組(zu)件(jian)進入波浪中(zhong)。較(jiao)高(gao)的組(zu)件(jian)可(ke)能會(hui)遮蓋較(jiao)小(xiao)的組(zu)件(jian)，並(bing)阻(zu)止(zhi)其完全焊接。

• 回流(liu)焊：回流(liu)焊的主要問題是如(ru)何(he)加(jia)熱(re)零件(jian)。如(ru)果(guo)由於(yu)連接到(dao)壹個(ge)引(yin)腳上的金(jin)屬(shu)過(guo)多而導(dao)致兩(liang)個(ge)引(yin)腳的組(zu)件(jian)被(bei)不平等(deng)地加(jia)熱(re)，則(ze)該(gai)部件(jian)可(ke)能會(hui)更(geng)快地融(rong)化，從(cong)而(er)朝(chao)另壹(yi)側拉動。這可能會(hui)導(dao)致組(zu)件(jian)在(zai)制造(zao)錯誤(wu)中(zhong)被(bei)豎立在(zai)壹端(duan)，這種錯誤(wu)被(bei)稱為“墓碑(bei)”。為避(bi)免(mian)這種情(qing)況(kuang)，零件(jian)的方向應有(you)所(suo)不同，或(huo)者(zhe)兩(liang)個(ge)引(yin)腳之(zhi)間的金(jin)屬(shu)連接要均等(deng)。

返工和測試

技(ji)術(shu)人(ren)員需要訪問電(dian)路板(ban)上的部件(jian)，以(yi)便(bian)在(zai)必要時(shi)進行調(tiao)試和(he)返工。如果(guo)組(zu)件(jian)的方向不是最(zui)佳，或(huo)者(zhe)放(fang)置(zhi)在(zai)難(nan)以(yi)到(dao)達的位置(zhi)，這也會(hui)增加(jia)PCB制造(zao)的時(shi)間和(he)成本(ben)。同樣(yang)，自(zi)動化測試將(jiang)需要在測試點和(he)組(zu)件(jian)與(yu)測試夾(jia)具(ju)的板邊(bian)緣之(zhi)間留(liu)出(chu)特(te)定的間隙(xi)。可(ke)能需要旋轉組(zu)件(jian)才(cai)能為其騰(teng)出更(geng)多空間。

在(zai)PCB布(bu)局(ju)中(zhong)考(kao)慮組(zu)件(jian)方(fang)向時(shi)，要記住很(hen)多要求(qiu)。幸(xing)運的是，您(nin)的設計(ji)工具(ju)可(ke)以(yi)為您提供(gong)很(hen)多幫助(zhu)，我(wo)們(men)將在(zai)接下(xia)來(lai)的內容(rong)中進行介(jie)紹。

在(zai)Cadence的Allegro PCB編輯器中(zhong)設(she)置(zhi)組(zu)件(jian)放(fang)置(zhi)的間隙(xi)規(gui)則

使(shi)用(yong)PCB設計CAD工具(ju)幫(bang)助放(fang)置(zhi)元(yuan)件(jian)

CAD工具(ju)中(zhong)內置(zhi)了(le)許(xu)多不同的功能和(he)實(shi)用(yong)程序，可(ke)幫(bang)助(zhu)您確(que)定(ding)PCB組(zu)件(jian)的方向，例如我(wo)們(men)之(zhi)前介(jie)紹的在線圖(tu)書館(guan)服(fu)務工具(ju)。只(zhi)需更(geng)改凈色(se)或(huo)其他布(bu)局(ju)參(can)數(shu)也可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)簡(jian)化組(zu)件(jian)放(fang)置(zhi)。對於(yu)需要在板上固(gu)定(ding)方(fang)向的零件(jian)，請註意(yi)限制其在放(fang)置(zhi)時(shi)的旋轉(zhuan)能力。通(tong)常可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)不同的工具(ju)參(can)數進行設(she)置(zhi)。

盡可能使(shi)用(yong)設計規(gui)則(ze)和(he)約(yue)束(shu)也很(hen)重(zhong)要。完全設置(zhi)好(hao)這些規(gui)則(ze)後，如果(guo)將違(wei)反間隙(xi)的零件(jian)放(fang)到(dao)另壹個(ge)零件(jian)上，您(nin)將(jiang)從(cong)CAD系(xi)統(tong)獲得(de)在線警(jing)告。上圖(tu)顯示了如(ru)何(he)在Cadence的Allegro PCB編輯器中(zhong)為布局(ju)設(she)置(zhi)放(fang)置(zhi)規(gui)則(ze)。在(zai)3D模式下(xia)查(zha)看電(dian)路板(ban)以(yi)檢(jian)查與(yu)設計(ji)中(zhong)其他機(ji)械對象(xiang)的間隙(xi)時(shi)，也會(hui)使用(yong)這些相(xiang)同的規則(ze)。