应用可靠性6_PCB设计_部分2
PCB板设计与制作的可靠性
在制作pcb板时，应严格控制钻孔、电镀、蚀刻等加工过程，以确 保pcb板的精度和质量。
检验和测试
在制作完成后，应对pcb板进行严格的检验和测试，包括电气性能测 试、机械性能测试和可靠性测试等，以确保其符合设计要求。
使用和维护阶段的建议
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Hale Waihona Puke 正确使用在使用pcb板时，应按照说明书或操作手册进行 正确操作，避免误操作导致pcb板损坏或失效。
pcb板可靠性研究的重要性
确保电子设备的正常运行
可靠的PCB板设计和制作可以确保电子设备在各种环境条件下正 常运行，避免因PCB板故障导致的系统瘫痪。
提高设备使用寿命
良好的PCB板设计和制作可以提高设备的使用寿命，减少维修和更 换的频率，降低维护成本。
保证人身安全
PCB板设计与制作的不当可能导致电击、火灾等安全事故，因此提 高其可靠性有助于保障人身安全。
制造过程与可靠性
总结词
制造过程中的各个环节都会对PCB板的可靠性产生影响。
详细描述
制造过程包括布线设计、蚀刻、钻孔、电镀、焊接等多个环节。其中，布线设计不合理、蚀刻不均匀 、钻孔不准确等都可能导致PCB板的质量问题，影响其可靠性。此外，电镀和焊接的质量也直接关系 到PCB板的电气性能和机械强度。
表面处理与可靠性
走线与可靠性
走线宽度和间距
适当的走线宽度和间距可以确保 信号的完整性和可靠性。太窄的 走线可能导致信号衰减或干扰， 而过宽的走线可能导致信号质量
下降。
走线长度
尽量缩短走线长度可以减少信号 损失和延迟，从而提高可靠性。
差分对走线
对于需要高速传输的应用，差分 对走线可以提高信号的完整性和
电路设计及pcb布线时的设计可靠性原则-参考模板
电路设计及pcb布线时的设计可靠性原则目前电子器材用于各类电子设备和系统仍然以印制电路板为主要装配方式。
实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。
例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声。
因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。
一、接地地线设计在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法。
如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。
电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。
在地线设计中应注意以下几点：1)正确选择单点接地与多点接地在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。
当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。
当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。
2)将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。
要尽量加大线性电路的接地面积。
3)尽量加粗接地线若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。
因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三位于印制电路板的允许电流。
如有可能，接地线的宽度应大于3mm.4)将接地线构成闭环路设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。
其原因在于：印制电路板上有很多集成电路元件，尤其遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。
二、电磁兼容设计电磁兼容性设计电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中仍能够协调、有效地进行工作的能力。
PCB工艺规范及PCB设计安规原则
PCB工艺规范及PCB设计安规原则为确保PCB（Printed Circuit Board）设计的质量和可靠性，制定并遵守一系列工艺规范以及安全规则是非常重要的。
本文将阐述PCB工艺规范及PCB设计的安规原则。
一、PCB工艺规范1.板材选择：-必须符合设计要求的电气性能、机械性能、尺寸等要求；-必须符合应用环境的工作温度范围。
2.排布与布线：-尽量减少板上的布线长度，增加抗干扰能力；-根据电路频率、信号速度等要求合理设计布线；-所有布线层之间，要合理选用必要的接地和供电是层，增强电磁兼容性。
3.参考设计规则：-依据电路功能和各器件的规格书，正确设计布线规则；-合理设置电线宽度、间隙及线距。
4.等电位线规定：-等电位线使用实线表示；-必须保证等电位线闭合，不得相互交叉。
5.电气间隙要求：-不同电压等级的电源线，必须保持一定的电气间隙，避免跳线；-电源与信号线应尽量分成两组布线；-信号线与信号线之间应保持一定距离，以减少串扰。
6.焊盘设计：-合理布局焊盘和接插件位置；-焊盘和焊孔的直径、间距等必须满足可焊性和可靠性要求。
7.线宽、间隔规定：-根据电流、信号速度和PCB层数等因素，合理决定线宽和线距；-涂阻焊层的孔内径要适应最小焊盘直径；8.焊盘过孔相关规范：-不得将NC、不焊接引脚和地板连接到焊盘；-必需焊接的引脚应通至PCB底面或RX焊盘，不得配通至其他焊盘。
二、PCB设计的安规原则1.电源输入与保护：-保证电流符合设计要求，在输入端添加过压、过流、短路等保护电路。
2.信号线与地线的安全：-信号线与地线应保持一定距离，以避免干扰和电磁辐射；-尽量避免使用跳线。
3.防静电保护：-添加ESD保护电路，提高抗静电能力；-配置合适的接地网络，减少静电影响。
4.温度管理：-避免过大的电流密度，以减少热量；-根据散热要求设计散热装置。
5.安全封装：-选择符合安全认证标准的元器件封装；-避免封装错误和元器件方向错误。
PCB线路板设计规范
PCB线路板设计规范PCB线路板设计规范是为了确保电路板的性能、可靠性和可制造性而制定的一系列规则和要求。
遵循这些规范可以提高电路板的质量，减少故障率，优化设计和制造过程，使电路板能够更好地满足设计要求。
以下是PCB线路板设计规范的一些主要方面：1.外形尺寸和形状：电路板的外形尺寸和形状应符合设计要求，并适合安装在相应的应用设备中。
在设计过程中应注意尺寸的准确性和稳定性，避免设计过大或过小的尺寸。
2.电路板层布局：电路板的层布局应根据电路设计要求来确定。
在布局过程中，应将元件、信号线和电源线等布置在合适的层中，以避免互相干扰。
同时，还应根据电路的复杂程度和频率要求来确定电路板的层数。
3.电路布线规则：电路板的布线应遵循一定的规则，如信号线与电源线的间距、信号线的阻抗控制等。
布线规则的遵循可以减少信号串扰和噪音干扰，提高信号质量和抗干扰能力。
4.元件布置规则：电路板上各个元件的布置应符合一定的规则，如元件之间的间距、元件与边界的距离等。
元件布置规则的遵循可以方便焊接和维修，避免元件之间的相互干扰和短路等问题。
5.焊盘和焊接规则：电路板上焊接点的设计应符合一定的规则，如焊盘大小、已焊盘的间距等。
焊盘的设计合理与否直接影响到焊接质量和可靠性。
同时，还应注意焊接工艺的要求，如正确选择焊接材料、焊接温度和焊接时间等。
6.电源布局和分离规则：电路板上各个电源的布局应合理，避免互相干扰。
同时，还应根据电路的功耗和电流要求来确定电源的容量和类型，保证供电的稳定性和可靠性。
7.防护和绝缘规则：电路板的防护和绝缘要求是确保电路板安全运行的关键。
设计时应注意电路板的防尘、防潮、防静电等问题，并采取必要的安全措施，如绝缘层的加工、防火阻燃材料的选择等。
8.环境适应性和可靠性要求：电路板的环境适应性和可靠性要求是根据实际应用环境和可靠性要求来制定的。
设计时应考虑电路板的工作温度范围、振动和冲击等因素，并采取必要的措施，如选择适应性材料和加强电路板的结构，以提高电路板的可靠性。
画pcb要注意的点
画pcb要注意的点
在设计和绘制PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）时，有许多重要的注意事项需要考虑，以确保最终的电路板能够正常工
作并符合预期的性能要求。
以下是一些关于画PCB时需要注意的重点：
1. 确保电路板尺寸和布局合适：在设计PCB时，首先要确保电
路板的尺寸和布局能够容纳所有的元件和连接线路，同时要考虑到
电路板的外部尺寸和形状，以确保适配于最终的应用环境。
2. 确保元件布局合理：在布局元件时，要注意避免元件之间的
干扰和干扰，尽量使元件之间的距离足够远，以减少电磁干扰和串
扰的影响。
3. 确保连接线路设计合理：连接线路的设计要考虑到信号传输
的稳定性和可靠性，要避免过长的连接线路和过多的转弯，以减少
信号衰减和延迟。
4. 确保地线和电源线的设计：地线和电源线是PCB设计中非常
重要的部分，要确保地线和电源线的布局合理，避免出现地回路和
电源噪声的问题。
5. 确保PCB层间连接设计：在多层PCB设计中，要注意层间连
接的设计，确保信号传输的稳定性和可靠性，同时要避免层间连接
导致的信号干扰和串扰。
6. 确保元件焊接质量：在焊接元件时，要确保焊接质量良好，
避免出现焊接不良和短路的问题，以确保电路板的正常工作。
7. 确保PCB的阻抗匹配：在高频电路设计中，要注意PCB的阻抗匹配，确保信号传输的稳定性和可靠性。
总的来说，设计和绘制PCB时需要综合考虑电路布局、元件布局、连接线路设计、地线和电源线设计、层间连接设计、元件焊接质量和阻抗匹配等方面的因素，以确保最终的电路板能够正常工作并符合预期的性能要求。
电路板级可靠性设计
电路板级可靠性设计首先，单板级可靠性设计主要涉及以下几个方面：1.PCB设计：PCB布局布线时需要考虑信号的传输延迟、阻抗匹配、信号干扰等问题。
合理地规划电路板上各部件的位置，减少信号路径长度，避免信号的串扰和时钟偏移。
2.信号完整性：考虑信号电平、噪声容限、抗干扰能力等因素，选择合适的信号传输方式和阻抗匹配方式，确保信号在电路板上的可靠传输。
3.温度控制：电路板在工作时会产生一定的热量，如果温度过高，会加速电子元器件老化和损坏。
因此，设计时需要考虑散热问题，合理配置散热器件和散热结构，以确保电路板的工作温度在可接受的范围内。
4.电源稳定性：电路板的正常工作需要稳定的电源供应，对电源进行合理设计和滤波，确保电压、电流的稳定性和纹波小，避免因电源问题导致的系统故障。
其次，元器件级可靠性设计主要考虑以下几个方面：1.元器件可靠性选型：根据产品的设计要求和使用环境条件，选择具有高可靠性的元器件。
对于关键元器件，选择经过认证的品牌和供应商，以确保其质量和可靠性。
2.元器件布局：在元器件布局时，避免高功耗元器件过度集中，均匀分布在电路板上，以均衡热量和电磁辐射，提高整体的可靠性。
3.元器件寿命评估：通过对元器件的寿命特性进行评估和测试，了解元器件的寿命和可靠性，从而判断其使用寿命是否能满足产品的需求。
4.环境适应性测试：通过对元器件进行环境适应性测试，检测其在不同的温度、湿度、震动等环境条件下的可靠性和稳定性，判断其在实际使用中的可靠性。
总的来说，电路板级可靠性设计需要从单板和元器件两个层面进行综合考虑。
通过合理的PCB设计、信号完整性的保证、温度控制和电源稳定性的优化，以及元器件的可靠性选型、布局和寿命评估等策略，可以提高电路板的可靠性，确保产品的质量和可靠性，满足用户的需求。
PCB印制电路板设计技术要求
PCB印制电路板设计技术要求PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）是电子设备中用于支持和连接各种电子组件的基础元件。
设计一块高质量、可靠的PCB是保证电子设备性能和稳定性的重要步骤。
下面将介绍一些PCB设计的技术要求。
1.元件布局和定位：元件布局和定位是PCB设计的基础，正确的元件布局和定位对于电路的性能和布线的可靠性至关重要。
布局应该将元件放置在合适的位置，以便于信号的流通和热量的散发。
元件之间的间距应当适中，以便于布线并避免电磁干扰。
元件的定位应当准确，确保其与元件的连接点对齐。
2.布线规则和长度匹配：布线是PCB设计中最重要的环节之一，良好的布线能够保证电路的稳定性和性能。
布线规则包括信号层与电源层的分割、信号线与电源线的分离、地线的铺设等。
布线中还需进行长度匹配，即保持关键信号线的长度一致，以确保信号的同步传输和稳定性。
3.层次划分和层间连接：在设计复杂的PCB时，为了提高布线的效率和可靠性，可以采用多层PCB设计。
层次划分可以根据信号和电源的分布情况，将信号层、地层、电源层等划分到不同的PCB层次中。
层间连接则通过过孔（Via）进行，通过过孔将不同PCB层次之间的信号连接起来。
4.PCB尺寸和形状：PCB的尺寸和形状应当满足设备的要求，并考虑到制造和装配的限制。
PCB尺寸的选择应当充分考虑元件的布局、线路的布线以及设备的外形和空间要求。
同时，不规则形状的PCB设计也会增加制造的复杂度和成本，因此应当尽可能选择规整的形状。
5.阻抗控制和信号完整性：在高速数字电路和射频电路设计中，阻抗控制和信号完整性非常重要。
在布线过程中，应当通过调整信号线的宽度和间距，以及信号层和地层的分布，来实现所需要的阻抗匹配。
同时，需要采取一些措施来减少或避免信号的串扰和噪声。
6.焊盘和焊接技术：在PCB设计中，焊盘和焊接技术的合理选择对于元件的连接和电路的稳定性至关重要。
焊盘的形状和尺寸应当根据元件的引脚形态和间距进行设计，以保证焊接的可靠性。
PCB板的注意事项
PCB板的注意事项PCB板（Printed Circuit Board，印刷电路板）是电子设备中一种重要的组成部分，用于连接电子元件并提供电气连接。
在设计和制造PCB板的过程中，需要注意以下几个方面。
1.PCB板绝缘和耐压：PCB板应具有良好的绝缘和耐压性能，以确保电路之间不会发生漏电或短路。
在设计与制造过程中，应选用合适的基板材料，并注意绝缘层的设计和制造过程中的绝缘措施。
2.PCB板布线：在进行PCB板的布线设计时，应遵守信号完整性原则，将高频、低频、模拟和数字信号隔离，减少信号干扰。
合理布线并设置适当的层次结构，以实现电路的稳定性和可靠性。
3.PCB板引脚设计：4.PCB板的散热设计：PCB板在工作过程中会产生一定的热量，因此需要进行合理的散热设计。
通过增加散热片、增加通风孔等方式，提高PCB板的散热性能，保证电子设备的正常工作。
5.PCB板的阻抗控制：在高频率或高速数字电路设计中，保持PCB板的阻抗一致是非常重要的。
必要时，应使用阻抗匹配电路来保证信号的传输质量和稳定性。
6.PCB板的电磁兼容性：7.PCB板的尺寸和厚度：设计和制造PCB板时，应根据具体需求确定合适的尺寸和厚度。
考虑到装配和组装的方便性，合理选择厚度和大小，并注意到电子设备的物理空间限制。
8.PCB板的可靠性：在设计和制造PCB板时，应尽量避免热应力、机械应力和化学应力对电路的影响。
合理选择材料和工艺，进行严格的质量控制和可靠性测试，以确保PCB板的可靠性和稳定性。
9.PCB板的标志和标识：在PCB板的制造过程中，应正确标注元器件的位置、焊盘、引脚和信号名称等信息。
通过准确的标志和标识，方便后续的组装和维护工作。
10.PCB板的高级功能设计：针对一些特殊要求，如可屏蔽、防潮、高速传输等功能，需要进行相应的设计和制造。
根据不同的需求，选择合适的特殊工艺和制造工艺。
综上所述，PCB板设计和制造需要注意绝缘和耐压、布线、引脚设计、散热、阻抗控制、电磁兼容性、尺寸和厚度、可靠性、标志和标识以及高级功能设计等方面的问题。
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6.7 PCB接地
号的 λ/20=23.4cm）
多点接地方式:PCB与机箱
在任意方向上，PCB与机箱接地点之间的距离不能超过λ/20（64MHz信
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6.7 PCB接地
差
最好（但减少了信号线的数目）
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6.7 PCB接地
多点接地方式:PCB内部
湖泽式多点接地
单面PCB多点接地
双面PCB多点接地
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6.7 PCB接地
时钟产生电路的局部屏蔽(续)
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6.7 PCB接地
地线网格
与大面积铜箔相比，铜
箔网格的附着力更高，否 则铜箔受热可能膨胀脱 落，但需均匀分布
任何钻孔需离板边1mm以上，以防破孔 SMD与DIP的元件至少需有1mm的距离 双面摆件时，背面SMD与DIP元件孔之间至少需有2mm的距离 元件距离板边至少要有5mm以上的距离
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多点接地方式:PCB与机箱(续)
PCB与机箱间多点接地实例：计算机主板
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6.7 PCB接地
保护环和填充地
对于敏感元件和I/O端口使用保护环和填充地，保护环应单点接地
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6.7 PCB接地
数模混合电路:分板
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6.7 PCB接地
复杂电路的地线
电压、电流差别大的器件尽量远离，以避免产生干扰甚至打火
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51
6.7 PCB接地
放大器输入信号的接地:问题
放大器板
较差：输入信号地线接到放 大器PCB板地线的任意一点
输入信号
设备机壳 放大器板 差：输入信号接到设备机 壳地
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6.7 PCB接地
放大器输出信号的接地:对策
输出信号地线直接接到PCB的输入端地线，但仍然存在PCB到供电单元PSU的 公共阻抗R ，适合较大电流输出 s
输出信号地线直接接到供电单元PSU的地线端，彻底消除公共阻抗R ，适合很大电 s 流输出
6.7 PCB接地
低频单点接地
数模混合电路:分区
全局单点接地
Noisy Analog
在任意一个方向上,垂直地线与水 平地线至少每隔6cm连接一次(双 面板则搁一个过孔)
Digital
高频多点接地
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6.7 PCB接地
焊盘的接地方式
好处是可防止产生虚焊点量，因 为焊接时热量不会很快地被散发 掉。缺点是增加了工作时的热 阻，而且增加了地平面的不连续 性，不利于电磁兼容
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6.7 PCB接地
过孔导致的信号环路
好
差
接地面上尽量少开过孔，空隙也要尽可能地少
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6.7 PCB接地
4层PCB板20H原则应用实例
20H原则:实例
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43
6.7 PCB接地
时钟产生电路的局部屏蔽
在时钟产生电路铺设接地敷铜面，以减少对周边电路的电磁干扰
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40
6.7 PCB接地
PCB接口的排布
所有信号线与地线的间距不要超
过13mm
对于特别敏感且较长的信号线，
应每隔一定间隔与其地线对调
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6.7 PCB接地
PCB接口的排布(续)
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对策
48
6.7 PCB接地
信号线不要跨越隔离槽
错误
正确
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输入信号
输入信号 放大器板
设备机壳 最差：输入信 号接到外部地
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6.7 PCB接地
放大器输入信号的接地:对策
放大器板
输入信号
输入信号地线接到放大器输入端地线
输入信号
放大器板
采用差分方式放大，消除共模干扰
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6.7 PCB接地
放大器输出信号的接地:问题
放大器输出接地回路与输入接地回路之间有公共阻抗Rs 放大器输入电压Vin 放大器实际输入电压Vin’=Vin-(Iout·Rs)
频率及增加防振能力
对称（差分，桥式）电路的元器件尽量对称排列，使分布参数对称
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6.6 PCB布局
防止连接器插拔时产生的应力损坏器件
SMD元件的布局
经常插拔器件或板边连接器周围3mm范围内尽量不布置SMD，以
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6.7 PCB接地
20H原则:规则
电源 / 地平面边缘附近的 射频电流很强，易对周 边形成辐射干扰
电源层比地层内缩 20H （ H 为 电源层与地层之间的距离）， 可有效抑制边缘辐射（约可降 低70％左右）
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6.7 PCB接地
过孔导致的信号环路(续1)
差
过孔布置的 两种方案 好
等效电路
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6.7 PCB接地
导电岛(Island)
不要出现悬浮的导电岛，若为散热与屏蔽，应接地
6.6 PCB布局
微电子器件在整机中的位置
远离易出现高温或者高耗能的器件（大电阻、散热器等） 远离易出现高压、高频和浪涌干扰的设备（电动机、变压器
等）
远离易积累灰尘、异物的区域 远离易形成静电的地方（如操作人员可直接触摸到的地方，
金属物体等）
发热量大的器件尽可能靠近容易散热的表面 尽量减少连线、接触点的数目（尽量不采用IC座，尽量采用
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较好
较差
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6.7 PCB接地
地线的走法
网状地线：高频数字电路
梳状地线：低频模拟电路
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