电路板板卡元件布局和安装设计要点

time : 2020-08-11 11:19       浣滆咃細鍑′嚎pcb

印制电路板(Printed Circuit Board)的设计中除了硬件工程师做的原理图设计、pcb工程师做的布局、分层及布线设计外,结构工程师不仅要在设计一开始就参与进来,并且要对板卡尺寸、形状、安装方式、安装孔位置及数量等进行规划和约束,形成图纸文件,与硬件工程师和pcb工程师输出的板卡设计文件互为输入条件文件,设计过程中反复迭代,直至最终确定板卡的投产版本文件。
此过程中的一些设计要点总结如下:
板卡尺寸和形状
板卡的尺寸由两方面因素确定,一是设备整机的尺寸大小;二是板卡功能原理设计,例如一个板卡要实现某种功能,就需要一定数量和种类的元器件,那么这些元器件的大小尺寸就对板卡尺寸提了一个基本的要求,板卡尺寸小了就放不下这些元器件。
板卡的形状,如果有标准要求,就按标准来,例如标准VPX总线的3U插板尺寸为100mm*160mm,6U插板尺寸为233.35mm*160mm等。如果是非标的板卡,那么板卡形状可以综合机箱或冷板的形状来确定。
安装孔
安装孔尽量均匀布置,一般孔间距设计为40mm左右,目的是为了提高板卡刚度及受力均匀。
连接器、导向套/销位置
板卡与母板或背板对插的连接器,其位置要根据相关的标准来放置。如果连接器本身不带有导向装置,需要在子板和背板上分别设计导向装置。例如cpci连接器自带有导向装置,vpx连接器没有导向装置。
对外连接器位置及安装
板卡引出的对外接口连接器位置,要看a.连接器自身的大小尺寸,b.机箱壁厚。机箱在此处的局部壁厚还要考虑连接器插头和插座对插的间距要求。
连接器的安装要看其本身是否自带有安装支架和安装孔,如果没有,结构上要设计一个安装支架,目的是a.固定连接器,b.作为连接器焊接的工装,保证其焊接高度的精度。
连接器的间距要考虑插上插头时不会干涉,并且留有一定的操作空间。连接器放置时,尽量使1管脚方向统一。
板卡上电源插座的位置
板卡上设计电源插座一般是两个目的,一类是作为单板调试的电源输入,另一类是给散热风机提供电源。
结构上要考虑电源插座的位置,一般是放置在板边,如果板卡的散热方式是安装整体的冷板,那么要考虑电源插座在冷板对应处要开避让孔。如果调试电源插座在板卡正面不好布置,可以要求硬件工程师将其放置在板卡背面。风机的电源插座就靠近风机位置就可以。
电路板
板卡定位孔
如果板卡安装精度要求非常高,可以在板卡上设计结构的定位孔,可不必做金属化焊盘要求。
器件限高要求
板卡上的某些区域如果有元器件高度限制要求,要在图纸中一并标注,比如自制非标助拔器的行程区域内,器件高度不得与助拔器手柄干涉。
板上插座需要冷板开孔的,开孔尺寸是否太大,是否影响到冷板加强筋布置。
元器件位置除了电气上留安全距离,还要考虑元器件点胶的位置,特别考虑胶的流动性,不要覆盖到安装孔的焊盘及其它与结构有搭接面的区域。
板卡上是否有线缆,如有线缆则需要在板上预留绑扎孔,并且要考虑线缆的折弯半径,走线是否顺畅,是否与其他元器件有干涉,线缆的长度是否预留装拆的余量等。
发热量大的器件要靠近散热路径的冷端放置,pcb布局评审时,要重点考虑散热。
尽量用表贴器件,提高板卡的抗力学性能。
铺铜要求,例如板卡两侧安装冷板的区域,铺铜率是影响板卡平面方向导热系数的重要因素。
板厚要求,标准插板厚度一般为1.6mm;非标板卡厚度综合板卡层数和板卡大小而定。
禁布要求,与结构件搭接的区域;安装孔要求金属焊盘的尺寸要大于平垫圈的外径等。