PCB设计的布局要点合集

PCB设计的布局要点合集

在PCB设计过程中，除了电路设计本身，还需要充分考虑机械结构因素。本文将详细介绍PCB设计中需要考虑的机械结构要点，包括尺寸和形状、固定方式、结构支撑、接口位置、特殊器件安装、散热设计等多个方面。

1. 尺寸和形状

PCB的尺寸和形状应该与机械结构相适应，以确保良好的安装和稳定性。需要考虑机械壳体的尺寸、形状以及可用空间来确定PCB的尺寸和形状。特别是一些异形PCB，需要考虑一些特殊的形状要求。例如，下图中每个按键都需要与结构位置匹配。其难度不在于电路本身，而在于结构的配合关系。

2. 尺寸评估和设计

有时候，有时间和条件做3D的评估，有时候，需要做仔细的尺寸评估和设计，不然加工回来PCB不能与结构件配合就导致改板。需要评估的内容包括：

• 电路板和外壳的配合关系
• 需要外露或者通过结构件进行接触的按键、摇杆、LED灯的位置和高度
• 天线的安装
• 背板和面板连接器的高度和尺寸
• PCB外形轮廓尺寸，包括结构所需的倒角、凸凹槽、内部开窗等信息
• PCB板厚度，常用的厚度有1mm、1.6mm、2mm、2.4mm规格。单独列出来是因为厚度是直接参与到结构设计的叠加累计尺寸当中，需要重视。厚度与层数有一定的关系，与PCB的强度有关，与PCB的重量有关，层叠设计有关，也与结构的需求有关。

对于复杂的设备，还需要考虑PCB之外的线束，例如无人机、机器人、汽车等，对于PCB设计来说就需要考虑接口位置，走线的走向，走线带来的电磁干扰的问题。

3. 固定方式

考虑PCB在机械结构中的固定方式，如螺丝、卡槽或者夹持装置。确保PCB的布局和尺寸能够适应这些固定方式，并且能够保持稳固的连接。PCB结构图，应标明外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布线区等相关尺寸。

我们需要检查PCB安装孔位，是否与结构件匹配。同时需要知道PCB的安装和定位的原理，不能盲目的依赖结构数据。同时需要考虑安装后的板卡器件相互之间的间距，要考虑器件尺寸的公差。

4. 结构支撑

在PCB设计中考虑机械结构对于PCB的支撑需求。为了避免PCB在机械振动或冲击下产生变形或断裂，可以在布局中添加支撑结构或者增加固定点。特别是尺寸比较大的电路板，需要安装加固金属条，甚至底部全部是金属加固。同时，需要考虑按电路板安装，插拔，电路板安装散热器、子板的时候所承受的应力。

5. 接口位置

合理安排PCB上的连接器和接口位置，使其与机械结构的外部接口对应，并且方便连接和维护。确保连接器的位置易于访问，并且不会受到机械结构的阻挡。

6. 外部接口器件的位置和外形

LED的位置；网口、串口；光口；电源开关；电源插座；复位按键；背板连接器；导套、导销；USB。外形一般在3D设计的时候，就会把接口零件模型组装到PCB，一起投影到DXF文档，同时提供定位参考点。

7. 特殊器件的安装需求

特殊器件的安装要求，例如摄像头、陀螺仪传感器、ToF等器件可能需要有安装位置的特定要求。图是一块电路板在总体设计过程中考虑结构干涉、电路板安装、天线安装的示意图。

8. 考虑干涉

例如下图中，miniPCIe下方，需要考虑子板的bottom面的器件高度，在子板安装之后与主板的Top面器件是否可能干涉，在考虑干涉的时候，需要用器件尺寸的最大公差。

9. 散热设计

考虑机械结构对于PCB散热的影响。确保PCB布局不会被机械结构封闭而导致散热不良。可以通过增加散热孔或者考虑散热器的安装位置来改善散热性能。

10. 电磁干扰（EMI）

机械结构可能会影响PCB的电磁干扰特性。避免将敏感信号线路布置在靠近机械结构的区域，以减少外部干扰的影响。

11. 防水防尘

根据机械结构的防水防尘需求，采取相应的措施来保护PCB，如密封垫、防水涂层等。确保PCB布局符合相应的防护等级标准。

12. 重心平衡

如果机械结构需要平衡，确保PCB的布局不会导致不均匀的重心分布，从而影响设备的稳定性和安全性。

综上所述，机械结构设计与PCB布局密切相关，需要在设计过程中充分考虑机械结构对于PCB布局的影响，并采取相应的措施来保证设备的性能和可靠性。