在此,我们将着重阐述单面印刷电路板制造过程中的关键技术,即印制线路板上元器件的布局问题。事实上,这种元器件布局就是所谓的印制电路布局,总的来说,以下这些原则被视为一种标准:
1、在常规情况下,所有的元器件都应该被布置在印刷线路板的同一表面上,并且将那些标注了型号、规格及铭牌的元器件朝上放置,这样做既方便了后续的检查、加工、安装和维护工作。对于单面印刷板而言,元器件只能被安装在未覆铜箔的那一侧。若需进行绝缘处理,可以在元器件与印刷线路之间添加绝缘薄膜(可用照相底片替代),或者在元器件与印刷板之间预留出1至2毫米的空间。
2、在印刷板面上的元器件,应当尽可能地按照电路原理图的顺序呈直线排列,同时力求使电路布局紧凑、密集且整齐有序。此外,各级走线不应并行平行,尤其是在高频和宽带电路中,这一点显得尤为重要。
3、如果由于印刷板面的限制,无法在一块印刷板上安装下所有的电子元器件,或者为了达到屏蔽效果而必须将整个设备划分为若干块印刷板进行安装,那么就应该确保每个装配完成的印刷电路能够形成独立的功能,以便于单独进行调试、检修和维护。
4、为了减小体积或增强机械强度,可以在主印刷板之外额外安装一块甚至多块辅助底板。辅助底板可以由金属制成,也可以选择印刷板或绝缘板。将一些较为沉重的器件,例如变压器、扼流圈、大型电容器、继电器等,安装在辅助底板上,并通过附件进行紧固。
5、对于辐射电磁场较强的元件,以及电磁感应敏感度较高的元件,其安装位置应尽量避免彼此间产生互相影响。可以通过增大它们之间的间距,或者实施屏蔽措施来解决这个问题。元器件的放置方向应与相邻的印刷导线交叉,尤其是电感元件,更应格外重视防止电磁干扰的防范措施。
6、对于会产生热量的元器件,应优先考虑将其置于有利于散热的位置。必要时,可以单独设立散热器,以降低温度并减轻对周围元器件的影响。晶体管、整流元件的散热器,既可以直接安装在其外壳之上,也可以将散热器巧妙地固定在印刷板、机壳或机器底板上。对于大功率的电阻器,可以使用导热性能优良的1至3毫米厚度的铝板弯曲成圆形筒状,紧密贴合在电阻器的壳体上,并进行固定,从而实现有效的散热。
7、对于热敏元件,应尽量远离高温区域,或者采用隔离墙式的结构将热源与其分离开来,以避免受到发热元件的影响。
8、对于重量较大的元件,应尽量将其安放在印刷板上靠近固定端的位置,并降低重心,以提升机械强度和抗震、抗冲击能力,减少印刷板的负荷变形。
9、一般的元件可以直接焊接在印刷板上。然而,当元件的质量超过15克或体积超过27立方厘米时,便应考虑增加金属紧固件进行固定,以进一步提高其抗震、抗冲击能力。
10、为了确保电路性能的优良,元器件应遵循平行或垂直排列原则,力求美观大方且有条理。在一般的设计情况下,我们并不建议元件出现重叠现象,若出于节省版面空间的需要而不得不采用重叠形式,则须借助机械支持结构加以锁定,以策安全。
11、接地线(公共线)一般被禁止构成完整的电路循环,这是为了防止电路可能出现的自动激发现象。
12、对于那些功耗较大的集成电路原件以及大中型功率晶体管、电阻器等,我们应该将其安置于易于散热的区域,并且与其他元器件保持一定的间距,以确保良好的热传导效果。
13、对于那些需要通过印刷接口与外部电路相连接的元器件,特别是那些产生大电流信号或者重要脉冲的集成电路模块,我们应当尽可能地将它们安排在靠近插头的板面位置,以便于操作和维护。
14、对于时钟脉冲发生器及其他信号源电路,在布局规划过程中,我们应充分考虑到预留足够的安装空间,以降低对其他电路的干扰影响。
15、对于安装在振动设备上的电子电路,印制板上的元器件轴向应与设备的主要振动方向保持一致,以减少因振动带来的不良影响。
16、为了提升设备的整体可靠性,我们应尽量减少整个装置中所使用的印刷插件与插座间的接触点数量、底板连接线以及焊接点的数量。当一块较大的印制板足以满足需求时,我们不应选择将其分割成两块或多块较小的板子。
确定印制板尺寸的方法如下:首先,将所有计划安装在同一块印制板上的集成块和其他元器件按照布局要求依次排列在一张白纸上。在排列过程中,需随时根据实际情况调整元器件的位置,使得最终形成的印制板长宽比例能够符合或接近实际需求。同时,各元器件之间应留出一定的间隙,通常为5至15毫米,对于有特殊要求的电路,间隙宽度可以适当放宽。过窄的间隙不利于元器件的散热,也给后期的调试和维修工作带来不便;过大的间隙则会导致印制板尺寸过大,从而增加由印制导线电阻、分布电容和电感等因素引发的干扰。待所有元器件均已摆放完成后,即可初步估算出印制板的大致尺寸。如果实际形成的印制板长宽比例与实际需求存在差异,我们可以在不改变原有布局的基础上,对长宽尺寸进行适当的微调。