重要要點

• 可能會影響組件放置的PCB占用空間的考慮

• 電氣和可制造性與PCB組件方向有關(guān)

• 在放置零件時使用PCB設(shè)計工具提供幫助

組件以不同方向緊密放置在電路板上

您是否曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)自己在單向道路上行駛方向錯誤？當您突然意識到自己的錯誤時，沒有什么比恐懼和尷尬更震撼了。朝錯誤的方向行駛肯定會給您和您的汽車造成困難，就像將零件指向錯誤的方向會在PCB設(shè)計中造成問題一樣。不，這些零件不會在交通事故中最終崩潰，但是它們的方向會影響電氣性能和電路板的可制造性。

一次，較舊電路板的電路速度較慢，這使PCB設(shè)計人員在如何放置元件方面有了更大的自由度。如果需要較長的走線來布線，則不必擔心。在當今的設(shè)計中，隨著更快的信號速度，電源完整性問題和散熱考慮，這種奢侈已不復(fù)存在。布局團隊在確定設(shè)計的PCB組件方向時必須同時考慮電氣性能和可制造性的需求。這里是對為什么如此重要的更仔細的研究。

放置元件的PCB庫注意事項

組件在電路板上的正確方向始于如何構(gòu)造組件覆蓋區(qū)。如果零件的制造不正確，則即使正確的零部件方向也將導(dǎo)致零件連接錯誤。交換極化部分上的兩個引腳非常容易，并且二極管的陰極和陽極也會經(jīng)常被誤解。有時，帶有多個插針的零件會在錯誤的位置放置插針一，否則其編號順序會全部亂序。

為避免這些問題，在制作PCB組件時，最好始終備有最新的數(shù)據(jù)表和零件信息。另一個有用的工具是正在使用的設(shè)計工具中的零件構(gòu)建向?qū)Ш蛯嵱贸绦颉?/span>如今，許多工具還具有與在線庫服務(wù)的連接，使您可以下載零件信息，包括原理圖符號，PCB封裝，3D步驟模型等。使用這些服務(wù)，您可以節(jié)省很多時間，這些時間通常用于圖書館工作。另一個好處是，這些模型中的大多數(shù)直接來自組件制造商，從而確保您在設(shè)計中使用的零件是正確的。

您還可以使用組件封裝來做一些事情，這將有助于零件在布局中的放置。如果可以的話，將標記放在組件的腳印上，并固定一個位置。這將有助于稍后在布局中將零件放置在正確的方向上，這對于電路板的最佳電氣性能至關(guān)重要，這將在后面看到。

使用外部庫瀏覽器將符號，封裝，數(shù)據(jù)表和圖像下載到設(shè)計中

PCB組件方向及其對電氣性能的影響

一次可以將電路板布置成其部件布置美觀，并且性能也一樣。但是，情況已不再如此。如今，PCB組件必須根據(jù)其功能放置在特定的分區(qū)中，以實現(xiàn)最佳性能。它們還必須正確定向，以滿足它們正在維修的信號或電源電路的需求。

高速信號

高速電路不只是單點對點連接。高速電路通常由多個網(wǎng)絡(luò)組成，這些網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成一條完整的信號路徑。例如，信號路徑可能始于信號源，然后經(jīng)過電阻，然后終止于其負載。因此，信號路徑由兩個帶有中間電阻的網(wǎng)絡(luò)組成，為了獲得最佳信號完整性，需要將兩個網(wǎng)絡(luò)都視為一個網(wǎng)絡(luò)。為此，必須對電阻器進行定向，以在信號路徑的兩個網(wǎng)絡(luò)之間提供最佳的連接。

高速路由還包括包含許多網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)存和數(shù)據(jù)總線。這些網(wǎng)絡(luò)不僅需要空間進行走線布線，而且還需要逸出通孔。這就要求連接到這些網(wǎng)絡(luò)的所有組件都朝著最佳方向定向，以實現(xiàn)盡可能短的走線路徑。同樣，作為阻抗控制網(wǎng)絡(luò)一部分的組件必須針對最短和最直接的連接進行定向，尤其是那些需要通過差分對進行布線的組件。

電源 

電源組件還必須經(jīng)過定向，以在放置期間獲得最佳的連接配置。為了降低電感和電阻以及在大電流電源走線中可能產(chǎn)生的噪聲，布線必須盡可能短且直接。這將需要非常緊密地放置電源部件，并可能需要某些異常的組件方向。此外，電源組件也應(yīng)全部放置在電路板的同一側(cè)，以幫助進行短而直接的布線。

滿足所有這些信號和電源完整性需求將需要對PCB組件進行一些創(chuàng)造性的布置。為了獲得最佳的信號和電源布線，其中一些部件可能最終必須以奇數(shù)角度而不是通常的90度增量進行定向。關(guān)鍵是在開始放置電路板之前，先與您的制造商聯(lián)系，以了解他們能做什么和不能做什么。

組件放置在不同的方向上，以保持走線盡可能短

可制造性和PCB組件方向

可制造性（DFM）規(guī)則設(shè)計的目標是提高PCB制造效率。這將減少錯誤和時間，從而減少開支。一些公司對電路板設(shè)計施加了嚴格的限制，以使所有無源組件的方向保持一致。這樣可以最大程度地減少組裝過程中旋轉(zhuǎn)這些較小零件所需的時間。盡管這似乎是一個小問題，但在構(gòu)建數(shù)千個板時會加起來，每個板上都有數(shù)百個這些無源組件。這是設(shè)計人員應(yīng)牢記的其他一些有關(guān)組件方向的基本制造規(guī)則。

自動化組裝

• 波峰焊：小心地將較小的兩腳組件的方向垂直于波峰通過的電路板方向。這樣，兩個引腳將被均勻地焊接。另外，請注意將較高的組件放置在較高的組件上，以使較小的組件進入波浪中。較高的組件可能會遮蓋較小的組件，并阻止其完全焊接。

• 回流焊：回流焊的主要問題是如何加熱零件。如果由于連接到一個引腳上的金屬過多而導(dǎo)致兩個引腳的組件被不平等地加熱，則該部件可能會更快地融化，從而朝另一側(cè)拉動。這可能會導(dǎo)致組件在制造錯誤中被豎立在一端，這種錯誤被稱為“墓碑”。為避免這種情況，零件的方向應(yīng)有所不同，或者兩個引腳之間的金屬連接要均等。

返工和測試

技術(shù)人員需要訪問電路板上的部件，以便在必要時進行調(diào)試和返工。如果組件的方向不是最佳，或者放置在難以到達的位置，這也會增加PCB制造的時間和成本。同樣，自動化測試將需要在測試點和組件與測試夾具的板邊緣之間留出特定的間隙。可能需要旋轉(zhuǎn)組件才能為其騰出更多空間。

在PCB布局中考慮組件方向時，要記住很多要求。幸運的是，您的設(shè)計工具可以為您提供很多幫助，我們將在接下來的內(nèi)容中進行介紹。

在Cadence的Allegro PCB編輯器中設(shè)置組件放置的間隙規(guī)則

使用PCB設(shè)計CAD工具幫助放置元件

CAD工具中內(nèi)置了許多不同的功能和實用程序，可幫助您確定PCB組件的方向，例如我們之前介紹的在線圖書館服務(wù)工具。只需更改凈色或其他布局參數(shù)也可以幫助簡化組件放置。對于需要在板上固定方向的零件，請注意限制其在放置時的旋轉(zhuǎn)能力。通常可以使用不同的工具參數(shù)進行設(shè)置。

盡可能使用設(shè)計規(guī)則和約束也很重要。完全設(shè)置好這些規(guī)則后，如果將違反間隙的零件放到另一個零件上，您將從CAD系統(tǒng)獲得在線警告。上圖顯示了如何在Cadence的Allegro PCB編輯器中為布局設(shè)置放置規(guī)則。在3D模式下查看電路板以檢查與設(shè)計中其他機械對象的間隙時，也會使用這些相同的規(guī)則。