手机PCB布局与布线方案探讨.docx
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1、PCBLAYOUT目附A.是为PCB设计者提供必须遵照的规则和约定。B.提高PCB设计质量和设计效率。提高PCB的可生产性、可测试、可维护性PCB设计最大的特点:集成度高,集成了ABB,DBB,JPEG和PMIJ给LayoUt带来:“217Hz”noise问题;电源,数字和模拟部分的互相干扰问题;更复杂的EMI/EMC问题;第一节:设计任务受理APCB设计申请流程当硬件项目人员需要进行PCB设计时,须在(PCB设计投板申请表中提出投板申请,并经其项目经理和计划处同意后,流程状态抵达指定於JPCB设计部门审批,此时硬件项目人员须准备好如下资料: 通过评审H勺,完全对的H勺原理图,包括纸面文献和电
2、子件; 带有MRPII元件编码时正式的BOM; PCB构造图,应标明外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、严禁布线区等有关尺寸; 对于新器件,即无MRPn编码的器件,需要提供封装资料; 以上资料经指定的PCB设计部门审批合格并指定PCB设计者后方可开始PCB设计。B.理解设计规定并制定设计计划 仔细审读原理图,理解电路的工作条件。如模拟电路的工作频率,数字电路的工作速度等与布线规定有关的要素。理解电路的基本功能、在系统中的!作用等有关问题。 在与原理图设计者充足交流的基础上,确认板上的关键网络,如电源、时钟、高速总线等,理解其布线规定。理解板上H勺高速器件及其布线规定。 根据硬件原理
3、图设计规范的I规定,对原理图进行规范性审查。 对于原理图中不符合硬件原理图设计规范的地方,要明确指出,并积极协助原理图设计者进行修改。 在与原理图设计者交流H勺基础上制定出单板的PCB设计计划,填写设计登记表,计划要包括设计过程中原理图输入、布局完毕、布线完毕、信号完整性分析、光绘完毕等关键检查点的时间规定。设计计划应由PCB设计者和原理图设计者双方签字承认。 必要时,设计计划应征得上级主管的同意。第二节:设计过程A.创立网络表 网络表是原理图与PCB的接口文献,PCB设计人员应根据所用FI勺原理图和PCB设计工具口勺特性,选用对时的网络表格式,创立符合规定的网络表。 创立网络表的过程中,应根
4、据原理图设计工具的特性,积极协助原理图设计者排除错误。保证网络表的对的性和完整性。 确定器件於J封装(PCBFOOTPRINT). 创立PCB板根据单板构造图或对应H勺原则板框,创立PCB设计文献:注意对的选定单板坐标原点的位置,原点日勺设置原则:1 .单板左边和下边的延长线交汇点。2 .单板左下角的第一种焊盘。板框四面倒圆角,倒角半径5mm。特殊状况参照构造设计规定。B.布局 根据构造图设置板框尺寸,按构造要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件,并给这些器件赋予不可移动属性。按工艺设计规范的规定进行尺寸标注。 根据构造图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的严禁布线区、严禁布局区域。根据某些元
5、件的特殊规定,设置严禁布线区。 综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。加工工艺的优选次序为:元件面单面贴装元件面贴、插混装(元件面插装焊接面贴装一次波峰成型)双面贴装元件面贴插混装、焊接面贴装。但对小而薄的特点,单板H勺组装形式般为双面全SMD。组装形式示意图PCB设计特性I、单面全SMD,HIid仅一面装有SMDIL双面全SMD.1111M.I一.I1.lUA/B面装有SMDIIk单面元件混装仅A面装有元件,既有SMD又有THC匚IV、A面元件混装B面仅贴简单SMDL.2HA面混装,B面仅装简朴SMD,LJUV、A面插件B面仅贴筒单SMDdA面装THC,B面仅装简朴SMD注:简朴SMD
6、CHlP、SOT、引线中心距不小于Imm的SOPC布局操作的基本原则1 .遵照“先大后小,先难后易”的布置原则,即重要的单元电路、关键元器件应当优先布局.2 .布局中应参照原理框图,根据单板的主信号流向规律安排重要元器件.3 .布局应尽量湎足如下规定:总的连线尽量短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流,低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;富频信号与低频信号分开;富频元器件时间隔要充足.4 .相似构造电路部分,尽量采用“对称式”原则布局;5 .按照均匀分布、重心平衡、版面美观的原则优化布局;6 .器件布局栅格口勺设置,一般IC器件布局时,栅格应为50700mil,小型表面安装
7、器件,如表面贴装元件布局时,栅格设置应不少于25mil7 .如有特殊布局规定,应双方沟通后确定。8 .同类型插装元器件在X或丫方向上应朝一种方向放置。同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或丫方向上保持一致,便于生产和检查。9 .发热元件要般应均匀分布,以利于单板和整机的散热,除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。10 .元器件的排列要便于调试和维修,亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。11 .需用波峰焊工艺生产的单板,其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。当安装孔需要接地时,应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。焊接面的贴装元件采用波峰焊接生
8、产工艺时,阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直,阻排及SoP(PlN间距不小于等于1.27mm)元器件轴向与传送方向平行;PlN间距不不小于1.27mm(50mil肥IC、SOJ、PLCC.QFP等有源元件防止用波峰焊焊接。对于板元器件的间距提议按照如下原则设计(其中间隙指不一样元器件最小间隙含焊盘间的间隙或元件体间隙)。a) PLCC.QFP、SOP各自之间和互相之间间隙20.5mm(20mil)ob) PLCCQFP、SOP与ChiP、SoT之间间隙20.3mm(12mil).C)Chip、SoT各自之间和互相之间的间隙20.3mm(12mil)0.7mm(28mil)。0.7mm的间隙作为
9、点胶边.假如有位置相邻的多种BGA元件,则点胶边的位置应一致。e) PLCC表面贴转接插座与其他元器件的间隙20.5mm(20mil)。D表面贴片连接器与连接器之间的间隙20.5mm(20mil)og)元件到金边距离应当在O.5mm(20mil)以上。h)元件到拼板分离边需不小于Imm(4OmiI)以上。(特殊元件除外,如耳机,底部连接器等)i)后备电池如需手工焊接,其引脚周围应留出可以用电烙铁手工焊接的空间,一般引脚一侧应至少留出2mm的空白区域,同步旁边不能有较高的元器件,见图。rr.Ed后备电池一侧引脚与元器件最小距离要求12 .IC去偶电容的布局要尽量靠近ICH勺电源管脚,并使之与电源
10、和地之间形成H勺同路最短。13 .元件布局时,应合适考虑使用同一种电源口勺器件尽量放在一起,以便于未来的电源分隔。14 .用于阻抗匹配目的阻容器件的布局,要根据其属性合理布置。15 .串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端,距离一般不超过500mil.16 .匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端与终端,对于多负载In终端匹配一定要在信号的最远端匹配。17 .布局完毕后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的对的性,并且确认单板、主板和接插件的信号对应关系,经确认无误后方可开始布线。PCB设计布局原则: 器件集中/隔离原则 保持不一样部分信号的回路的畅通和相对独立 器件布局与信号走向考虑以电
11、路板及器件外形轮廓为设计出发点,有如下两种自然的信号走向:a.从天线开始,经由接受机到基带器件,此为接受通路;b.从基带器件开始,经由发射机再到天线,此为发射通路。根据这两种自然的信号流向来确定初始的器件布局,可以粗略地将重要的RF器件沿着代表着RX和TX的两条信号走向线摆放,以便之后的布线更清晰直接。各大重要器件之间要留有足够的空间来摆放周围辅助之用的小器件(诸如电阻、电容、电感、二三极管等)及有关走线之用。假如板上增长了周围器件或者出于保护最高优先级口勺走线考虑,也许需要对重要器件的摆放作某些轻微H勺挪动,要不停调整器件位置、方向及RF连接位置以防止RF走线的交叉。假如交叉走线确实无法防止
12、,最佳是让它们90度垂直交叉,并且这些射频走线一定要用微带线或者带状线。在增长走线细节的同步,要持续地微调器件布局,直到获得一种比较合适的布局安排,所有的元件都在指定的空间内,关键信号线有个很好的安排,敏感线路与其他也许的干扰源或者干扰线路有足够大的隔离等等。图1.1是MTK的一种参照布局安排。 RF部分日勺器件摆放请参照提供的参照设计。尤其注意滤波器、开关、隔离器等器件的位置。将收发电路功能块电路分开,并采用屏蔽盖屏蔽。 布局保证RF走线尽量短,并且不要有交叉;大功率线(PA输出和从开关到天线的连线)优先级更高; RF电路集中在一种区域内并采用屏蔽构造,减小对外辐射和加强抗干扰能力,在里,用
13、以加强隔离保护的屏蔽区域一般包括Rx,Tx,及基带(包括数字IC,电源管理IC)等部分。屏蔽框的焊接走线规定在PCB板外层上,沿着屏蔽框的轮廓走,线宽敞概是框壁厚的数倍,并且要有足够多的接地孔直接接到主地。此外,屏蔽框焊接走线要与被屏蔽区域内的器件及走线保持足够Fl勺安全距离 FEM要和天线端、PA靠近,保证比较小的插入损耗 13MHzTCXO远离天线口和接受前端匹配电路。 滤波电路要紧靠需滤波的IC引脚VCXCg=QLHIJ国-L债母。二版IKl 5 W WIgASs B wrMwMwaMW21IR Ea=BHasL二JLm J L3ans 项 3la3 二口BB2 BB flash(MCP
14、)同BB,以及其他总线设备的相对位置尽量按推荐的,保证BB到flash(MCP)的走线最顺畅; 晶振必须放在离芯片近来的地方,但不要放在靠近板边的地方,包括13M(26M)32.768K。 基带处理芯片及外部MEMORY尽量靠近,并采用屏蔽盖屏蔽。屏蔽盖H勺焊接线H勺宽度视屏蔽盖厚度而定,但至少0.8mm,元器件距离屏蔽盖的焊接线距离至少0.3mm,同步要考虑器件的!高度与否超过屏蔽盖。3 电源(VBAT、LDO) 电源VBAT和LDc)输出线上的电容尽量靠近对应的管腿; 芯片电源的滤波电容必须放在芯片PIN旁边,例如AVDDVBo、AVDDVBAVDDBB、AVDDAUXAVDD36、VBA
15、T.VDD、VDDl0、VMEM.DVDD3V、V28、VDDNF、VLCD等等。4 EMI/ESD BB周围器件(尤其是模拟部分)要严格按照参照设计 FPC的EMI器件尽量靠近connector; ESD器件要就近摆放 元器件与元器件外框边缘的距离不小于0.25mm,一般至少为0.3mm,元器件距板边的距离至少0.3mm以上,构造定位器件除外升压电路,音频电路、FPC远离天线,充电电路远离RF、AUdiO以及其他敏感电路。AUDIO部分滤波电路的输入输出级应当互相隔离,不能有耦合C.设置布线约束条件1.汇报设计参数布局基本确定后,应用PCB设计工具的记录功能,汇报网络数量,网络密度,平均管脚
16、密度等基本参数,以便确定所需要的信号布线层数。信号层数确实定可参照如下经验数据Pin密度信号层数板层数1.0以上220.64.0240.4-0.6460.3-0.4680.2-0.381214注:PlN密度B定义为:板面积(平方英寸)/(板上管脚总数/14)布线层数H勺详细确定还要考虑单板的可靠性规定,信号的工作速度,制导致本和交货期等原因。2布线层设置 PCB的叠层安排需要考虑如下几种内容: 介质材料(介电常数) 整个PCB板厚 金属层数 每层金属层的厚度 金属层之间的介质厚度 赋于各金属层H勺电气功能分派MTK日勺参照叠层设计如图L2所示:Stacfor、ITKBBC?hip4L6L(1+
17、N+1)8L (1+N+1)Mt6205MT6217Vrr6219MT6226:Vrr6227MT6228MT6229LsiyerOefiiiitioiiSU (l-22-77-Zl-S)(BTG/S I(BTP)S ILl xCaOBMOBtBt1-2:TB*acoIono y tr acoLGoml IIIQIL4: Pove (Aulio Ciace)L5: Auli tBaa: Ci,uiibilBvPowa,L4: Keyp3tiKoypacl *rccHI) tvat1.1 zC,oBnouMtL2TacoIomoy trncoL3:Grottaid lnncL4: PoveLS:
18、 Alic tBaAcaL.6:Cin|iiimt/u trncrS 1.2叠层分配及各层功能定义BnBoat/ no t nuMTK射频走线:阻抗控制传播线连接射频信号源与负载H勺走线,其特性阻抗标称值为50欧。在PCB中,50QH勺传播线用如下两种技术实现:微带线:走线布在PCB最外层,以其下面整个地平面为参照地,并且周围被大面积的地所包围。带状线:走线布在PCB内层,相邻的上下地平面均为其参照地,并且周围被大面积的地所包围。50走线参照设计如下:线宽由PCB的叠层构造决定(某些参照值如下图所示)至少有两倍线宽的安全间距沿着其走线的周围要有足够多的接地孔。5ohmtrace依格决定trac
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