印制電路板(PrintedCircuitBoard)的設計中除了硬件工程師做的原理圖設計、pcb工程師做的布局、分層及布線設計外,結構工程師不僅要在設計一開始就參與進來,并且要對板卡尺寸、形狀、安裝方式、安裝孔位置及數量等進行規劃和約束,形成圖紙文件,與硬件工程師和pcb工程師輸出的板卡設計文件互為輸入條件文件,設計過程中反復迭代,直至最終確定板卡的投產版本文件。
此過程中的一些設計要點總結如下:
板卡尺寸和形狀
板卡的尺寸由兩方面因素確定,一是設備整機的尺寸大?。欢前蹇üδ茉碓O計,例如一個板卡要實現某種功能,就需要一定數量和種類的元器件,那么這些元器件的大小尺寸就對板卡尺寸提了一個基本的要求,板卡尺寸小了就放不下這些元器件。
板卡的形狀,如果有標準要求,就按標準來,例如標準VPX總線的3U插板尺寸為100mm*160mm,6U插板尺寸為233.35mm*160mm等。如果是非標的板卡,那么板卡形狀可以綜合機箱或冷板的形狀來確定。
安裝孔
安裝孔盡量均勻布置,一般孔間距設計為40mm左右,目的是為了提高板卡剛度及受力均勻。
連接器、導向套/銷位置
板卡與母板或背板對插的連接器,其位置要根據相關的標準來放置。如果連接器本身不帶有導向裝置,需要在子板和背板上分別設計導向裝置。例如cpci連接器自帶有導向裝置,vpx連接器沒有導向裝置。
對外連接器位置及安裝
板卡引出的對外接口連接器位置,要看a.連接器自身的大小尺寸,b.機箱壁厚。機箱在此處的局部壁厚還要考慮連接器插頭和插座對插的間距要求。
連接器的安裝要看其本身是否自帶有安裝支架和安裝孔,如果沒有,結構上要設計一個安裝支架,目的是a.固定連接器,b.作為連接器焊接的工裝,保證其焊接高度的精度。
連接器的間距要考慮插上插頭時不會干涉,并且留有一定的操作空間。連接器放置時,盡量使1管腳方向統一。
板卡上電源插座的位置
板卡上設計電源插座一般是兩個目的,一類是作為單板調試的電源輸入,另一類是給散熱風機提供電源。
結構上要考慮電源插座的位置,一般是放置在板邊,如果板卡的散熱方式是安裝整體的冷板,那么要考慮電源插座在冷板對應處要開避讓孔。如果調試電源插座在板卡正面不好布置,可以要求硬件工程師將其放置在板卡背面。風機的電源插座就靠近風機位置就可以。
板卡定位孔
如果板卡安裝精度要求非常高,可以在板卡上設計結構的定位孔,可不必做金屬化焊盤要求。
器件限高要求
板卡上的某些區域如果有元器件高度限制要求,要在圖紙中一并標注,比如自制非標助拔器的行程區域內,器件高度不得與助拔器手柄干涉。
板上插座需要冷板開孔的,開孔尺寸是否太大,是否影響到冷板加強筋布置。
元器件位置除了電氣上留安全距離,還要考慮元器件點膠的位置,特別考慮膠的流動性,不要覆蓋到安裝孔的焊盤及其它與結構有搭接面的區域。
板卡上是否有線纜,如有線纜則需要在板上預留綁扎孔,并且要考慮線纜的折彎半徑,走線是否順暢,是否與其他元器件有干涉,線纜的長度是否預留裝拆的余量等。
發熱量大的器件要靠近散熱路徑的冷端放置,pcb布局評審時,要重點考慮散熱。
盡量用表貼器件,提高板卡的抗力學性能。
鋪銅要求,例如板卡兩側安裝冷板的區域,鋪銅率是影響板卡平面方向導熱系數的重要因素。
板厚要求,標準插板厚度一般為1.6mm;非標板卡厚度綜合板卡層數和板卡大小而定。
禁布要求,與結構件搭接的區域;安裝孔要求金屬焊盤的尺寸要大于平墊圈的外徑等。
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