机械结构设计与PCB布局密切相关,因为它们直接影响设备的性能和可靠性。以下是一些与机械结构设计相关的PCB布局要点: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。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。类似下图中,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。 有的时候我们有时间和条件做3D的评估,有的时候,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。 我们需要评估: ①电路板和外壳的配合关系 ②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。 ③天线的安装 ④背板和面板连接器的高度和尺寸 ⑤ 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。 ⑥PCB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。 ⑤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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 |