一种PCB元器件通孔pin散热结构设计方法及系统与流程

本发明涉及pcb技术领域，特别涉及一种pcb元器件通孔pin散热结构设计方法。本发明还涉及一种pcb元器件通孔pin散热结构设计系统。

背景技术：

pcb板卡的设计研发是一个非常繁复的过程，设计过程中要兼顾到多方面的设计需求，比如si(signalintegrity，信号完整性)、pi需求(powerintegrity，电源完整性)、dfm(designformanufacturing，可制造性设计)需求、可组装性需求、散热需求、结构需求、自动化需求、可靠性需求等。其中，可制造性设计需求、可组装性需求、自动化需求是面向生产的，在设计pcb时要保证产品具有高效的生产效率，避免产生不良质量问题。对于pcb的可制造性设计需求，在pcb设计时通过dfm检查环节检查dfm问题。

dfm检查的重要检查项之一是通孔pin(管脚)的散热问题。一般的，通孔pin上不能连接超过三层以上的铜皮，而且每层铜皮都必须做花连接，防止因通孔pin上连接的导体层(如铜皮)太多，导致散热过快，造成虚焊。尤其是因为现在的人工成本太高，效率又低，机械化、自动化的波峰焊工艺被广泛应用，通孔pin的散热问题显得由为重要。对于部分smt阻容器件的pin而言，pin只有2个，且对称分布，在过回流焊工艺时，如果两个pin焊得高低不平或者敷铜量相差太大时，就会造成两个pin的受热不均匀，容易出现焊接不良，甚至器件的一端受应力而翘起来，产生“立碑”现象。

由于市场需求，高密度板卡、超大板卡的设计越来越多，几十层以上的板卡设计也越来越多，通孔pin不可多层连接的散热结构设计也越来越复杂。在现有技术中，只能通过人工针对性地对每个通孔pin进行修改，将超过连接层数的各层芯板处的通孔pin挨个挖空或修改。此种设计方法为单一重复性工作，需要人工进行大量重复性劳动，严重影响研发效率，且劳动负荷大。

因此，如何方便、快捷地实现通孔pin散热结构设计，降低劳动负荷，保证通孔pin散热性能满足dfm需求，是本领域技术人员面临的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种pcb元器件通孔pin散热结构设计方法，能够方便、快捷地实现通孔pin散热结构设计，降低劳动负荷，保证通孔pin散热性能满足dfm需求。本发明的另一目的是提供一种pcb元器件通孔pin散热结构设计系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种pcb元器件通孔pin散热结构设计方法，包括：

获取pcb上的各个通孔pin连接的芯板层数；

判断所述芯板层数是否大于最大许用连接层数，如果是，则将与所述通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板，其中，所述保留层芯板的层数小于或等于最大许用连接层数；

在各所述删除层芯板的通孔处设置散热封装，并在所述散热封装内于所述通孔的周向留出走线禁布环。

优选地，获取pcb上的各个通孔pin连接的芯板层数，具体包括：

沿厚度方向扫描pcb内结构，并获取pcb中各层芯板上的各个通孔pin的连接状态，再统计与各个所述通孔pin相连的芯板层数。

优选地，将与所述通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板，具体包括：

将与所述通孔pin保持信号连接的各层芯板划分为保留层芯板，并将与所述通孔pin不产生信号连接的各层芯板划分为删除层芯板。

优选地，将与所述通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板，具体包括：

当所述通孔pin为接地pin时，任意选择其中与最大许用连接层数相同的芯板作为保留层芯板。

优选地，将与所述通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板，具体包括：

当所述通孔pin为接地pin时，选择接近表层芯板的若干层芯板作为保留层芯板。

优选地，还包括：

当所述通孔pin为smt器件pin时，在所述散热封装内于所述通孔的周向留出呈离散分布的若干块用于形成花焊盘的走线禁布区。

优选地，还包括：

当所述通孔pin为smt器件pin时，在位于表层的所述芯板表面铺设用于对所述通孔pin提高通流性能的导电皮。

本发明还提供一种pcb元器件通孔pin散热结构设计系统，包括：

芯板获取模块，用于获取pcb上的各个通孔pin连接的芯板层数；

芯板划分模块，用于判断所述芯板层数是否大于最大许用连接层数，如果是，则将与所述通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板，其中，所述保留层芯板的层数小于或等于最大许用连接层数；

封装设置模块，用于在各所述删除层芯板的通孔处设置散热封装，并在所述散热封装内于所述通孔的周向留出走线禁布环。

本发明所提供的pcb元器件通孔pin散热结构设计方法，主要包括三个步骤。其中，第一步中，考虑到pcb为多层复合板设计，pcb由多层芯板压装组成，在pcb上安装的各个器件的通孔pin分别连接到不同的通孔，而每个通孔pin都有对应的连接芯板，因此，本步骤的主要内容为获取pcb上的各个通孔pin连接的芯板层数。在第二步中，每个通孔pin连接的芯板层数都有各自对应的最大许用连接层数，本步骤的主要内容为根据第一步的获取信息判断芯板层数是否大于最大许用连接层数，如果是，则说明与对应的通孔pin相连的芯板层数超标，会导致散热问题，此时将与对应的通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板；其中，保留层芯板的层数小于或等于最大许用连接层数，主要用于与对应的通孔pin保持连接；而剩余的其余芯板均为删除层芯板，主要用于与对应的通孔pin脱离连接。在第三步中，主要内容为在划分出的各个删除层芯板上，与通孔pin相对应的通孔位置处统一添加散热封装，同时在该散热封装内位于通孔的周向区域留出走线禁布环；其中，散热封装可在pcb设计工艺中对每个通孔进行统一添加，而走线禁布环为禁止走线的环形区域，即不存在导体层的区域。如此，本发明所提供的pcb元器件通孔pin散热结构设计方法，利用pcb设计工艺中的封装添加技术，在划分出的各层删除层芯板上统一添加散热封装，再利用各个散热封装内预设的走线禁布环对各层删除层芯板上的通孔周围空出无导体层区域，使得各个通孔pin只能与划分出的保留层芯板上的通孔处的导体层保持连接，从而确保与各个通孔pin相连的芯板层数处于最大许用连接层数以内，进而保证通孔pin散热性能满足dfm需求，相比于现有技术，本发明能够方便、快捷地实现通孔pin散热结构设计，降低人工劳动负荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的方法流程图。

图2为在删除层芯板上添加散热封装的结构示意图。

图3为在表层芯板上添加散热封装的结构示意图。

图4为在表层芯板上铺设导电皮的结构示意图。

图5为本发明所提供的一种具体实施方式的模块结构图。

其中，图2—图5中：

通孔pin—a，散热封装—b，走线禁布环—c，走线禁布区—d，导电皮—e，芯板获取模块—1，芯板划分模块—2，封装设置模块—3。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，pcb元器件通孔pin散热结构设计方法，主要包括三个步骤，分别为：

s1、获取pcb上的各个通孔pin连接的芯板层数；

s2、判断芯板层数是否大于最大许用连接层数，如果是，则将与通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板，其中，保留层芯板的层数小于或等于最大许用连接层数；

s3、在各删除层芯板的通孔处设置散热封装，并在散热封装内于通孔的周向留出走线禁布环。

其中，在步骤s1中，考虑到pcb为多层复合板设计，pcb由多层芯板压装组成，在pcb上安装的各个器件的通孔pin分别连接到不同的通孔，而每个通孔pin都有对应的连接芯板，因此，本步骤的主要内容为获取pcb上的各个通孔pin连接的芯板层数。

在步骤s2中，每个通孔pin连接的芯板层数都有各自对应的最大许用连接层数，本步骤的主要内容为根据第一步的获取信息判断芯板层数是否大于最大许用连接层数，如果是，则说明与对应的通孔pin相连的芯板层数超标，会导致散热问题，此时将与对应的通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板；其中，保留层芯板的层数小于或等于最大许用连接层数，主要用于与对应的通孔pin保持连接；而剩余的其余芯板均为删除层芯板，主要用于与对应的通孔pin脱离连接。

在步骤s3中，主要内容为在划分出的各个删除层芯板上，与通孔pin相对应的通孔位置处统一添加散热封装，同时在该散热封装内位于通孔的周向区域留出走线禁布环；其中，散热封装可在pcb设计工艺中对每个通孔进行统一添加，而走线禁布环为禁止走线的环形区域，即不存在导体层的区域。

如此，本实施例所提供的pcb元器件通孔pin散热结构设计方法，利用pcb设计工艺中的封装添加技术，在划分出的各层删除层芯板上统一添加散热封装，再利用各个散热封装内预设的走线禁布环对各层删除层芯板上的通孔周围空出无导体层区域，使得各个通孔pin只能与划分出的保留层芯板上的通孔处的导体层保持连接，从而确保与各个通孔pin相连的芯板层数处于最大许用连接层数以内，进而保证通孔pin散热性能满足dfm需求，相比于现有技术，本实施例能够方便、快捷地实现通孔pin散热结构设计，降低人工劳动负荷。

具体的，在步骤s1中，为方便地获取pcb上的各个通孔pin连接的芯板层数，首先可沿厚度方向扫描pcb的内部结构，从而获得当前pcb的各层芯板的具体参数，比如各层芯板上的通孔开设位置、开设数量、是否与器件pin相连等，从而从中获取pcb中各层芯板上的各个通孔pin的连接状态，最后再统计与各个通孔pin相连的芯板层数。

一般的，与各个通孔pin相连的芯板层数超过3层时，即可认定该通孔pin的连接芯板层数超标，即最大许用连接层数为3层，此时与该通孔pin相连的芯板上的导体层的面积过大，容易导致散热过快形成虚焊质量问题。当然，不同的通孔pin的最大许用连接层数可能不同。

此外，在步骤s2中，在划分各层芯板时，具体可将与通孔pin保持信号连接的各层芯板划分为保留层芯板，同时将与通孔pin不产生信号连接的各层芯板划分为删除层芯板。如此设置，各个保留层芯板均为与通孔pin具有功能联系的芯板，将其保留可保证pcb的功能不受到损失，比如具有供电功能的芯板需与电源pin保持电性连接，而各个删除层芯板上的导体层仅与通孔pin具有物理连接，将其连接去除后不会对pcb的功能造成影响。

需要说明的是，对各层芯板的划分依据，并不仅局限于上述方法，此外还可根据通孔pin与各层芯板的实际连接必要关系、具体连接位置等因素进行灵活划分。

进一步的，当通孔pin具体为接地pin时，由于通孔pin与任意一层芯板上的导体层保持电性连接时，通孔pin的属性均为接地属性，因此可任意选择若干层芯板作为保留层芯板，同时将其余层芯板作为删除层芯板。当然，保留层芯板的数量需要等于或小于该通孔pin的最大许用连接层数。

在另一实施例中，当通孔pin具体为接地pin时，为方便封装添加和加工制造，还可选择与表层芯板最接近的若干层芯板作为保留层芯板，比如可选接近pcb表面的前三层芯板作为保留层芯板，同时将其余层芯板作为删除层芯板。

当然，若通孔pin为普通信号pin时，由于普通信号pin一般仅连接一层芯板，因此无需对普通信号pin进行封装设计。

另外，考虑到当pcb上设置有smt器件时，其通孔pin只需与pcb表面相连即可，不涉及与多层芯板的连接，但由于smt器件的通孔pin在smt工艺中容易出现立碑现象，为此，在本实施例中，仅在位于表层的芯板表面与smt器件相连的通孔处添加散热封装，同时在该散热封装内位于通孔周向的区域留出若干块呈离散分布的走线禁布区，从而使得smt器件与pcb形成花焊盘连接。具体的，该走线禁布区可分别分布于通孔的四周角落位置处，并且走线禁布区的具体分布情况可随着smt器件的放置层面、放置位置、放置角度等自动调整。

进一步的，考虑到smt器件仅有两个pin，分别为电源pin和接地pin，而在实际设计时，容易出现电源pin或接地pin的走线太细，导致通流性能不足，影响pi性能的情况，针对此，本实施例还在位于表层的芯板表面铺设有导电皮，从而提高smt器件的两个pin的导电面积和通流性能，并使两个pin的导电面积趋于相等，保证相同的散热效率。

本实施例还提供一种pcb元器件通孔pin散热结构设计系统，主要包括芯板获取模块1、芯板划分模块2和封装设置模块3。其中，芯板获取模块1主要用于获取pcb上的各个通孔pin连接的芯板层数。芯板划分模块2主要用于判断芯板层数是否大于最大许用连接层数，如果是，则将与通孔pin相连的各层芯板划分为保留层芯板和删除层芯板，其中，保留层芯板的层数小于或等于最大许用连接层数。封装设置模块3主要用于在各删除层芯板的通孔处设置散热封装，并在散热封装内于通孔的周向留出走线禁布环。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。