你学会了吗？元器件布局装配原则（1）

来源：罗姆半导体社区

元器件布局装配原则（一）

电子设备是由元器件、组件、连线及零部件等组装而成，只有通过合理的布局、妥善安排其位置，才能有利于保证技术指标的实现，并使其稳定可靠地工作。在电子设备电路单元中，元器件的位置安排称为元器件布局；电子设备内组件位置的安排及元器件、机械零部件的位置安排，统称为布局。各组件、元器件之间的各种导线的连接与走向安排，称为布线。 布局与布线直接影响电子设备的性能、组装工艺。

一、元器件的布局原则

1、元器件的布局原则

电子设备、组件中元器件的布局，应遵循以下原则。

元器件布局应保证电性能指标的实现

电性能一般是指：频率特性、信号失真、增益、工作稳定性、相位移、噪声电平、效率等有关指标，具体要随电路不同而异。元器件布局对电性能有较大影响，如低频电路在高增益时，布局不当会产生寄生反馈使输出信号失真或工作不稳定；又如高频装置中布局不当会增大分布参数（分布电容、接线电感、接地阻抗等），使电路参数改变，带来不良后果；而对数字电路而言，如布局不当会引起波形畸变，产生不利影响。如果在元器件布局时，注意电场、磁场的感应影响、并将电、磁感应降低到最低限度，就能够减少上述不良现象的产生，否则应采取屏蔽和隔离措施。

元器件的安装

元器件的位置安装和放置方向，以及元器件之间的距离，都直接影响着连线长度和敷设路径，导线长度和布线的合理性也影响其分布参数和电磁感应，最终将影响电路性能。因此元器件布局时应考虑到布线，做到相互照顾。

元器件的布局

元器件布局应考虑使安装结构紧凑，重量分布均衡，排列有序、有利于结构设计。

目前电子设备向小型化、微型化发展，要求结构紧凑，提高组装密度。因此在元器件布局时，应精心考虑，巧妙安排，在各方面要求兼顾的条件下，力求提高组装密度，以缩小整机尺寸。 此外，在布局时还应考虑元器件的重量均衡，力求降低重心；同时应做到元器件排列有序、层次分明，便于查找和维修。所有这些都应有利于结构设计，便于装配和调试。

元器件布局应有利于散热和耐冲击振动

高温对大多数元器件，特别是半导体器件影响较大，对温度敏感的元器件影响更大，在布局时要有利于散热，严格按照第２ 章中有关热设计的要求布置。有些元器件耐冲击振动能力较差，或冲击振动对其工作性能有较大影响，在布局时应充分注意防振和耐振问题。

2、元器件布局时的排列方法和要求

电路元器件成直线排列的优点是：

电路的输入级和输出级距离较远，减少了输入与输出之间的寄生反馈（寄生耦合）。

各级电路的地电流主要在本级范围内流动，减少了级间的地电流窜扰。

便于各级电路的屏蔽和隔离。必须指出，在按直线布局时，应使各级电路之间有足够的距离，使前后级电路能很好地衔接，并应注意引脚方向，使连线最短。对于集成电路块，与之相连的元器件应布置在集成电路块相应的引线附近，其距离应稍近。

当电路中既有高电位元件又有低电位元件时，高电位元件布置在横轴上，而低电位元件布置在纵轴上，这样可以免除地电流窜流，减少高电位元件对低电位元件的干扰。

虽然采用印制电路板的电路单元，地电流影响不像采用金属底座的电路单元那样严重，但布局时也应采取直线布置，这样输入、输出远离，寄生反馈小，而且各级电路印制导线最短，可削弱耦合干扰。

注意各级电路、元器件、导线之间的相互影响

各级电路之间应留有适当的距离，并根据元器件尺寸合理安排，要注意前一级输出与后一级输入的衔接，尽量将小型元器件直接跨接在电路之间，较重较大的元器件可以从电路中拉出来另行安装，并用导线连入电路。

具有磁场的铁心器件、热敏元件，高压元件，应正确放置，最好远离其他元件，以免元器件之间产生干扰。

对高频电路为了减少分布参数的影响，相近元器件最好不要平行排列，其引线也不要平行，可互相交错排列（如一个直立，另一个卧倒）。

排列元器件时，应注意其接地方法和接地点

如果用金属底座安装元器件，最好在底下表面敷设几根粗铜线作地线，地线应热浸锡后焊在底座中央（注意每根粗铜线必须与底座焊牢）。要接地元器件接地时，应选取最短的路径就近焊在粗铜地线上。 如果大型元器件安装在其他金属构件上，应单独敷设地线，不能利用金属构件做地线。

在金属底座和金属构件上安装元器件时，应留有足够的安装空间，以便装拆。

如采用印制电路板安装元器件，各接地元器件要就近布置在地线附近，可根据情况采用一点接地和就近接地。

在元器件布局时应满足电路元器件的特殊要求

对于热敏元器件和发热量大的元器件，在布局时应注意其热干扰，可采取热隔离或散热措施；对需要屏蔽的电路和元器件，布局时应留有安装屏蔽结构的空间。

对推挽电路、桥式电路或其他要求电性能对称的电路，排列元器件时应注意做到结构对称，即做到元器件位置对称，连线对称，使电路的分布参数尽可能一致。

1700V全SiC功率模块“BSM250D17P2E004”

概要：

近年来，由于SiC产品的节能效果优异，以1200V耐压为主的SiC产品在汽车和工业设备等领域的应用日益广泛。随着各种应用的多功能化和高性能化发展，系统呈高电压化发展趋势，1700V耐压产品的需求日益旺盛。然而，受可靠性等因素影响，迟迟难以推出相应产品，所以1700V耐压的产品一般使用IGBT。

在这种背景下，ROHM面向以户外发电系统和充放电测试仪等评估装置为首的工业设备用电源的逆变器和转换器，开发出实现业界顶级可靠性的额定值保证1700V 250A的全SiC功率模块“BSM250D17P2E004”，这个新产品不仅继承了1200V耐压产品中深获好评的节能性能，还进一步提高了可靠性。

此次新开发的模块采用新涂覆材料和新工艺方法，成功地预防了绝缘击穿，并抑制了漏电流的增加。在高温高湿反偏试验（HV-H3TRB）中，实现了极高的可靠性，超过1,000小时也未发生绝缘击穿现象。从此，在高温高湿度环境下也可以安心地处理1700V的高耐压了。

另外，模块中采用了ROHM产的SiC MOSFET和SiC肖特基势垒二极管（SBD），通过优化模块内部结构，使导通电阻性能比与同等SiC产品优异10％，非常有助于应用进一步节能。

本模块已于2018年10月开始投入量产。前期工序的生产基地为ROHM Apollo CO., LTD.（日本福冈），后期工序的生产基地为ROHM总部工厂（日本京都）。

未来，ROHM不仅会继续扩充让客户安心使用的产品阵容，还会配备可轻松测试SiC模块的评估板等，以进一步满足日益扩大的市场需求。

特点：

1．在高温高湿环境下确保业界顶级的可靠性

通过采用新涂覆材料作为芯片的保护对策，并引进新工艺方法，使新模块通过了HV-H3TRB高温高湿反偏试验，从而使1700V耐压的产品得以成功走向市场。

比如在高温高湿反偏试验中，比较对象IGBT模块在1,000小时以内发生了引发故障的绝缘击穿，而BSM250D17P2E004在85℃／85%的高温高湿环境下，即使施加1360V达1,000小时以上，仍然无故障，表现出极高的可靠性。

2．优异的导通电阻性能，有助于设备进一步节能

新模块中使用的是ROHM产的SiC SBD和SiC MOSFET。通过SiC SBD和SiC MOSFET的最佳组合配置，使导通电阻低于同等普通产品10%，这将非常有助于应用进一步节能。

审核编辑黄昊宇