在物聯網終端設備的設計中，低功耗性能直接影響產品的續航能力和用戶體驗。作為核心硬件，PCBA的電源管理模塊設計尤為關鍵，尤其是電源管理芯片（PMIC）的布局與布線直接影響系統能效。深圳PCBA加工廠-1943科技從PCBA加工和SMT貼片工藝的角度，探討如何通過優化PMIC布局與布線實現低功耗目標。
1. PMIC布局優化原則
在PCBA設計階段，PMIC的布局需遵循以下原則：
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縮短高電流路徑：PMIC的輸入/輸出端應盡可能靠近電源如電池和負載電路，減少走線電阻和寄生電感，降低功率損耗。例如，在SMT貼片環節，需確保PMIC與濾波電容、電感等器件的距離控制在5mm以內。
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分區布局與熱管理：將PMIC布置在PCBA散熱較好的區域如遠離發熱元件，并通過銅箔或散熱過孔提升熱傳導效率。SMT貼片時，需注意焊盤與散熱層的連接可靠性，避免虛焊導致溫升異常。
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避免敏感信號干擾：PMIC的反饋信號線需遠離高頻信號線如RF模塊，必要時采用屏蔽層或地平面隔離，減少噪聲對電源穩定性的影響。
2. 布線設計的關鍵技巧
合理的布線設計可顯著降低動態功耗和靜態漏電流：
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電源層與地平面設計：采用多層板時，為PMIC分配獨立的電源層和地平面，降低阻抗并增強抗干擾能力。在SMT貼片加工中，需確保電源層與PMIC焊盤的連接完整性，避免因阻焊層開窗不良導致接觸問題。
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優化電源環路面積：縮小PMIC輸入/輸出端的電流環路面積，例如采用星型拓撲布線，減少電磁輻射和耦合噪聲。對于高頻開關電源，需通過仿真工具驗證環路穩定性。
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去耦電容的合理配置：在PMIC的電源引腳附近放置多層陶瓷電容（MLCC），優先選擇0402或0603封裝，以適配SMT貼片機的精度要求。同時，高頻去耦電容（如0.1μF）需直接連接至芯片引腳，而非通過過孔引接。
3. 與SMT貼片工藝的協同設計
PCBA加工中的SMT貼片工藝直接影響PMIC的焊接質量和電氣性能：
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焊盤設計與鋼網開口：PMIC的QFN或BGA封裝焊盤需嚴格按照IPC標準設計，避免焊錫不足或橋接。鋼網開口比例建議為1:0.8，確保錫膏量既能滿足焊接強度，又不會溢出。
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元件間距與組裝密度：在布局時需預留足夠的返修空間，避免PMIC周圍的高密度元件影響SMT貼片機的貼裝精度。例如，PMIC與相鄰元件的間距建議大于1.5mm。
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工藝驗證與測試：在PCBA加工完成后，需通過紅外熱成像儀檢測PMIC的工作溫度，并通過電源完整性測試（如紋波、瞬態響應）驗證低功耗設計的有效性。
4. 低功耗物聯網終端的實現
某智能傳感器廠商在設計NB-IoT終端時，通過優化PMIC布局與布線，將整機待機功耗從12μA降至6μA。其關鍵措施包括：
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采用4層板設計，為PMIC分配獨立電源層；
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在SMT貼片環節使用高精度錫膏印刷機，確保去耦電容的焊接可靠性；
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通過DFM（可制造性設計）工具檢查PMIC區域的散熱過孔與焊盤間距，避免加工缺陷。
結語
物聯網終端PCBA的低功耗設計需要從電路設計、布局布線與制造工藝多維度協同。通過優化PMIC的布局、降低布線阻抗，并結合SMT貼片工藝的精細化控制，可顯著提升電源管理效率，延長設備續航能力。隨著PCBA加工技術的進步（如高密度互聯HDI板），電源管理模塊的設計將向更高集成度與更低功耗方向持續演進。
因設備、物料、生產工藝等不同因素，內容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識，歡迎訪問深圳PCBA加工廠-1943科技。
2024-04-26
