对于任何电子产品，无论是复杂的移动电话还是任何其他简单的低成本电子玩具，印刷电路板（PCB）都是必不可少的组件。在产品开发周期中，设计成本管理是一个大问题，PCB是BOM上最被忽略且成本最高的组件。PCB的成本比电路中使用的任何其他组件高得多，因此减小PCB的尺寸不仅会减小我们产品的尺寸，而且在大多数情况下也会降低生产成本。但是，在电子产品生产中，如何减小PCB的尺寸是一个复杂的问题，因为PCB的尺寸取决于一些因素，并且有其局限性。在本文中，我们将介绍减小PCB尺寸的设计技术 通过比较权衡和可能的解决方案。
多层印刷电路板，可减少走线空间和元件间距
印刷电路板上的主要空间由布线占据。原型阶段，无论何时测试电路，都使用一层或最多双层PCB板。但是，在大多数情况下，电路是使用SMD（表面贴装器件）制成的，这迫使设计人员使用双层电路板。将电路板设计成双层可以打开所有组件的表面通道，并提供用于布线的电路板空间。如果将板层增加的程度超过两层（例如四层或六层），则可以再次增加板表面空间。但是，这有一个缺点。如果使用两层，四层甚至更多层设计电路板，则会在电路的测试，维修和返工方面带来巨大的复杂性。
因此，只有在原型阶段对板进行了良好测试的情况下，多层（主要是四层）才是可能的。除了板子尺寸以外，设计时间也比在更大的单层或双层板上设计相同电路要短得多。
通常，电源走线和接地回路路径填充层被标识为高电流路径，因此它们需要较厚的走线。这些高走线可以在顶部或底层布线，低电流路径或信号层可以用作四层PCB的内部层。下图显示了4层PCB。
但是，存在一些通用的权衡。多层PCB的成本高于单层板。因此，在将单层或双层板更改为四层PCB之前，必须先计算成本目的。但是增加层数可能会极大地改变电路板的尺寸。
通过更改铜厚度来管理散热
PCB在大电流电路设计中非常有用，这就是PCB中的热管理。当高电流流过PCB走线时，会增加散热并在路径上产生电阻。但是，除了用于管理大电流路径的专用粗线以外，PCB的主要优点是可以创建PCB散热器。因此，如果电路设计将大量的PCB铜面积用于热管理或为大电流走线分配大量空间，则可以通过增加铜层厚度来缩小电路板尺寸。
根据IPC2221A，设计人员应为所需电流路径使用最小走线宽度，但应考虑总走线面积。通常，PCB的铜层厚度通常为1Oz（35um）。但是铜的厚度可以增加。因此，通过使用简单的数学运算，将厚度加倍至2Oz（70um）可以将走线尺寸减小为相同电流容量的一半。除此之外，2Oz的铜厚度对于基于PCB的散热器也可能是有益的。还有更大的铜容量，范围从4Oz到10Oz。
因此，增加铜厚度可有效减小PCB尺寸。让我们看看这如何有效。下图是基于在线的计算器，用于计算PCB走线宽度。
流经走线的电流值为1A。铜的厚度设置为1 Oz（35 um）。在25摄氏度的环境温度下，走线上的温度升高将为10摄氏度。根据IPC2221A标准的走线宽度输出为-
现在，在相同的规格中，如果增加铜的厚度，则可以减小走线宽度。
所需的厚度仅为-
组件包装选择
元件选择是电路设计中的主要内容。电子产品中有相同但不同的封装组件。例如，可以在不同的封装中使用额定值为0.125瓦的简单电阻器，例如0402、0603、0805、1210等。
大多数时候，原型PCB使用较大的元件，这些元件使用0805或1210电阻器以及具有比一般电气间隙更高的间隙的非极化电容器，因为它们更易于操作，焊接，更换或测试。但是这种策略最终会占用大量的董事会空间。在生产阶段，可以将组件更换为具有相同额定值的较小封装，并可以压缩电路板空间。我们可以减小这些组件的包装尺寸。
但是情况是选择哪个包？使用小于0402的包装是不切实际的，因为可用于生产的标准拾放机可能会限制处理小于0402的SMD包装。
较小的组件的另一个缺点是额定功率。比0603更小的封装可以承受比0805或1210低得多的电流。因此，在选择合适的组件时需要仔细考虑。在这种情况下，每当较小的封装不能用于减小PCB尺寸时，就可以编辑封装尺寸并尽可能缩小元件焊盘。设计人员也许可以通过改变脚印来使事情更加紧凑。由于设计公差，可用的默认封装是一个通用封装，可以容纳任何版本的软件包。例如，0805封装的占用空间应使其可以覆盖0805的尽可能多的变化。由于制造能力的不同，会发生变化。不同的公司使用不同的生产机器，这些生产机器过去对于相同的0805封装具有不同的公差。因此，默认的封装占用空间略大于所需的占用空间。
可以使用特定组件的数据手册来手动编辑封装，并可以根据需要缩小焊盘的尺寸。
也可以通过使用基于SMD的电解电容器来缩小板的尺寸，因为它们的直径似乎小于具有相同额定值的通孔组件的直径。
新时代紧凑型连接器
另一个需要大量空间的组件是连接器。连接器占用较大的电路板空间，并且占位面积也使用较大直径的焊盘。如果电流和电压额定值允许，更改连接器类型可能非常有用。
连接器制造公司，例如Molex或Wurth Electronics或任何其他大公司，总是提供基于多个尺寸的相同类型的连接器。因此，选择合适的尺寸可以节省成本和电路板空间。
电阻网络
主要基于微控制器的设计中，始终需要串联传递电阻来保护微控制器免于流过IO引脚的大电流。因此，需要使用8个以上的电阻器，有时需要16个以上的电阻器作为串联通过电阻器。如此众多的电阻器会在PCB中增加更多的空间。通过使用电阻器网络可以解决此问题。一个简单的基于1210封装的电阻器网络可以节省4个或6个电阻器的空间。下图是1206封装中的5电阻。
堆叠式包装而不是标准包装
有许多设计需要多个晶体管或什至两个以上的MOSFET用于不同目的。与使用堆叠式封装相比，增加单个晶体管或Mosfet可能会占用更多空间。
在单个软件包中有多种使用多个组件的选项。例如，还提供双Mosfet或四MOSFET封装，这些封装仅占用一个Mosfet的空间，并且可以节省大量的电路板空间。
这些技巧几乎可以应用于所有组件。这将导致较小的电路板空间，而加分点是，有时这些组件的成本低于使用单个组件的成本。
以上几点是减小PCB尺寸的可能方法。但是，成本，复杂度与PCB尺寸的关系总是存在一些与决策相关的关键权衡。人们需要选择取决于目标应用或特定目标电路设计的确切路径。