PCB設(shè)計(jì)要想好，基本流程少不了
[導(dǎo)讀]一般PCB基本設(shè)計(jì)流程如下：前期準(zhǔn)備→PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→導(dǎo)網(wǎng)表→規(guī)則設(shè)置→PCB布局→布線→布線優(yōu)化和絲印→網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查→輸出光繪→光繪審查→PCB制板生產(chǎn)/打樣資料→PCB板廠工程EQ確認(rèn)→貼片資料輸出→項(xiàng)目完成。
一般PCB基本設(shè)計(jì)流程如下：
前期準(zhǔn)備→PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→導(dǎo)網(wǎng)表→規(guī)則設(shè)置→PCB布局→布線→布線優(yōu)化和絲印→網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查→輸出光繪→光繪審查→PCB制板生產(chǎn)/打樣資料→PCB板廠工程EQ確認(rèn)→貼片資料輸出→項(xiàng)目完成。
1：前期準(zhǔn)備
這包括準(zhǔn)備封裝庫(kù)和原理圖。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前，首先要準(zhǔn)備好原理圖SCH的邏輯封裝和PCB的封裝庫(kù)。封裝庫(kù)可以PADS自帶的庫(kù)，但一般情況下很難找到合適的，最好是自己根據(jù)所選器件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸資料自己做封裝庫(kù)。原則上先做PCB的封裝庫(kù)，再做SCH的邏輯封裝。PCB的封裝庫(kù)要求較高，它直接影響板子的安裝；SCH的邏輯封裝要求相對(duì)比較松，只要注意定義好管腳屬性和與PCB封裝的對(duì)應(yīng)關(guān)系就行。PS：注意標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的隱藏管腳。之后就是原理圖的設(shè)計(jì)，做好后就準(zhǔn)備開(kāi)始做PCB設(shè)計(jì)了。
2：PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項(xiàng)機(jī)械定位，在PCB設(shè)計(jì)環(huán)境下繪制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開(kāi)關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。并充分考慮和確定布線區(qū)域和非布線區(qū)域（如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區(qū)域）。
3：導(dǎo)網(wǎng)表
導(dǎo)網(wǎng)表之前建議先導(dǎo)入板框。導(dǎo)入DXF格式的板框或emn格式的板框
4：規(guī)則設(shè)置
可以根據(jù)具體的PCB設(shè)計(jì)設(shè)置好合理的規(guī)則，我們所說(shuō)的規(guī)則就是PADS的約束管理器，通過(guò)約束管理器在設(shè)計(jì)流程中的任意一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行線寬和安全間距的約束，不符合約束的地方后續(xù)DRC檢測(cè)時(shí)，會(huì)用DRC Markers標(biāo)記出來(lái)。一般規(guī)則設(shè)置放在布局之前，是因?yàn)橛袝r(shí)在布局的時(shí)候就要完成一些fanout的工作，因此在fanout之前就要把規(guī)則設(shè)置好，當(dāng)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目較大時(shí)，可更高效的完成設(shè)計(jì)。 備注：設(shè)置規(guī)則是為了更好、更快的完成設(shè)計(jì)，換句話說(shuō)是為了方便設(shè)計(jì)者。 常規(guī)的設(shè)置有： 1. 普通信號(hào)的默認(rèn)線寬/線距。 2. 選擇和設(shè)置過(guò)孔 3. 重要信號(hào)和電源的線寬以及顏色設(shè)置。 4. 板層設(shè)置。
5：PCB布局
一般布局按如下原則進(jìn)行： （1） 按電氣性能合理分區(qū)，一般分為：數(shù)字電路區(qū)(即怕干擾、又產(chǎn)生干擾)、模擬電路區(qū)(怕干擾)、功率驅(qū)動(dòng)區(qū)（干擾源）； （2） 完成同一功能的電路，應(yīng)盡量靠近放置，并調(diào)整各元器件以保證連線最為簡(jiǎn)潔；同時(shí)，調(diào)整各功能塊間的相對(duì)位置使功能塊間的連線最簡(jiǎn)潔； （3） 對(duì)于質(zhì)量大的元器件應(yīng)考慮安裝位置和安裝強(qiáng)度；發(fā)熱元件應(yīng)與溫度敏感元件分開(kāi)放置，必要時(shí)還應(yīng)考慮熱對(duì)流措施； （4） I/O驅(qū)動(dòng)器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件； （5） 時(shí)鐘產(chǎn)生器（如：晶振或鐘振）要盡量靠近用到該時(shí)鐘的器件； （6） 在每個(gè)集成電路的電源輸入腳和地之間，需加一個(gè)去耦電容（一般采用高頻性能好的獨(dú)石電容）；電路板空間較密時(shí)，也可在幾個(gè)集成電路周圍加一個(gè)鉭電容。 （7） 繼電器線圈處要加放電二極管（1N4148即可）； （8） 布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉需要特別注意，在放置元器件時(shí)，一定要考慮元器件的實(shí)際尺寸大?。ㄋ济娣e和高度）、元器件之間的相對(duì)位置，以保證電路板的電氣性能和生產(chǎn)安裝的可行 性和便利性同時(shí)，應(yīng)該在保證上面原則能夠體現(xiàn)的前提下，適當(dāng)修改器件的擺放，使之整齊美觀，如同樣的器件要擺放整齊、方向一致，不能擺得“錯(cuò)落有致”。 這個(gè)步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度，所以一點(diǎn)要花大力氣去考慮。布局時(shí)，對(duì)不太肯定的地方可以先作初步布線，充分考慮。
6：布線
布線是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設(shè)計(jì)過(guò)程中，布線一般有這么三種境界的劃分： 首先是布通，這時(shí)PCB設(shè)計(jì)時(shí)的最基本的要求。如果線路都沒(méi)布通，搞得到處是飛線，那將是一塊不合格的板子，可以說(shuō)還沒(méi)入門。其次是電器性能的滿足。這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。這是在布通之后，認(rèn)真調(diào)整布線，使其能達(dá)到最佳的電器性能。 接著是美觀。假如你的布線布通了，也沒(méi)有什么影響電器性能的地方， 但是一眼看過(guò)去雜亂無(wú)章的，加上五彩繽紛、花花綠綠的，那就算你的電器性能怎么好，在別人眼里還是垃圾一塊。這樣給測(cè)試和維修帶來(lái)極大的不便。布線要整齊劃一，不能縱橫交錯(cuò)毫無(wú)章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個(gè)別要求的情況下實(shí)現(xiàn)，否則就是舍本逐末了。 布線時(shí)主要按以下原則進(jìn)行： （1） 一般情況下，首先應(yīng)對(duì)電源線和地線進(jìn)行布線，以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi)，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號(hào)線，通常信號(hào)線寬為：0.2～0.3mm（大約是8-12mil），最細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm（2-3mil），電源線一般為1.2～2.5mm（50-100mil）。對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路，即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用（模擬電路的地則不能這樣使用）。 （2） 預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線（如高頻線）進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 （3） 振蕩器外殼接地，時(shí)鐘線要盡量短，且不能引得到處都是。時(shí)鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積，而不應(yīng)該走其它信號(hào)線，以使周圍電場(chǎng)趨近于零； （4） 盡可能采用45°的折線布線，不可使用90°折線，以減小高頻信號(hào)的輻射；（要求高的線還要用雙弧線） （5） 任何信號(hào)線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)盡量?。恍盘?hào)線的過(guò)孔要盡量少； （6） 關(guān)鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護(hù)地。 （7） 通過(guò)扁平電纜傳送敏感信號(hào)和噪聲場(chǎng)帶信號(hào)時(shí)，要用“地線-信號(hào)-地線”的方式引出。 （8） 關(guān)鍵信號(hào)應(yīng)預(yù)留測(cè)試點(diǎn)，以方便生產(chǎn)和維修檢測(cè)用 （9） 原理圖布線完成后，應(yīng)對(duì)布線進(jìn)行優(yōu)化；同時(shí)，經(jīng)初步網(wǎng)絡(luò)檢查和DRC檢查無(wú)誤后，對(duì)未布線區(qū)域進(jìn)行地線填充，用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影澹娫?，地線各占用一層。 PCB布線工藝要求（可在規(guī)則中設(shè)置好） （1） 線 一般情況下，信號(hào)線寬為0.3mm(12mil)，電源線寬為0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil)；線與線之間和線與焊盤之間的距離大于等于0.33mm(13mil)，實(shí)際應(yīng)用中，條件允許時(shí)應(yīng)考慮加大距離； 布線密度較高時(shí)，可考慮（但不建議）采用IC腳間走兩根線，線的寬度為0.254mm(10mil)，線間距不小于0.254mm(10mil)。特殊情況下，當(dāng)器件管腳較密，寬度較窄時(shí)，可按適當(dāng)減小線寬和線間距。 （2） 焊盤（PAD） 焊盤（PAD）與過(guò)渡孔（VIA）的基本要求是：盤的直徑比孔的直徑要大于0.6mm；例如，通用插腳式電阻、電容和集成電路等，采用盤/孔尺寸1.6mm /0.8mm（63mil/32mil），插座、插針和二極管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際元件的尺寸來(lái)定，有條件時(shí)，可適當(dāng)加大焊盤尺寸； PCB板上設(shè)計(jì)的元件安裝孔徑應(yīng)比元件管腳的實(shí)際尺寸大0.2～0.4mm（8-16mil）左右。 （3） 過(guò)孔（VIA） 一般為1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)； 當(dāng)布線密度較高時(shí)，過(guò)孔尺寸可適當(dāng)減小，但不宜過(guò)小，可考慮采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。 （4） 焊盤、線、過(guò)孔的間距要求 PAD and VIA ：≥ 0.3mm（12mil） PAD and PAD ：≥ 0.3mm（12mil） PAD and TRACK ：≥ 0.3mm（12mil） TRACK and TRACK ：≥ 0.3mm（12mil） 密度較高時(shí)： PAD and VIA ：≥ 0.254mm（10mil） PAD and PAD ：≥ 0.254mm（10mil） PAD and TRACK ：≥ 0.254mm（10mil） TRACK and TRACK ：≥ 0.254mm（10mil）
7：布線優(yōu)化和絲印
“沒(méi)有最好的，只有更好的”！不管你怎么挖空心思的去設(shè)計(jì)，等你畫(huà)完之后，再去看一看，還是會(huì)覺(jué)得很多地方可以修改的。一般設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)是：優(yōu)化布線的時(shí)間是初次布線的時(shí)間的兩倍。感覺(jué)沒(méi)什么地方需要修改之后，就可以鋪銅了。鋪銅一般鋪地線（注意模擬地和數(shù)字地的分離），多層板時(shí)還可能需要鋪電源。時(shí)對(duì)于絲印，要注意不能被器件擋住或被過(guò)孔和焊盤去掉。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)正視元件面，底層的字應(yīng)做鏡像處理，以免混淆層面。8：網(wǎng)絡(luò)、DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查
出光繪之前，一般需要檢查，每個(gè)公司都會(huì)有自己的Check List，包含了原理、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)的要求。下面從軟件提供的兩個(gè)主要的檢查功能來(lái)進(jìn)行介紹。 DRC檢查：
9：輸出光繪
光繪輸出前需要保證單板是已經(jīng)完成并符合設(shè)計(jì)需求的最新版本，光繪輸出文件分別用于板廠制板、鋼網(wǎng)廠制鋼網(wǎng)、焊接廠制作工藝文件等。輸出的文件有（以四層板為例）： 1）. 布線層：指常規(guī)信號(hào)層，主要是布線。 命名為L(zhǎng)1,L2,L3,L4 ,其中L代表該走線層的層.
2）. 絲印層：指設(shè)計(jì)文件中為加工絲印提供信息的層面，通常頂層和底層都有器件或有標(biāo)識(shí)情況下，就會(huì)有頂層絲印和底層絲印。 命名：頂層命名為SILK_TOP ；底層命名為SILK_BOTTOM 。
3）. 阻焊層：指設(shè)計(jì)文件中為綠油涂布提供加工信息的層面。 命名：頂層命名為SOLD_TOP；底層命名為SOLD_BOTTOM。
4）. 鋼網(wǎng)層：指設(shè)計(jì)文件中為錫膏涂布提供加工信息的層面，通常在頂層和底層都有SMD器件情況下，就會(huì)有鋼網(wǎng)頂層和鋼網(wǎng)底層。 命名：頂層命名為PASTE_TOP ；底層命名為PASTE_BOTTOM。
5）. 鉆孔層(包含2個(gè)文件，NC DRILL數(shù)控鉆孔文件和DRILL DRAWING鉆孔圖） 分別命名為NC DRILL和DRILL DRAWING。
10：光繪審查
輸出光繪之后要進(jìn)行光繪檢視、Cam350開(kāi)短路等方面的檢查才能發(fā)至板廠制板，后期還需關(guān)注制板工程及問(wèn)題回復(fù)。
11：PCB制板資料（Gerber光繪資料+PCB制板要求+拼板圖）
12：PCB板廠工程EQ確認(rèn)（制板工程及問(wèn)題回復(fù)）.
13：PCBA貼片資料輸出（鋼網(wǎng)資料、貼片位號(hào)圖、元件坐標(biāo)文件）.
到這里一個(gè)項(xiàng)目的PCB設(shè)計(jì)所有工作流程就完成了
PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)非常細(xì)致的工作，所以設(shè)計(jì)時(shí)要極其細(xì)心和耐心，充分考慮各方面的因數(shù)，包括設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到生產(chǎn)裝配加工、后期便于維修等問(wèn)題。另外設(shè)計(jì)時(shí)養(yǎng)成一些好的工作習(xí)慣，會(huì)讓你的設(shè)計(jì)更合理，設(shè)計(jì)效率更高，生產(chǎn)更容易，性能更好。好的設(shè)計(jì)運(yùn)用到日常產(chǎn)品當(dāng)中，消費(fèi)者也會(huì)更加放心和信賴。 作者：玩轉(zhuǎn)PCB設(shè)計(jì) 來(lái)源：https://www.toutiao.com/i6883778983335461384/
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