PCB設(shè)計(jì)工作指南與經(jīng)驗(yàn)分享

我們都習(xí)慣了在辦公室和辦公室外都必須遵守的政策和程序。準(zhǔn)則一詞通常用于描述這些內(nèi)容，并已成為一組嚴(yán)格的規(guī)則的同義詞，如果不遵循，則會(huì)引起負(fù)面后果。不過(guò)，有趣的是，指南還有另一個(gè)定義：“用于幫助過(guò)關(guān)者通過(guò)困難點(diǎn)或允許重行路線的繩索”。

在我看來(lái)，沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)則可以被認(rèn)為是積極和有益卻又不是那么嚴(yán)格的。指導(dǎo)方針是可以幫助我們?cè)诶щy情況下前進(jìn)的工具，或者在我們迷路時(shí)幫我們找到正確方向的工具。

設(shè)計(jì)印刷電路板是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，它可以幫助您找到所需的方法。應(yīng)該以特定的方式來(lái)創(chuàng)建原理圖，如何創(chuàng)建庫(kù)零件，如何放置和布線零部件以及最后如何生成制造輸出文件。這是一次可以消化的大量信息，但是如果按照一套有據(jù)可查的指南進(jìn)行布局，你可以更好地了解這個(gè)復(fù)雜的難題并解決它。

這是對(duì)你作為PCB設(shè)計(jì)師應(yīng)該了解的PCB設(shè)計(jì)指南，希望你可以從中獲得的幫助。

CAD庫(kù)的PCB設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

在開(kāi)始進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前，必須先有CAD庫(kù)零件才能在設(shè)計(jì)工具中工作。對(duì)于原理圖捕獲，這將意味著符號(hào)和組件信息以及仿真模型。對(duì)于布局，腳印或焊盤(pán)圖案中將包含PCB焊盤(pán)和組件信息。所有這些數(shù)據(jù)都可以從外部來(lái)源獲取或在內(nèi)部開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)部門(mén)通常會(huì)為這兩者提供指導(dǎo)。

對(duì)于內(nèi)部開(kāi)發(fā)的零件數(shù)據(jù)，要遵循一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如用于創(chuàng)建原理圖符號(hào)的 IEEE標(biāo)準(zhǔn)91 和用于創(chuàng)建PCB封裝的IPC標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)部門(mén)通常也有自己的內(nèi)部準(zhǔn)則。這些通常是指定信息，例如哪些CAD層將用于什么信息，以及公司在零件輪廓，文本和其他詳細(xì)信息上的偏好。通常也有關(guān)于零件檢查和驗(yàn)證的準(zhǔn)則。

原理圖創(chuàng)建準(zhǔn)則

庫(kù)準(zhǔn)備就緒后，PCB設(shè)計(jì)人員即可開(kāi)始進(jìn)行原理圖工作。為了確保所有原理圖具有相同的外觀，大多數(shù)公司將使用內(nèi)部起草準(zhǔn)則，通常包括以下內(nèi)容：

l原理圖圖紙尺寸。

l工作表邊框信息，例如公司徽標(biāo)，名稱(chēng)，地址，日期，零件號(hào)和修訂號(hào)。

l要使用的網(wǎng)格的大小和外觀。這很重要，因此所有內(nèi)容均按相同比例繪制。

l符號(hào)大小和線寬。

l文字高度和字體大小。

對(duì)于原理圖開(kāi)發(fā)，通常使用以下準(zhǔn)則：

l原理圖圖紙上的符號(hào)間距。

l組件信息，例如參考代號(hào)，零件號(hào)，值和引腳號(hào)。

l凈間距和命名規(guī)則。

最后，還將提供有關(guān)通過(guò)設(shè)計(jì)評(píng)審檢查和驗(yàn)證原理圖的指南。原理圖成功通過(guò)所有這些過(guò)程后，就可以進(jìn)行PCB布局了。

PCB布局指南

要開(kāi)始PCB布局，需要與電路板的機(jī)械設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)。通常存在內(nèi)部準(zhǔn)則，用于在機(jī)械CAD和電氣CAD系統(tǒng)之間以及在設(shè)計(jì)變更審查系統(tǒng)中交換數(shù)據(jù)。還應(yīng)該有與將要制造印刷電路板組件的合同制造商（CM）合作的指南。CM可以為布局提供很多信息，包括有關(guān)板層堆疊配置的建議，并且此通信過(guò)程需要在公司指南中進(jìn)行充分記錄。

在PCB布局工具中創(chuàng)建了電路板輪廓和層堆疊之后，設(shè)計(jì)人員將開(kāi)始放置組件。在準(zhǔn)則和文檔之外，請(qǐng)確保使用設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）和約束管理器來(lái)消除設(shè)計(jì)干擾。同樣，這里將有不同的準(zhǔn)則來(lái)幫助設(shè)計(jì)師：

公司安置標(biāo)準(zhǔn)：

這些準(zhǔn)則將指導(dǎo)零件放置的細(xì)節(jié)。它們可能包括有關(guān)零件旋轉(zhuǎn)，間隙和保持區(qū)的規(guī)則。這些可能與行業(yè)布局標(biāo)準(zhǔn)相吻合，但是對(duì)于一家公司來(lái)說(shuō)，完善和標(biāo)準(zhǔn)化最適合它們的布局方法并不罕見(jiàn)，僅舉幾例：與電路板上安裝孔和插槽的間隙，即計(jì)劃的層根據(jù)生產(chǎn)線放置組件（通孔和smd）。

電源和接地層：

使用高速或高頻信號(hào)時(shí)，通常最好選擇接地層。由于一直是干擾問(wèn)題，因此在PCB的一層上放置接地層將提供一定程度的免受外部干擾的電磁干擾（EMI）。此外，接地層可讓您繞過(guò)布線的接地走線。為了降低EMI敏感性和環(huán)路電感，可以在信號(hào)線附近放置接地回路，以使回路信號(hào)保持在走線上。

信號(hào)完整性：

設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)男盘?hào)完整性可能是一個(gè)更加集成和復(fù)雜的過(guò)程，但是，這是開(kāi)始了解核心基礎(chǔ)知識(shí)的地方。必須按照示意圖中的說(shuō)明放置組件，使其遵循其信號(hào)路徑，尤其是在高速設(shè)計(jì)中。如果操作不正確，可能會(huì)對(duì)信號(hào)性能產(chǎn)生不利影響。

信號(hào)完整性的跟蹤路由注意事項(xiàng)：

除非需要特定的走線長(zhǎng)度，否則信號(hào)路徑走線必須保持盡可能短。差分對(duì)必須一起布線，受控阻抗線必須在其指定的層上布線，并且敏感走線必須遠(yuǎn)離可能引起板上耦合和噪聲的其他信號(hào)。

組裝設(shè)計(jì)（DFA）：

作為可制造性（DFM）規(guī)則總體設(shè)計(jì)的一部分，DFA指南將確保PCB能夠高效組裝而不會(huì)出錯(cuò)。組件之間的間隙及其旋轉(zhuǎn)和位置都是DFA指南的一部分。

測(cè)試設(shè)計(jì)（DFT）：

DFM總體規(guī)則的另一方面是DFT指南。它們還覆蓋了組件的間隙以及與電路板邊緣的間隙，并確保放置了足夠的測(cè)試點(diǎn)以進(jìn)行在線測(cè)試（ICT）。

在此適用的許多準(zhǔn)則是在放置過(guò)程中實(shí)踐的相同原則的延續(xù)。PCB設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)是通過(guò)其所有電路的設(shè)計(jì)來(lái)生產(chǎn)功能正常的電路板，包括元件放置及其布線。

制作設(shè)計(jì)（DFF）：

所有遵循DFM規(guī)則的指南的最后一部分，是那些有助于生產(chǎn)易于制造的PCB的指南。這些包括走線，過(guò)孔和焊盤(pán)之間的可制造間隙，以及保持最小走線寬度。

隨著PCB布局即將結(jié)束，還有更多準(zhǔn)則需要遵守。板上將需要在絲網(wǎng)印刷和蝕刻上標(biāo)記，這些標(biāo)記通常在公司內(nèi)部準(zhǔn)則中指定。這些將包括參考標(biāo)記，這些標(biāo)記必須易讀且無(wú)接墊，并且還包括其他板標(biāo)記，包括板名稱(chēng)，公司名稱(chēng)和部件號(hào)。還將有許多制造和組裝標(biāo)記，這些標(biāo)記也將在指南中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

創(chuàng)建生產(chǎn)輸出文件的準(zhǔn)則

為了使電路板準(zhǔn)備好投入生產(chǎn)，PCB設(shè)計(jì)人員將執(zhí)行一組設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，這些檢查通常在公司指南中進(jìn)行詳細(xì)介紹。然后，PCB將進(jìn)行其最終的一組設(shè)計(jì)審查，并且公司指南通常將包含一組清單，必須將這些清單核對(duì)，然后才能將PCB設(shè)計(jì)文件發(fā)送給合同制造商。

電路板通過(guò)審核后，PCB設(shè)計(jì)人員將根據(jù)公司指南中列出的要求創(chuàng)建最終制造輸出文檔。這些將包括物料清單報(bào)告，制造圖紙，PCB圖像文件和網(wǎng)表。文件格式可以在公司準(zhǔn)則中指定，也可以默認(rèn)為CM首選的文件格式。

設(shè)計(jì)印刷電路板有很多事情要做，幸運(yùn)的是，我們確實(shí)有不同的指導(dǎo)原則，可以幫助我們度過(guò)這些困難的過(guò)程，以免我們陷入迷茫。