PCB設(shè)計(jì)有哪些基礎(chǔ)知識(shí)

了解PCB設(shè)計(jì)流程前要先理解什么是PCB。PCB是英文Printed Circuit Board（印制線路板或印刷電路板）的簡(jiǎn)稱。通常把在絕緣材料上按預(yù)定設(shè)計(jì)制成印制線路、印制組件或者兩者組合而成的導(dǎo)電圖形稱為印制電路。 PCB于1936年誕生，美國(guó)于1943年將該技術(shù)大量使用于軍用收音機(jī)內(nèi)；自20世紀(jì)50年代中期起，PCB技術(shù)開始被廣泛采用。目前，PCB已然成為“電子產(chǎn)品之母”，其應(yīng)用幾乎滲透于電子產(chǎn)業(yè)的各個(gè)終端領(lǐng)域中，包括計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、國(guó)防軍工、航天航空等諸多領(lǐng)域。

一．前期準(zhǔn)備

包括準(zhǔn)備元件庫(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元件庫(kù)和PCB元件封裝庫(kù)。 PCB元件封裝庫(kù)最好是工程師根據(jù)所選器件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸資料建立。原則上先建立PC的元件封裝庫(kù)，再建立原理圖SCH元件庫(kù)。 PCB元件封裝庫(kù)要求較高，它直接影響PCB的安裝；原理圖SCH元件庫(kù)要求相對(duì)寬松，但要注意定義好管腳屬性和與PCB元件封裝庫(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

二．PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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板框，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。 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）。

三．PCB布局設(shè)計(jì)

布局設(shè)計(jì)即是在PCB板框內(nèi)按照設(shè)計(jì)要求擺放器件。在原理圖工具中生成網(wǎng)絡(luò)表（Design→Create Netlist），之后在PCB軟件中導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表（Design→Import Netlist）。網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入成功后會(huì)存在于軟件后臺(tái)，通過Placement操作可以將所有器件調(diào)出、各管腳之間有飛線提示連接，這時(shí)就可以對(duì)器件進(jìn)行布局設(shè)計(jì)了。 PCB布局設(shè)計(jì)是PCB整個(gè)設(shè)計(jì)流程中的首個(gè)重要工序，越復(fù)雜的PCB板，布局的好壞越能直接影響到后期布線的實(shí)現(xiàn)難易程度。 布局設(shè)計(jì)依靠電路板設(shè)計(jì)師的電路基礎(chǔ)功底與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富程度，對(duì)電路板設(shè)計(jì)師屬于較高級(jí)別的要求。初級(jí)電路板設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)尚淺、適合小模塊布局設(shè)計(jì)或整板難度較低的PCB布局設(shè)計(jì)任務(wù)。

PCB布線設(shè)計(jì) PCB布線設(shè)計(jì)是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中工作量最大的工序，直接影響著PCB板的性能好壞。 在PCB的設(shè)計(jì)過程中，布線一般有三種境界： 首先是布通，這是PCB設(shè)計(jì)的最基本的入門要求； 其次是電氣性能的滿足，這是衡量一塊PCB板是否合格的標(biāo)準(zhǔn)，在線路布通之后，認(rèn)真調(diào)整布線、使其能達(dá)到最佳的電氣性能； 再次是整齊美觀，雜亂無章的布線、即使電氣性能過關(guān)也會(huì)給后期改板優(yōu)化及測(cè)試與維修帶來極大不便，布線要求整齊劃一，不能縱橫交錯(cuò)毫無章法。

布線優(yōu)化及絲印擺放 “PCB設(shè)計(jì)沒有最好、只有更好”，“PCB設(shè)計(jì)是一門缺陷的藝術(shù)”，這主要是因?yàn)镻CB設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)硬件各方面的設(shè)計(jì)需求，而個(gè)別需求之間可能是沖突的、魚與熊掌不可兼得。 例如：某個(gè)PCB設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)過電路板設(shè)計(jì)師評(píng)估需要設(shè)計(jì)成6層板，但是產(chǎn)品硬件出于成本考慮、要求必須設(shè)計(jì)為4層板，那么只能犧牲掉信號(hào)屏蔽地層、從而導(dǎo)致相鄰布線層之間的信號(hào)串?dāng)_增加、信號(hào)質(zhì)量會(huì)降低。 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。PCB布線優(yōu)化完成后，需要進(jìn)行后處理，首要處理的是PCB板面的絲印標(biāo)識(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)底層的絲印字符需要做鏡像處理，以免與頂層絲印混淆。

網(wǎng)絡(luò)DRC檢查及結(jié)構(gòu)檢查 質(zhì)量控制是PCB設(shè)計(jì)流程的重要組成部分，一般的質(zhì)量控制手段包括：設(shè)計(jì)自檢、設(shè)計(jì)互檢、專家評(píng)審會(huì)議、專項(xiàng)檢查等。 原理圖和結(jié)構(gòu)要素圖是最基本的設(shè)計(jì)要求，網(wǎng)絡(luò)DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查就是分別確認(rèn)PCB設(shè)計(jì)滿足原理圖網(wǎng)表和結(jié)構(gòu)要素圖兩項(xiàng)輸入條件。 一般電路板設(shè)計(jì)師都會(huì)有自己積累的設(shè)計(jì)質(zhì)量檢查Checklist，其中的條目部分來源于公司或部門的規(guī)范、另一部分來源于自身的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。專項(xiàng)檢查包括設(shè)計(jì)的Valor檢查及DFM檢查，這兩部分內(nèi)容關(guān)注的是PCB設(shè)計(jì)輸出后端加工光繪文件。

結(jié)語(yǔ).PCB制板 在PCB正式加工制板之前，電路板設(shè)計(jì)師需要與PCB甲供板廠的PE進(jìn)行溝通，答復(fù)廠家關(guān)于PCB板加工的確認(rèn)問題。 這其中包括但不限于：PCB板材型號(hào)的選擇、線路層線寬線距的調(diào)整、阻抗控制的調(diào)整、PCB層疊厚度的調(diào)整、表面處理加工工藝、孔徑公差控制與交付標(biāo)準(zhǔn)等。