PCB设计流程

Posted 2021-01-12 hcr1995

基本流程：前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。

1.前期准备

软件工具+相应的库（一定要积累，形成自己的原理图库和封装库）

元件库要求：

1.管脚属性和PCB相对应

2.简单清晰易懂

比如画芯片时在原理图上最好能看到芯片大小形状和1脚等，便于在焊接调试对照。

封装库：

尺寸要求，焊盘要比datasheet的大一点，注意常用1206 0805 0603 0402以免弄混。过孔也要大一点。

（原则上先做封装库再做原理图库）

常用封装：

SMD：surface mount devices 表面贴装

BGA:ball grid array 球形触点阵列

SIP:single in-line package 单排直插封装

DIP：dual in-line package 双排直插封装

QFP:quad flat package 四侧引脚偏平封装

四侧引脚扁平封装。引脚中心距有1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm  等多种规格。
日本将引脚中心距小于 0.65mm 的QFP称为 QFP(FP)。但现在日本电子机械工业会对QFP的
外形规格进行了重新评价。在引脚中心距上不加区别，而是根据封装本体厚度分为 
QFP(2.0mm～3.6mm  厚)、LQFP(1.4mm  厚)和 TQFP(1.0mm  厚)三种。 
另外，有的 LSI  厂家把引脚中心距为 0.5mm  的 QFP  专门称为收缩型 QFP  或 SQFP、VQFP。 
但有的厂家把引脚中心距为 0.65mm  及 0.4mm  的 QFP  也称为 SQFP，至使名称稍有一些混
乱。  
FQFP：fine  pitch  quad  flat  package 小引脚中心距 QFP，e<0.65mm

LQFP：low  profile  quad flat  package 薄型QFP ，本体厚度=1.4mm

TQFP：本体厚度=1mm

CQFP：Ceramic Quad Flat Pack 陶瓷QFP

QFN:无引出脚封装，又称为LCC、PCLC、P-LCC等；e=1.27mm ，0.65mm ，0.5mm ， 

SOP：Small Out-Line Package  小外形封装，e=1.27mm，8~44脚

SSOP：shrink  small-outline  package 窄间距小外形塑封，e<1.27mm，常用的e=0.65mm

TSOP：Thin Small Outline Package  微型薄片式封装，本体厚度<1.27mm

TSSOP：Thin Shrink Small Outline Package 

SOJ：塑料J形线封装

 

SOT：small  out-line  transistor 小外形晶体管，e=0.95mm

 

2.PCB结构设计

根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB 设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。

 

3.PCB布局

①． 按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区（干扰源）；

②． 完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁；

③． 对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施；

④． I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件；

⑤． 时钟产生器（如：晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件；

⑥． 在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）；电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。

钽电容的优点：容量变化受外界环境影响小，体积小，使用温度范围宽,耐高温以及寿命长,绝缘电阻高,漏电流小和容量误差小等都是钽电容所存在的优点，而且能在极其严峻在条件下工作。

独石电容：也被称之为是瓷介电容，这类电容具有容量大，体积小的优势，而且具有较强的耐高温性能。相对而言是电容类型中优点诸多的电容之一。

⑦． 继电器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）；

⑧． 布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉

 一定要考路元器件的大小封装高度相对位置，修改器件的摆放，使之整齐美观。

 

4.布线

布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。

①．一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。对数字电路的 PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用（模拟电路的地则不能这样使用）

②． 预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。

③． 振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零；

④． 尽可能采用45o的折线布线，不可使用90o折线，以减小高频信号的辐射；（要求高的线还要用双弧线）

⑤． 任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少；

⑥． 关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地。

⑦． 通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出。

⑧． 关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用

⑨．原理图布线完成后，应对布线进行优化；同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。

①． 线

一般情况下，信号线宽为0.3mm(12mil)，电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil)；线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil)，实际应用中，条件允许时应考虑加大距离；

布线密度较高时，可考虑（但不建议）采用IC脚间走两根线，线的宽度为0.254mm(10mil)，线间距不小于0.254mm(10mil)。特殊情况下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。

②． 焊盘（PAD）

焊盘（PAD）与过渡孔（VIA）的基本要求是：盘的直径比孔的直径要大于0.6mm；例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采用盘/孔尺寸 1.6mm/0.8mm（63mil/32mil），插座、插针和二极管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。实际应用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸；

PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2～0.4mm左右。

③． 过孔（VIA）

一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)；

当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。

④． 焊盘、线、过孔的间距要求

PAD and VIA　： ≥ 0.3mm（12mil）

PAD and PAD　： ≥ 0.3mm（12mil）

PAD and TRACK　： ≥ 0.3mm（12mil）

TRACK and TRACK　： ≥ 0.3mm（12mil）

密度较高时：

PAD and VIA　： ≥ 0.254mm（10mil）

PAD and PAD　： ≥ 0.254mm（10mil）

PAD and TRACK　： ≥　0.254mm（10mil）

TRACK and TRACK　： ≥　0.254mm（10mil）

 

5.布线优化和丝印

一般设计的经验是：优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。感觉没什么地方需要修改之后，就可以铺铜了（Place->polygon Plane）。

 

6.网络的DRC检查和结构检查

首先，在确定电路原理图设计无误的前提下，将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查（NETCHECK），并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证布线连接关系的正确性；

网络检查正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。

7.制版