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[導(dǎo)讀]一般PCB基本設(shè)計流程如下:前期準(zhǔn)備→PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計→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→項目完成。


一般PCB基本設(shè)計流程如下:

前期準(zhǔn)備→PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計→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→項目完成。

1:前期準(zhǔn)備

這包括準(zhǔn)備封裝庫和原理圖。在進行PCB設(shè)計之前,首先要準(zhǔn)備好原理圖SCH的邏輯封裝和PCB的封裝庫。封裝庫可以PADS自帶的庫,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。原則上先做PCB的封裝庫,再做SCH的邏輯封裝。PCB的封裝庫要求較高,它直接影響板子的安裝;SCH的邏輯封裝要求相對比較松,只要注意定義好管腳屬性和與PCB封裝的對應(yīng)關(guān)系就行。PS:注意標(biāo)準(zhǔn)庫中的隱藏管腳。之后就是原理圖的設(shè)計,做好后就準(zhǔn)備開始做PCB設(shè)計了。

2:PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計

這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB設(shè)計環(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)計設(shè)置好合理的規(guī)則,我們所說的規(guī)則就是PADS的約束管理器,通過約束管理器在設(shè)計流程中的任意一個環(huán)節(jié)進行線寬和安全間距的約束,不符合約束的地方后續(xù)DRC檢測時,會用DRC Markers標(biāo)記出來。

一般規(guī)則設(shè)置放在布局之前,是因為有時在布局的時候就要完成一些fanout的工作,因此在fanout之前就要把規(guī)則設(shè)置好,當(dāng)設(shè)計的項目較大時,可更高效的完成設(shè)計。 備注:設(shè)置規(guī)則是為了更好、更快的完成設(shè)計,換句話說是為了方便設(shè)計者。 常規(guī)的設(shè)置有: 1. 普通信號的默認(rèn)線寬/線距。 2. 選擇和設(shè)置過孔 3. 重要信號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潔;同時,調(diào)整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡潔; (3) 對于質(zhì)量大的元器件應(yīng)考慮安裝位置和安裝強度;發(fā)熱元件應(yīng)與溫度敏感元件分開放置,必要時還應(yīng)考慮熱對流措施; (4) I/O驅(qū)動器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件; (5) 時鐘產(chǎn)生器(如:晶振或鐘振)要盡量靠近用到該時鐘的器件; (6) 在每個集成電路的電源輸入腳和地之間,需加一個去耦電容(一般采用高頻性能好的獨石電容);電路板空間較密時,也可在幾個集成電路周圍加一個鉭電容。 (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,一定要考慮元器件的實際尺寸大小(所占面積和高度)、元器件之間的相對位置,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,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“錯落有致”。 這個步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度,所以一點要花大力氣去考慮。布局時,對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PCB設(shè)計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設(shè)計過程中,布線一般有這么三種境界的劃分: 首先是布通,這時PCB設(shè)計時的最基本的要求。如果線路都沒布通,搞得到處是飛線,那將是一塊不合格的板子,可以說還沒入門。

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,也沒有什么影響電器性能的地方, 但是一眼看過去雜亂無章的,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。這樣給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊劃一,不能縱橫交錯毫無章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個別要求的情況下實現(xiàn),否則就是舍本逐末了。 布線時主要按以下原則進行: (1) 一般情況下,首先應(yīng)對電源線和地線進行布線,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>信號線,通常信號線寬為: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)。對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路,即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地則不能這樣使用)。 (2) 預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線(如高頻線)進行布線,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,時鐘線要盡量短,且不能引得到處都是。時鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積,而不應(yīng)該走其它信號線,以使周圍電場趨近于零; (4) 盡可能采用45°的折線布線,不可使用90°折線,以減小高頻信號的輻射;(要求高的線還要用雙弧線) (5) 任何信號線都不要形成環(huán)路,如不可避免,環(huán)路應(yīng)盡量??;信號線的過孔要盡量少; (6) 關(guān)鍵的線盡量短而粗,并在兩邊加上保護地。 (7) 通過扁平電纜傳送敏感信號和噪聲場帶信號時,要用“地線-信號-地線”的方式引出。 (8) 關(guān)鍵信號應(yīng)預(yù)留測試點,以方便生產(chǎn)和維修檢測用 (9) 原理圖布線完成后,應(yīng)對布線進行優(yōu)化;同時,經(jīng)初步網(wǎng)絡(luò)檢查和DRC檢查無誤后,對未布線區(qū)域進行地線填充,用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?;蚴亲龀啥鄬影?,電源,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),實際應(yīng)用中,條件允許時應(yīng)考慮加大距離; 布線密度較高時,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,可按適當(dāng)減小線寬和線間距。 (2) 焊盤(PAD) 焊盤(PAD)與過渡孔(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)。實際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)實際元件的尺寸來定,有條件時,可適當(dāng)加大焊盤尺寸; PCB板上設(shè)計的元件安裝孔徑應(yīng)比元件管腳的實際尺寸大0.2~0.4mm(8-16mil)左右。 (3) 過孔(VIA) 一般為1.27mm/0.7mm(50mil/28mil); 當(dāng)布線密度較高時,過孔尺寸可適當(dāng)減小,但不宜過小,可考慮采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。 (4) 焊盤、線、過孔的間距要求 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: 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

“沒有最好的,只有更好的”!不管你怎么挖空心思的去設(shè)計,等你畫完之后,再去看一看,還是會覺得很多地方可以修改的。一般設(shè)計的經(jīng)驗是:優(yōu)化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。感覺沒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),多層板時還可能需要鋪電源。時對于絲印,要注意不能被器件擋住或被過孔和焊盤去掉。同時,設(shè)計時正視元件面,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,每個公司都會有自己的Check List,包含了原理、設(shè)計、生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)的要求。下面從軟件提供的兩個主要的檢查功能來進行介紹。 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)信號層,主要是布線。 命名為L1,L2,L3,L4 ,其中L代表該走線層的層.

2). 絲印層:指設(shè)計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)識情況下,就會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

輸出光繪之后要進行光繪檢視、Cam350開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)(制板工程及問題回復(fù)).

13:PCBA貼片資料輸出(鋼網(wǎng)資料、貼片位號圖、元件坐標(biāo)文件).


到這里一個項目的PCB設(shè)計所有工作流程就完成了

PCB設(shè)計是一個非常細(xì)致的工作,所以設(shè)計時要極其細(xì)心和耐心,充分考慮各方面的因數(shù),包括設(shè)計時要考慮到生產(chǎn)裝配加工、后期便于維修等問題。另外設(shè)計時養(yǎng)成一些好的工作習(xí)慣,會讓你的設(shè)計更合理,設(shè)計效率更高,生產(chǎn)更容易,性能更好。好的設(shè)計運用到日常產(chǎn)品當(dāng)中,消費者也會更加放心和信賴。 作者:玩轉(zhuǎn)PCB設(shè)計 來源:https://www.toutiao.com/i6883778983335461384/


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