PCB设计要想好,基本流程少不了

作者:中国电子网 日期:2021-02-20 14:01:29 人气: 栏目:电工技术


一般PCB基本设计流程如下:

前期准备→PCB结构设计→导网表→规则设置→PCB布局→布线→布线优化和丝印→网络和DRC检查和结构检查→输出光绘→光绘审查→PCB制板生产/打样资料→PCB板厂工程EQ确认→贴片资料输出→项目完成。

1:前期准备

这包括准备封装库和原理图。在进行PCB设计之前,首先要准备好原理图SCH的逻辑封装和PCB的封装库。封装库可以PADS自带的库,但一般情况下很难找到合适的,最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做封装库。原则上先做PCB的封装库,再做SCH的逻辑封装。PCB的封装库要求较高,它直接影响板子的安装;SCH的逻辑封装要求相对比较松,只要注意定义好管脚属性和与PCB封装的对应关系就行。PS:注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计,做好后就准备开始做PCB设计了。

2:PCB结构设计

这一步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:导网表

导网表之前建议先导入板框。导入DXF格式的板框或emn格式的板框

4:规则设置

可以根据具体的PCB设计设置好合理的规则,我们所说的规则就是PADS的约束管理器,通过约束管理器在设计流程中的任意一个环节进行线宽和安全间距的约束,不符合约束的地方后续DRC检测时,会用DRC Markers标记出来。

一般规则设置放在布局之前,是因为有时在布局的时候就要完成一些fanout的工作,因此在fanout之前就要把规则设置好,当设计的项目较大时,可更高效的完成设计。 备注:设置规则是为了更好、更快的完成设计,换句话说是为了方便设计者。 常规的设置有: 1. 普通信号的默认线宽/线距。 2. 选择和设置过孔 3. 重要信号和电源的线宽以及颜色设置。 4. 板层设置。

5:PCB布局

一般布局按如下原则进行: (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。 (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

需要特别注意,在放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置,以保证电路板的电气性能和生产安装的可行 性和便利性同时,应该在保证上面原则能够体现的前提下,适当修改器件的摆放,使之整齐美观,如同样的器件要摆放整齐、方向一致,不能摆得“错落有致”。 这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度,所以一点要花大力气去考虑。布局时,对不太肯定的地方可以先作初步布线,充分考虑。

6: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。在PCB的设计过程中,布线一般有这么三种境界的划分: 首先是布通,这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通,搞得到处是飞线,那将是一块不合格的板子,可以说还没入门。

其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后,认真调整布线,使其能达到最佳的电器性能。 接着是美观。假如你的布线布通了,也没有什么影响电器性能的地方, 但是一眼看过去杂乱无章的,加上五彩缤纷、花花绿绿的,那就算你的电器性能怎么好,在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一,不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现,否则就是舍本逐末了。 布线时主要按以下原则进行: (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(大约是8-12mil),最细宽度可达0.05~0.07mm(2-3mil),电源线一般为1.2~2.5mm(50-100mil)。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45°的折线布线,不可使用90°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。 PCB布线工艺要求(可在规则中设置好) (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(8-16mil)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)

7:布线优化和丝印

“没有最好的,只有更好的”!不管你怎么挖空心思的去设计,等你画完之后,再去看一看,还是会觉得很多地方可以修改的。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。铺铜一般铺地线(注意模拟地和数字地的分离),多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印,要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时,设计时正视元件面,底层的字应做镜像处理,以免混淆层面。

8:网络、DRC检查和结构检查

出光绘之前,一般需要检查,每个公司都会有自己的Check List,包含了原理、设计、生产等各个环节的要求。下面从软件提供的两个主要的检查功能来进行介绍。 DRC检查:

9:输出光绘

光绘输出前需要保证单板是已经完成并符合设计需求的最新版本,光绘输出文件分别用于板厂制板、钢网厂制钢网、焊接厂制作工艺文件等。

输出的文件有(以四层板为例): 1). 布线层:指常规信号层,主要是布线。 命名为L1,L2,L3,L4 ,其中L代表该走线层的层.

2). 丝印层:指设计文件中为加工丝印提供信息的层面,通常顶层和底层都有器件或有标识情况下,就会有顶层丝印和底层丝印。 命名:顶层命名为SILK_TOP ;底层命名为SILK_BOTTOM 。

3). 阻焊层:指设计文件中为绿油涂布提供加工信息的层面。 命名:顶层命名为SOLD_TOP;底层命名为SOLD_BOTTOM。

4). 钢网层:指设计文件中为锡膏涂布提供加工信息的层面,通常在顶层和底层都有SMD器件情况下,就会有钢网顶层和钢网底层。 命名:顶层命名为PASTE_TOP ;底层命名为PASTE_BOTTOM。

5). 钻孔层(包含2个文件,NC DRILL数控钻孔文件和DRILL DRAWING钻孔图) 分别命名为NC DRILL和DRILL DRAWING。

10:光绘审查

输出光绘之后要进行光绘检视、Cam350开短路等方面的检查才能发至板厂制板,后期还需关注制板工程及问题回复。

11:PCB制板资料(Gerber光绘资料+PCB制板要求+拼板图)


12:PCB板厂工程EQ确认(制板工程及问题回复).

13:PCBA贴片资料输出(钢网资料、贴片位号图、元件坐标文件).


到这里一个项目的PCB设计所有工作流程就完成了

PCB设计是一个非常细致的工作,所以设计时要极其细心和耐心,充分考虑各方面的因数,包括设计时要考虑到生产装配加工、后期便于维修等问题。另外设计时养成一些好的工作习惯,会让你的设计更合理,设计效率更高,生产更容易,性能更好。好的设计运用到日常产品当中,消费者也会更加放心和信赖。 作者:玩转PCB设计 来源:https://www.toutiao.com/i6883778983335461384/


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