电路板厂独家分享：电路板PCB相关设计指南（二）

电路板设计是电子产品的关键环节。它基于电路原理，运用专业设计软件，将各种电子元件的布局、线路连接等进行规划与绘制，确定电路板的层数、尺寸和形状。通过合理的布线设计，让电流能够在各个元件间有序传输，保障电子产品的稳定运行。其广泛应用于通信、医疗、航空航天等诸多领域，是推动电子产品功能实现与性能提升的核心步骤。

本文将分享一些具体的PCB设计指南

解决热量问题

你是否曾因热量问题而导致电路性能的降低甚至电路板损坏？由于没有考虑散热，出现过很多问题困扰许多设计者。这里有一些指导要记住，以帮助解决散热问题：

1）识别麻烦的元件——第一步是开始考虑哪些元件会耗散电路板上的最多热量。这可以通过首先在元件的数据表中找到“热阻”等级，然后按照建议的指导方针来转移产生的热量来实现。当然，可以添加散热器和冷却风扇以保持元件温度下降，并且还要记住使关键元件远离任何高热源。

2）添加热风焊盘——添加热风焊盘对于生产可制造的电路板非常有用，它们对于高铜含量元件和多层电路板上的波峰焊接应用至关重要。由于难以保持工艺温度，因此始终建议在通孔元件上使用热风焊盘，以便通过减慢元件管脚处的散热速率，使焊接过程尽可能简单。

作为一般准则，始终对连接到地平面或电源平面的任何通孔或过孔使用热风焊盘方式连接。除了热风焊盘外，你还可以在焊盘连接线的位置添加泪滴，以提供额外的铜箔/金属支撑。这将有助于减少机械应力和热应力。

典型的热风焊盘连接方式

热风焊盘科普

许多工厂内负责制程(Process)或是 SMT 技术的工程师经常会碰到电路板元件发生空焊(solder empty)、假焊(de-wetting)或冷焊(cold solder)等等这类焊不上锡(non-wetting)的不良问题，不论制程条件怎么改或是回流焊的炉温再怎么调，就是有一定焊不上锡的比率。这究竟是怎么回事？

撇开元件及电路板氧化的问题，究其根因后发现有很大部分这类的焊接不良其实都来自于电路板的布线(layout)设计缺失，而最常见的就是在元件的某几个焊脚上连接到了大面积的铜皮，造成这些元件焊脚经过回流焊后发生焊接不良，有些手焊元件也可能因为相似情形而造成假焊或包焊的问题，有些甚至因为加热过久而把元件给焊坏掉。

一般 PCB 在电路设计时经常需要铺设大面积的铜箔来当作电源(Vcc、Vdd 或 Vss)与接地(GND，Ground)之用。这些大面积的铜箔一般会直接连接到一些控制电路(IC)及电子元件的管脚。

不幸的是如果我们想要将这些大面积的铜箔加热到融锡的温度时，比起独立的焊垫通常需要花比较多的时间（就是加热会比较慢），而且散热也比较快。当这样大面积的铜箔布线一端连接在小电阻、小电容这类 小元器件，而另一端不是时，就容易因为融锡及凝固的时间不一致而发生焊接问题；

如果回流焊的温度曲线又调得不好，预热时间不足时，这些连接在大片铜箔的元件焊脚就容易因为达不到融锡温度而造成虚焊的问题。

PCB人工焊接（Hand Soldering）时，这些连接在大片铜箔的元件焊脚则会因为散热太快，而无法在规定时间内完成焊接。

最常见到的不良现象就是包焊、虚焊，焊锡只有焊在元件的焊脚上而没有连接到电路板的焊盘。从外观看起来，整个焊点会形成一个球状；更甚者，作业员为了要把焊脚焊上电路板而不断调高烙铁的温度，或是加热过久，以致造成元件超过耐热温度而毁损而不自知。如下图所示。

包焊、冷焊或虚焊

既然知道了问题点就可以有解决的方法，一般我们都会要求采用所谓 Thermal Relief pad（热风焊垫）设计来解决这类因为大片铜箔连接元件焊脚所造成的焊接问题。

如下图所示，左边的布线没有采用热风焊盘，而右边的布线则已经采用了热风焊盘的连接方式，可以看到焊盘与大片铜箔的接触面积只剩下几条细小的线路，这样就可以大大限制焊垫上温度的流失，达到较佳的焊接效果。

采用 Thermal Relief pad（热风焊垫）对比

当你将所有的部分组合在一起进行制造时，很容易在设计项目结束时才发现问题，不堪重负。因此，在此阶段对你的设计工作进行双重和三重检查可能意味着制造是成功还是失败。

为了帮助完成质量控制过程，我们始终建议你从电气规则检查（ERC）和设计规则检查（DRC）开始，以验证你的设计是否完全满足所有的规则及约束。使用这两个系统，你可以轻松进行间隙宽度，线宽，常见制造设置，高速要求和短路等等方面的检查。

当你的 ERC 和 DRC 产生无差错的结果时，建议你检查每个信号的布线情况，从原理图到 PCB，一次检查一条信号线的方式仔细确认你没有遗漏任何信息。另外，使用你的设计工具的探测和屏蔽功能，以确保你的 PCB 布局材料与你的原理图相匹配。

仔细检查你的设计，PCB 和约束规则

当你掌握了PCB 设计师都需要知道的这几个设计指南，通过遵循这些建议，你将很快就能够得心应手地设计出功能强大且可制造的电路板，并拥有真正优质的印刷电路板。

PCB厂说良好的 PCB 设计实践对于成功至关重要，这些设计规则为构建和巩固所有设计实践中持续改进的实践经验奠定了基础。