PCB_Layout_tutorial_e

只看该作者 · 2014-1-27 20:39

接上个pcb_layout_tutorial_e翻译贴子，不小心结贴了

焊盘

焊盘的大小形状和尺寸不仅取决于你应用的组件，也受制于制造商有限的工艺要求。对于焊盘的大小和布局有一系列大量的标准和理论，这在后边将会讲到。我只想说在这个阶段应当有一组基本的器件封装库让你去开始PCB设计工作。除了这些最简单的板面，你必须学会修改器件以适应你自己的要求。一段时间后，你就会建立起你自己的器件库以适应不同的要求。

有一个很重要的参数称为焊盘/通孔比率。这是垫的大小比孔的大小的比率。对于这个比率每一个制造商都会有他们自己最小的规格。就像一个经验法则，焊盘应该是孔直径大小的1.8倍，或者最少也要比孔大0.5mm.。这是为了允许对齐公差值顶部和底部的钻孔文件和光绘文件。这样就能够使钻孔文件和底层顶层的光绘文件对准公差。这一比率越小越重要，尤其是涉及到过孔的时候。

有一些一般的经验做法当涉及到一般的器件焊盘的时候。焊盘对于单轴的器件类似电阻电容二极管应当是圆形的，直径在70thou左右。双列直插的器件像IC芯片最好用椭圆型的焊盘（60thou厚，90-100thou宽）。第一个引脚应当跟其他引脚不同，通常是矩形的，其他引脚都是相同的。大部分表面贴片器件用矩形焊盘，虽然表面贴片的SOP封装IC的芯片应当用椭圆焊盘，同样他的第一个引脚也要做出矩形的。

其他器件，像连接器，SIP电阻封装同样应该用引脚1矩形焊盘的原则。

八角形的焊盘很少用到，应当尽可能的不要用。

作为一般的规则，用圆或者椭圆焊盘，除非你需要用到矩形焊盘。

只看该作者 · 2014-1-27 20:49

铺铜

好好的利用铺铜在PCB设计中。在想要铺铜的地方自动的铺一层围绕焊盘和器件的铜皮。如果铺层地铜皮那是非常有用的。一定要铺层铜在你放置好了焊盘和线路的时候。

铺铜可以是固态铜也可以是网格型的交错模式。把固态全铜作为首选，网格铺铜排在其后。

间隙

对于所有的板来说，电气间距是非常重要的。线路和焊盘之间太窄了可能会导致极细的线和其他蚀刻的问题在加工生产过程中。在板子生产出来之前很难发现。再次强调，不要把让你的制作商挑战极限，除非你必须这样做，否则让你的间距高于制作商推荐的最小间距如果可能的话。

最少要有15thou的间隙对于基本的过孔设计，对于贴片器件更加密集的用8-10thou间隙，如果你想更小的间隙，最好跟你的PCB生产商去商量下。

对于240V工作的PCB板有不同的法律约束，你最好要清楚相关的规定如果要做此类的工作。根据经验，最小的隔绝间距对于240V的线路和信号线的隔绝8mm（315thou）是可以的。设计经验证明你需要比这更大的间隙。

对于不确定工作电压，IPC标准也有一系列参考表格对不同的工作电压需要不同大小的间隙。一个简单的表格展现在这里。对于走在内层跟表层的线路对于线路的间距要求也是不同的。对于不同的操作海拔高度线路的间距也是不同的，因为高海拔的低气压原因。型图层提高了这一数据对于一个给定的间隙，这是通常用于军事规格的多氯联苯。

只看该作者 · 2014-1-28 20:44

器件布局与设计

常言说好的PCB设计90%是布局，10%是走线。而实际上的这些数据不是最重要的，它所反映出的布局在板子的设计中的最重要性迄今为止是正确的。好的布局将会使布线更加的简单也会让你的板子表现出最好的性能。坏的布局会让你的布线工作变成噩梦并且表现出一种非常差的性能。它甚至会扔你的板子不工作。因此在布局之前需要考虑很多事情。

每一个设计者会有他们自己的布局方法，如果你把同一个电路给一百个经验丰富人去做板会得到一百种不同的布局。所有没有绝对正确的方式去摆放器件，但是有相当多的基本的规则会减轻你的布线工作，让你的板子具有最好的性能，即使是庞大的复杂的设计。

在这一点，给你一些基本的步骤方法去布局一个完整的板子是一个很好的主意：

1 设置好你的捕捉栅格，可见栅格还有默认的线路焊盘尺寸

2 把所有的器件放置到板子上

3 尽可能的把器件分割放置到不同的功能块中

4 识别重要的线路的布局并且首选把它们布线

5 把不同的功能模块分别的放置和布线，在板子的外边

6 把完成的功能模块移动到你的主板适当的位置

7 完成剩余的信号和电源线之间的连接在不同的块之间

8 在板子上做一个通用的整理工作

9 做一个规则检查

10 让其他人去检查一下

这绝不是一个最终的检查列表，由于许多因素，这可能会大大的不同。但这是一个良好的通用指南去生产一个专业的一流的布局。

可以更详细的看一下上面描述的过程

我们已经看了栅格和线路焊盘尺寸大小，这应该是你设置的第一件事情在开始做任何事情之前，没有例外。

许多人喜欢直接跳过这步直接放置器件到他们认为最优的放置地方。而这可以对小规模的电路使用，但是不要抱有希望对于有复杂电路和上百个器件分成很多功能模块的电路。为什么？因为这很容易让你布出布局空间，用来约束所有线路的的room空间，在一定程度上来说如果你想固定所有的器件然后布线所有器件，那么你很容易把自己逼进一个死角。要不然就是器件被你布局超多太大的范围，最后导致成为一个很大的板子并且也没有合理利用空间。

一个没有经验的设计师的标志就是板子的美国器件均匀分布，然后就有上千根线路还有过孔交叉的摆放在板子上。板子可能会工作，但它会是很丑陋的并且低效的，更不用提去制作更大的更昂贵的板子了。

第二点:开始布局前最好的做法是把所有的器件摆在屏幕上。

如果你有一个原理图指南，最简单的做法就是自动的把原理图上所有的器件导入到PCB中去。这个一会也会在后面讨论。如果你有的仅仅是一个PCB工程，那么你不得不从库中选出器件，然后手动的放置他们。

当所有的器件都在屏幕上的时候，你会有一个很好的指示作用是否这些器件的总体所占空间正好满足你对板子尺寸的要求。如果它们看起来很紧凑，那么你就需要飞点心思把板子的space缩小一些，把走线尽可能的有效利用。当然，如果能把所有器件摆放在板子上的几率很渺茫，那么你不得不重新画板子。

现在，分析一下你的原理图并且确定那些可以被分出来组建成一个模块。通常这是显而易见的。举一个例子，如果你有一个复杂的有源滤波器电路。这很典型的有一个输入一个输出，但是却有很多器件和链接点作为滤波器的一部分。这就是典型的构建块电路，可以很好的把这些器件组合在一块作为一个整体放在某个位置。因此，你可以充分利用这些部件并且重新把他们组合在一起然后放在板子的某个地方。不要过于担心把这些模块放到那里，继续你的工作就行。

同样，你也需要把你的设计中一些对电敏感的部分分开成一个大的块。一个注意的典型就是数字与模拟信号混合的电路。不要把数字跟模拟信号混合在一起，需要把它们在物理和电气上分开。另一个例子是高频和大电流电路，不要把他们跟敏感的低频和小电流电路混合在一起，还有很多将在后面讲到。

作为一个一般规则，你的器件应当整洁的一字排开对齐。把IC芯片放在同一个方向上，电阻放在同一列，四周极化的电容用同样的方法摆放好，还有板子边缘的连接器。不这样的做的代价会得到一个电气特性很差的布局，或者板子体积过大。电气尺寸应该比很好的排列元器件更具有优先权。

对称是真的不错的PCB设计，美观只是看起来。如果你有什么东西就像并排两个相同的构建块电路，其中有一个布出来有稍微一点不同，那是显而易见的。

一旦你对这些组件的摆放满意的时候，就可以分别的去给不同的模块布线了。然后把不同的模块组合到一起作为一个完整的设计就是一件很简单的事情了。

让其他人去检查一下你的板子可能听起来过于小心了，但是它确实是很重要的一步。把你的原理图打印出来拿一只标记的笔。现在，对着原理图比较每一个电气网络的链接，一根线一根线的。标出来原理图上每一根你已经完成的线。当结束这个过程的时候，图纸上应该没有还未被标记的线了。现在你可以非常有信心的确定你做的板子没有问题。

过年了，新年快乐

只看该作者 · 2014-2-4 16:59

楼主好人啊谢谢楼主了

只看该作者 · 2014-2-9 10:24

请问大虾们，布局和SI，PI，EMI，那个重要一些啊

只看该作者 · 2014-2-9 14:27

非常抱歉，过年回来发现翻译的稿件丢失，连同一份重要的WORD都丢失了，滴血啊，我会择时慢慢补上

只看该作者 · 2014-2-9 14:42

本帖最后由 TataJen 于 2014-2-9 14:44 编辑

泰山神泉发表于 2014-2-9 10:24
请问大虾们，布局和SI，PI，EMI，那个重要一些啊

简单讲：
SI ：信号完整性，信号在PCB上传递过程中由于板子问题导致信号值传递不正确，板子不能正常工作。
PI：电源完整性，电源有波动，会对信号产生影响，干扰信号导致信号值传递不正确，板子不能正常工作。
EMI ：EMC包含EMI（电磁干扰）和EMS（电磁敏感性）两个方面。
EMI 指设备在正常运行过程中对周边环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值,要不然它周围的其它电子设备不能正常工作。
EMS指产品本身对周围环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。要不然本身接受到一定程度的干扰后自己无**常工作。
布局：布局的目的是为了尽可能的满足上述SI PI EMI要求。同时要求美观。

只看该作者 · 2014-2-9 18:40

这是原版

只看该作者 · 2014-2-9 23:08

基本的布线

现在是时候讨论一些基本的布线规则了。布线指铺设轨道。

布线是把板子上的器件用轨道连接在一起的过程。在两个或多个焊盘用电气连接在一起被称为网络。

1 让网络尽可能的短。整个轨道长度越长，就会有越大的电阻电容和电感效应。所有这些都是我们不想要的。

2 轨道应当只有45度拐角。避免使用直角，并且永远不要使用大于90度拐角。这对于一个专业的和整洁的板子外观来说是非常重要的。PCB软件包会有45度移动模式，使用它。永远不要关闭这个模式。与大众观念相反，尖锐的直角轨道不会产生可测量的EMI和其他问题，为什么不用直角那？原因很简单，它看起来不好看，并且在实际加工制作的时候会产生未预料的问题。

3 忘记漂亮的圆弧角度吧，他会让你的工作变得艰难并且进度缓慢而且没有实际的优势。**使用45度增量。弯曲的圆形轨道属于pre_CAD录音作品时代。

4 围绕你的板子走蛇形走线，不要只是点到点。点到点铺设轨道在开始的时候可能看起来更有效，但是你不应当用它也有很多原因。首先是它太丑了，对于PCB设计来说总是一个非常重要的因素！第二点它在空间上不是很有效的，当你想要在其它层上铺设更多轨道的时候。

5 让电气栅格点使能，它涉及到让轨道捕捉到中心或者捕捉最近的点。让软件自动的为你发现焊盘的中心点和轨道的终点。这对于你是很有帮助的当有一些焊盘和轨道没有跟捕捉栅格点对齐的时候。如果你没有使能这个选项那么你不得不减小栅格点直到发现一个合适的值。这会变的更麻烦。那几乎没有任何借口让你关闭这项功能。

只看该作者 · 2014-2-10 20:52

本帖最后由 TataJen 于 2014-2-10 20:54 编辑

6 一定要把轨道连接到焊盘的中心，不要仅仅是让轨道和焊盘接触就可以。原因有很多。首先那看起来粗心的并且显得不专业。第二可能会被认为轨道跟焊盘没有电气连接关系。恰当的使用捕捉栅格点和电气栅格点会避免一些不必要的麻烦。

7 使用一条轨道，不要一条线路上使用多段轨道连接在一起。最后看起来可能没有什么差别，但是对于之后的编辑却是一个麻烦。你会不得不经常把一条轨道拉伸一些。在这种情况下，最好的办法就是把之前的轨道全删掉重新铺设一条完整的轨道。这可能会多花费几秒钟，但是它值的你这么做。在最终的板子上人们可能不知道，但是只有你自己心里清楚！恰恰是这一点小问题将一个人与好的PCB设计者分开。

8 确保轨道直接正好通过焊盘和器件的中心，不要偏离一点点。正确的使用捕捉栅格点会帮助你实现这一点。如果轨道没有正好通过焊盘中心那么就是你使用了错的捕捉栅格点。为什么需要这么做？它会使你的板子更加整洁更加匀称，并且会留给你尽可能大的间隙

9 在间距100thou(0.254cm)的焊盘中间只能铺设一条轨道，除非有特殊情况。只有在非常大的和紧凑的设计中才会考虑在焊盘之间铺设两条轨道。焊盘之间铺设三条轨道还没有听说过，但是在这里我们需要认真的讨论下公差问题.（but we are talking seriously finetolerances here.）

10 对于大电流线路，当穿过不同的层的时候使用多个过孔。这样会减少轨道的impedance、提高可靠性。无论什么时候你需要降低轨道或者电源平面的impedance，这是通常的规则。

11 不要被其他非45度角的轨道所拖累。

12 在焊盘之间可能的话使用颈状线。Eg，一个10thou宽的轨道通过60thou的焊盘的时候，在焊盘跟轨道之间通常保留15thou宽的间距。

13 如果电源和地线轨道非常重要，可以首先铺设它们。同样，尽可能的让电源轨道宽些。

14 尽可能的让电源跟地线轨道接近，不要把它们铺在板子对立的两边。这样会减少电源系统的环路电感，and allow for effective bypassing.

15 把器件放置的尽可能对称些。器件和轨道对称性摆放铺设是非常美观的从一个专业的艺术角度来看。

16 不要遗漏任何孤铜，要么跟地线连接在一起，要么就挖除。

如果你正在布局一个没有镀铜的双面板子的时候，还有一些其他需要注意的地方。未敷铜的通孔要求你在板子的两面飞一根线。

不要把过孔放置在器件底下。一旦器件被焊接固定上，你就不能接近这个节点焊接一个feed through.焊接节点对于feed through也会对器件造成干扰。

尽量利用通孔器件的引脚去连接顶部轨道和底部轨道。这会使过孔数量达到最小。记住每一个过孔都会使你的板子增加两个焊接节点。板子上焊接节点越多，板子就会变的越不稳定。更不要说它需要更长时间去装配。

An example of GOOD power routing(left)and BAD power routing (right)

An example of goodrouting(left)and bad routing (right)

只看该作者 · 2014-2-11 20:18

收尾工作

当你完成所有的布线工作后，工作还没有完全结束。应当花费几分钟来检查完成最后的收尾工作。

1 如果有宽度小于25thou的轨道的时候，给节点添加一个倒角会变的非常美观，也能把90度拐角给消除掉。这会使轨道在物理层面上更加结实，避免一些潜在的生产制作问题。最重要的是它看起来很漂亮。

1 检查板子上的所有的安装孔。保证安装孔跟器件或轨道有足够的间距。以留有足够的空间来放置垫圈和螺钉。

2 不同大小孔径孔的数量最小化。多余的孔径会费钱，正如加工制作商不会按孔的数量收钱，而是以不同孔径孔的数量来收费。让钻针转速高速运行起来和停下来、更换钻头都会消耗时间。与制造商核对一下这些成本，但是你不能通过减少孔的数量的错误方式来降低成本。

3 重复检查所有器件引脚的过孔尺寸。没有比从制作商拿回自己感觉完美的布局产品回来更烦人的了，仅仅因为器件引脚不适合孔的大小。这是非常普遍的问题，不要大意偶

4 确保所有的过孔都是完全相同的，相同的焊盘垫和孔的大小。记住焊盘垫和孔径的比率。在这里出现错误会引起过孔焊盘“突围”，孔有稍微一点偏差会导致偏移出焊盘垫。电镀的穿孔并不是最致命的，但是没有一个完整的环形焊垫围绕孔，这个过孔在机械上将会变得不稳定。

5 确保两个器件之间有充足的物理间距。注意一下由于器件本体延伸的部分引起和其他器件产生的电气连接关系，或者与其他轨道和焊盘。

6 改变显示模式为草稿模式，这将显示你所有的轨道和焊盘就像边界线一样。这会让你一目了然的看透板子，并且毫不保留的看到轨道是否叠加或者没有连接到焊盘的中心。

7 如果你原因，添加雨滴给你所有的焊盘和过孔。在轨道和焊盘之间用雨滴来平滑是非常漂亮的，不要惊讶，外形像一滴泪珠一样。这给出了一个更结实和可靠的轨道板接口，几乎比标准的轨道跟焊盘的直角连接还要好。不要认为手动的添加泪滴，这是一种时间的浪费。但是如果你的程序支持泪滴的放置，随意使用它。

单面板的设计

单面板设计可以大大的节省板子的成本。如果你能把设计合适的摆放在板子的一面上，那么首选这么做。看下今天许多消费产品像TV和DVD，几乎可以肯定的发现一些单面板在里面。它们之所以仍然被使用就是因为它们是如此的便宜。

不管怎样，单面板设计需要一些独特的技术，这些在双面板和多面板上是不需要的。相对于双面板来说这是一个更大的挑战。事实上，单面板的设计好坏跟跳线的使用数量是成反比的。没有跳线可以获得多数同行的认可。

板子的尺寸跟跳线是一个相互制约的东西。几乎任何一个单面板都需要一些跳线，因此对于减小跳线的使用是非常重要的。

器件的摆放是非常重要的对于单面板来说，因此没有办法把所有的器件摆放的漂亮整齐。排列。尽可能的摆放器件使他们能用最短的最有效的轨道连接起来。就像完国际象棋一样，如果你不提前多想一下，很快你就会把自己逼近死胡同。有一个从板子一端连接到另一端的轨道会毁掉你所有的布局，因为它是其他垂直于它的轨道变得不可能。

许多人只会用直轨道布线在板子的顶层上，尽管它是双面板。然后当板子加工出来后，顶层的轨道被跳线代替。这是一个非常低效的接近单面板的设计，是不值得推荐的。你必须节约使用放置空间，不要害怕把一切重新来一遍，如果你看到更好的方法来布线就再试一次。

依据经验，在布局开始之前，你就能看出一个设计是否值得去布成单面板。

双面板设计

双面板设计给你额外的自由度去设计板子。一些看起来不可能的单面板会变得相当的简单当多加了一层之后。

许多没有经验的设计者会变得很懒当布局双面板的时候，它们认为器件如何摆放不会有太大关系，因为可以用数以百计的过孔来解决这些问题。它们会经常把IC器件整齐的摆放成列，然后用直角的轨道去把所有的一切连接起来。这意味着它们会在板子的底层把轨道布成同一方向，然后所有的顶层的轨道垂直通过底层的轨道。这种原理是如果你切碎轨道成足够多的次数，你就可以使用同一个步骤几乎能把任何器件连接起来。这种技术是丑陋的并且非效率的，是一种退步。许多基本的自动布线工具就是这样工作的。

**使用好的器件放置技术和高效的构建模块布线技术。

双面板的设计可以给你机会去好好利用地平面技术，这对于高频的设计是非常需要的。这会在之后讨论。

其他层

还要一些其他重要的层在PCB上除了铜皮轨道层。

丝印层

丝印层也叫组件覆盖层或组件层。它是板子顶上含有组件边界线、标识和文本的层（如果需要可以是底层）。

这是丝印处理过程中添加的。白色是标准的颜色，其他颜色也是允许的。你甚至可以混合搭配颜色在板子上，但那会浪费额外的时间。

设计板子的时候，确保所有的组件标识符相同的尺寸、朝向也统一。

放置组件封装的时候，尽可能的确保组件覆盖区域正好和组件真实尺寸相同。这样你就能够一眼看出各个组件之间有多大距离。确保所有有极性的组件被标记好了，引脚1是可辨别的。

你的丝印层将会是最不精确对齐的在所有的层里，因此不要依靠它来确定精确位置。确保丝印层不要覆盖住任何裸露的焊盘。没有一个最小的线宽度要求对于组件的覆盖区域线来，因此自由的去使用更窄的线和文本尺寸以适应器件。如果这些文本和线让你的板子看起来不是很漂亮，这不会像轨道和焊盘一样影响你设计。

通常规则，不要把组件的值（例如10K，10UF）大小放在丝印层上，只把组件的标识符放在丝印层即可。

只看该作者 · 2014-2-12 21:56

阻焊层

阻焊层是板子上围绕焊盘的一层薄的聚合物图层用来防止焊料把引脚桥接在一起。这对于一些贴片的细间距的元件是非常有用的。阻焊层典型的作用是覆盖除了焊盘和过孔的所有东西。PCB加工过程会自动的把阻焊层从焊盘和过孔上移除掉。在焊盘与阻焊层之间留下的缺口被称为“延伸量”.这个延伸量应该设置为几thou大小。小心点不要弄的太大，要不然在小间距器件引脚之间可能会变得没有阻焊层。

阻焊层在PCB包上以负片的形式显现出来，跟电源平面一样。在通常情况下你不需要在阻焊层放置任何东西。经常做的是在板子的顶层、没有轨道的地方移除一块方形的阻焊层。这对于用笔在板子上写下一些可见标记是非常有用的。

阻焊层有两种类型，丝网印刷或者照片可成像的。照片可成像层可以提供很好的分辨率和定位，优于丝网。你可以把阻焊层设置为不同的颜色，但是标准颜色是绿色。

在大部分标准质量的板子上，阻焊层被直接覆盖在裸铜的轨道上。这是已知的裸铜覆阻焊膜。你可以在阻焊层上涂上其他一些涂料。但这是非常奇特的应用。

你可以把过孔涂上阻焊层如果需要的话，这就是一个隆起。这对于小公差的设计阻止焊料流进过孔是非常有用的。

机械层

机械层为你的板子提供了一层边界线，还有其他的制作说明。它不是实际板子的设计尺寸，但是对于告诉PCB制作商你想如何装配板子是非常有用的。没有严格固定的规则对于这一层，用你喜欢的方法去做，只是要确保告诉你的PCB制作商了。

禁止布线区域

禁止布线区域通常定义一片你不想自动布线的约束区域。这包括围绕固定孔的间隙面积或高电压的组件例如。

层对齐

当PCB生产商做板子的时候，在光绘文件上会有一个对齐公差对于每一层。这包括轨道、平面、丝印、阻焊层、还要钻孔。如果你的设计中没有写到一个允许值，或把你的设计的公差做的太好，最后你可能会陷入大的麻烦。咨询制作商他们能做到多大的对齐公差，还有你付费做的板子的对齐公差。

网表

一个网表是一个必备的正确对应原理图的连接（网络）列表。他同样也包含元件清单、组件标识符、组件封装和其他一些涉及到你的原理图的信息。网表文件可以从原理图方案生成。生成网络列表也叫原理图捕捉。

然后可以在你的PCB方案中导入网表并开始工作。它可以自动的加载所有需要的组件到空白的板子上。它也可以分配一个网络名字对于每个组件的引脚。如果每个PCB组件的引脚都有一个网络，那么自动布线就可以实现了，一定要做规则检查，显示组件连接性。这是现在原理图和PCB CAD的基本概念。

鼠迹线

如果把鼠迹线使能的话，对于你摆放组件的工作会变得非常的容易。对于制定精确的原理图和导入网表产生麻烦的唯一原因，就是它。对于大型的设计，鼠迹线的显示是必备的。

鼠迹线显示是在原理图上连接在一起的组件的焊盘之间画一条直线。实际上，在你铺设轨道的时候展现了你原理图上的连接关系。开始布局的时候，所有器件随意的摆放在板子上的时候，这会显的很庞大复杂，因此得名鼠迹线。

鼠迹线开始的时候看起来令人生畏的，但当你移动每一个组件的时候这些线会自动的跟着移动。这样你就能很直观的看到哪个组件与哪个组件相连，而不需要重新返回去不断的参考原理图和组件指示符。即使在做只有几个简单组件的设计的时候，你也会怀念这个功能的。

鼠迹线显示使能，几乎可以一次性把所有组件很好的布局完，而不需要去不得不先画一条简单的轨道。鼠迹线显示可以高效的显示出你的轨道将要连接到那里。在你铺设某条轨道的时候，鼠迹线也会消失，随着你铺设轨道的继续你的设计就会变得越来越不复杂。当所有的鼠迹线都消失的时候，你的板子的布线工作也完成了。

只看该作者 · 2014-2-13 23:14

设计规则检查

设计规则检查（DRC）可以自动的检查PCB设计的连接线、间距、和其他制作的错误。对于今天这些庞大复杂的PCB设计，人工检查一个PCB设计是非常不切实际的。这也是DRC检查产生的原因，它是专业PCB设计中必不可少的一步。

DRC可以检查那些东西：

1 电路连接性。他会检查板子上的轨道连接是否与原理图上的一致。

2 电气间距。可以用来检查轨道、焊盘、和组件之间的间距。

3 制作允许偏差值像最小最大的孔的尺寸，轨道宽度，通过宽度，环的大小，和短路问题。

一个完整的DRC检查通常是在你最后完成PCB的时候才执行的。一些软件有实时DRC检查的功能或者说是在线DRC检查。例如：它不会让你把一个本不该连接在一起的轨道和焊盘连接在一块，违背轨道与焊盘的间距规则。如果软件有实时DRC检查的功能，使用它，它是一个非常宝贵的工具。

前进和返注释

前进注释是通过编辑原理图来修改已经存在的PCB布局布线。这个过程会把原理图网表和组件标识符导入进PCB设计、并进行相应的修改。一些软件甚至可以自动的移除不再有电气连接关系的轨道。你可以在PCB布局布线的任何时刻做前进注释。如果你对原理图做了修改，一定要前进注释到你PCB设计中。你可以手动的做这些工作，也可以设置为自动的将原理图修改前注到PCB中。

反注释是当你在PCB中修改了组件的标识符（C1/R2）的时候，然后自动的把这些信息更新到原理图上。更高级的反注释可以让你交换芯片，并执行一些其他电气属性的改变。不应该有太多需要用到反注释的地方。

多层板设计

多层板相对于单层板和双面板来说更加昂贵、难以加工制作，但是这确实给了更过的额外的空间去铺设电源和信号轨道。把信号线运行在板子的内层，你就可以把组件更加密集的布局在板子上以得到一个更加紧凑的设计。

从双面板转到多层板是一个很大的决定，因此确保多层板选定的合理理由是由于板子的尺寸和复杂程度。你自己做的话可以忘掉多面板设计，它需要一个专业的商业制作商。大部分业余的板子制作商不支持多层板的设计。

多层板仅仅指板子的层数。4/6/8层是常见的。你也可以做更多层，但是现在你已经在一个很专业的领域了。

在技术上你可以制作奇数层板子，例如3层板。但是这相对于4层板来说一点也不省钱。事实上3层板可能比4层板子还要贵，因为它射击到一个非常规的加工制作过程。

如果你决定做多层板，那么确保充分利用所有的层，留下一个完整的空白层是完全没有意义的。

在多层板设计上，通常把某一层作为地平面层，另一侧作为电源平面。或许只有几根信号线走在电源层上如果需要的话。如果在板子的顶层和底层有空间的话，可以铺设一些额外的电源轨道。电源层通常放在板子的中间，地层靠近顶层。

一旦把电源层放在内层就要特别注意一下，对于此时走线的区域你会感到经验。它确实打开了一个全新的布线世界。

如果电源平面是非常重要的，并且还有许多连接线需要布，那么你不得不把4层板转为6层板。6层板会给你4层信号层和2层电源层。这样你就能够做一些非常好的走线在6层板上。8层或者更多都是基本一样的。

与多层板随之而来的是需要使用不同类型的过孔来提高布线密度。有三种类型的过孔：标准的、埋孔、盲孔。

标准的过孔透过整个板子，可以把从顶层到底层的所有层连接在一起。这对于不需要连接起来的层来说是浪费。

盲孔指从板子的表层出发截止于内层。并没有完全穿透整个板子。盲孔从板子的另一边来看是不透的。

埋孔仅仅把内层几层板子连接在一起，并没有可见的孔留在板子的外边。因此这种孔是完全埋在板子的内部的。

盲孔和埋孔相对于标准孔来说会更贵些。但是它们非常有用，对于非常高密度的设计像那些涉及到VGA封装的组件来说是必备的。

电源平面

把电源平面配置在板子上会是一次很好的实践。对于组件来说使用电源平面可以彻底的降低电源线电感和阻抗。这对于高速数字电路设计是非常重要的例如。任何情况可能的话，使用电源平面是非常好的实践。甚至也可以应用在双面板上，如果板子上大部分信号线都在顶层的话。

电源平面实际上是把板子上的一层奉献给地或电源线的固体铜皮。电源平面走在板子的中间层，通常在这层上最接近外表面的一面。在四层板上有复杂电源要求的板子上，通常奉献一层给地平面，在这层的另一面放置不同的正或者负的电源轨道。地轨道电压通常是信号的参考电压。因此地平面应当比电源平面更加优先考虑。

许多PCB软件有特别的、与其他正常信号轨道层相反的层用来设计为电源平面，在正常的轨道层，这层假定是空的，当你铺设轨道的时候这些轨道会变为实际的铜皮轨道。然而在电源平面上，这层会假定被认为铺了层铜皮。在电源平面上铺设轨道实际上是移除铜皮。这个概念可以花一些时间来适应。

一个电源平面不会有任何轨道在上面（或移除一点铜皮），只有一层固体铜。无论任何时候都不需要铺设任何轨道或者移除任何一点铜皮。但是，实践中在复杂的板子上需要通过放置轨道来分割电源平面。对于数字和模拟地很可能这么做，这会减少数字地的干扰进入敏感的模拟电路。典型的电源平面分割方法在接近输入电源连接器附近或主要的滤波电容和板子相反的边缘上放置分割轨道。小心不要在板子上由于疏忽把板子另一面的两个半平面连接在一起意外的产生一个电源环路。（我也没翻译懂这句，谁给指点下。原句：Becareful not to accidentally cause a power “loop” on yourboard by inadvertently connecting the two halves ofyour plane on the other sideof the board.）

理所当然，应该围绕板子的边缘放置一圈轨道。这就能确保电源平面不会扩展到板子的边缘。板子边缘上的电源平面不仅可能引起与其他组件短路，还有可能引起与导轨和安装硬件之间的短路。

如果你不需要的话，就不需要使用电源平面层。可以在一般的信号层上自己填充电源铜皮轨道。电源平面层尽管有很多优势，但这在不同的PCB软件上是不一样的。

只看该作者 · 2014-2-14 22:54

良好的接地

接地是电路中最基本的操作。好的或不良的接地可以成就或毁掉你的PCB设计。由实践得来的几个较好的接地技术可以被应用到任何产品中。

1 用铜皮，许许多多的铜皮。地线路径上铜皮越多，阻抗也就越小。由于许多电气的原因这种方法是非常抢手的。在任何可能的地方用多边形铜皮填充。

2 在多层板设计的时候，总是把某一层贡献出来做为地层。并且安置在最靠近顶层的位置。

3 对于电路中重要的部分使用单独的接地路径，回到主要的滤波电容器上。这被称为星型地线，因为这些地轨道从一个中心点出来，常常看起来像一个星。事实上，这样做是理所当然的，即使这个组件不是很重要。分割的地线可以隔离电流和噪音在组件间相互影响。

4 如果使用了一个地平面，利用分割平面技术做成一个高效的星型接地。

5 直接通过一个针点连接到地平面上，不要用任何多余的轨道长度。

6 使用多个过孔来减少轨道到地的阻抗。

好的旁路

电路中产生合闸电流的活动的组件和点应当被旁路。这是为了平滑输入某个特别的设备的电源而作的。旁路是指在从“物理”和“电气”两方面上距离希望的组件或点尽可能近的电源轨道上放置电容。典型的旁路电容大小是100nf，尽管也有其他值大小的电容如1uf，10nf,和1nf被使用用来旁路不同的频率。你也可以并行使用多个不同值大小的电容。

旁路的时候，你不能用一个电容来代替多个电容，这完全违背了旁路电容使用的目的！对于一个大型的设计有上百的旁路电容是理所当然的。

通常情况下，如果可能的话应该为每一个IC芯片或其他开关组件配备一个旁路电容。通常使用的旁路电容值是100nf，对于高频使用10nf或1nf作为旁路电容，对于低频使用1uf或10uf作为旁路电容。

在一些重要的使用开关电源供电的设计上常常使用低阻抗电容（ESR）.

高频设计技术

在高频设计中你确实需要考虑由PCB布局布线产生的寄生电感、电容和阻抗。如果信号过快，并且轨道过长，那么轨道就会呈现出传输特性。如果在这种环境中你不采用适当的传输线技术那么你就会开始碰到反射和其他信号完整性问题。

临界轨道长度是信号的传播时间开始接近轨道的长度。（A “critical length”track is one in which the propagation time of the signal starts to get close tothe length of the track）

在标准铜FR4板上，每毫秒信号会走大约6英寸。根据经验，当轨道长度接近这个长度的一半的时候就需要特别注意了。可能实际情况中比这还要短。记住数字方波有谐波分量，因此一个100mhz的方波实际上包含的信号频率可以达到GHZ.

在高速设计中，地平面是保护信号完整性的基础，也会降低EMI问题。（EMC包含EMI（电磁干扰）和EMS（电磁敏感性））。它可以让你创建“控制阻抗”痕迹用来匹配电源与负载。它还允许你把信号耦合It also allows you to keep signals coupled “tight” to theirreturn path (ground).

在PCB上有许多方法去创建控制阻抗传输线，最基本和流行的是微带线和带状线。

微带线：走在表面层，下层是地平面。算出微带线特性阻抗的计算是非常的复杂的。它取决于轨道的宽度、厚度、高出地平面的高度，还涉及到PCB材料的介电常数。这就是为什么把地平面尽可能靠近顶层的原因。

带状线：与微带线类似，但在带状线的顶部有一层额外的地平面。这种情况下，不如说是埋在PCB内部的带状走线。带状线比微带线的优势是绝大部分的EMI辐射会被屏蔽在地平面内部。

只看该作者 · 2014-2-15 21:18

有许多免费的工具和电子数据表可以为你计算出微带线和带状线的变化。

下面是一些根据经验非常有用的设计规则对于高频：

1 保持你的高频信号轨道尽可能的短。

2 禁止关键的高频信号轨道穿过地平面上的挖空区。这会导致信号返回路径不连续，也会导致EMI问题。尽可能的避免地平面出现挖空区。挖空区与分割平面不同，比挖空区稍微好点，起码可以使高频信号轨道穿过的是相关的连续的平面。

（Avoid running critical high frequency signal tracks over any cutoutin your ground plane. This causes discontinuity in the signal return path, andcan lead to EMI problems. Avoid cutouts in your ground plane wherever possible.A cutout is different to a split plane, which is fine, provided you keep your highfrequency signal tracks over the relevant continuous plane。）

3 为每一个电源引脚配置去耦电容。

4 如果可能的话，把IC芯片的电源轨道首先连接到旁路电容上，然后再连接到电源平面上。这样能降低电源平面上的开关噪声。对于非常高速的设计，为了降低电感需要把电源引脚直接接在电源平面上，这比降低电源平面的噪音更重要。

5 注意过孔会引起传输线上的特性阻抗不连续。

6 为了降低在地平面之上的两条轨道的串扰，把轨道与地平面之间的距离设置的尽可能的小，而轨道之间的距离尽可能的宽。两个轨道之间的耦合系数：1/(1+(两个轨道之间的距离/轨道距离地平面的高度)∧2))

7 越小的过孔有越小的寄生电感，因此在高频设计中是首选。

8 不要把电源线直接连接到电源平面上，要通过主要的滤波电容才行。

双面板加载组件

在PCB的两面上加载组件有很多好处。并且现在布局布线的时候这种方式变得越来越流行和必须。对于决心在两面加载组件的驱动因素有两个。首先是板子的尺寸。如果对板子的尺寸有限制，在板子的一面又不能把所有的组件都放进去，那么两面都放置器件是唯一的选择了。第二个原因是为了满足确定的电气要求。尤其现在，随着许多高速敏感的贴片元件放置在板子上，没有足够的空间来摆放必备的旁路电容，或者是不能有效的摆放到距离组件非常近的位置。BGA封装的组件就是其中一个受益者，把旁路电容放置在板子的底层。

事实上，两面都加载组件但是在板子的底层只放置旁路电容是非常常见的。这能让旁路电容在物理距离上可以尽可能的靠近电源引脚。

确保在板子布局布线的时候与装配工一块讨论。对于双面板加载组件有许多是你不能做的。

自动布线

“真正的PCB设计者不会使用自动布线”的观念已经过时了。虽然许多人会声称这是真的，事实上经常被抛在一边，确实有很多时候你确实需要考虑使用自动布线。

自动布线指让PCB软件自动为你布线的过程。它甚至可以包揽全部的布线工作如果你愿意的话。大部分的顶尖PCB软件营销商会这样说，而自动布线背后依据的技术和原理是令人震惊的。就像人工智能和神经技术所依据的技术像市场上吹捧的一样。

如果PCB软件可以为你自动布线，为什么不好好利用那？难道它真的仅仅是把轨道自动放下就可以的过程吗。

答案是不唯一的，但无论自动布线软件多么智能，都不能代替一个好的PCB设计师。就像尝试着让电脑程序去为你画一副画一样。如果你能给他足够的信息或许它能为你画出一些清晰的东西，但绝不是一件艺术品，更不会是蒙娜丽莎。

许多人认为自动布线是给没有太多经验的PCB设计师准备的。事实恰恰相反！在一个没有经验的设计者手中，自动布线只会使问题更糟糕。但是在一个非常有经验的设计者手中，结合自动布线工具可以让设计者更快的设计出一个完美的作品比单纯的手工布线。

当你有一个非常复杂、又没有太多布线空间且非关键部分的板子上才会使用自动布线工具。板子上非关键的部分包括低频或组件的静态控制信号像LED显示、开关、继电器。高级的自动布线工具可以让你设置一些约束规则来告诉它你想要某条重要的轨道怎么铺设。但是在你告诉它每条轨道需要怎样铺设的详细信息的时候，可能你已经手动的布线完了。

永远不要用自动布线工具完成整个板子的布线工作，那只会让事情变得一团糟。如果你只是让它在板子上一个非常特别的非关键区域自由的随意布线，可以获得一个非常好的结果，有时候几乎跟手动布线难以区分开来。在板子布线的最后阶段，你甚至可以自动布线某一条连接如果你实在找不到空间的话。

除非你是一个非常有经验的PCB设计师，否则远离自动布线。这钟强调还是不足够的。真正的设计师不自动布线！

自动布局

在许多高端的PCB软件包中，自动布局是可利用的。专业的PCB设计者不会使用自动布局工具，就这么简单。不要指望自动布局工具特点可以为你做出最佳的布局。无论软件制作商如何鼓吹，这是没有用的（除非是非常简单的板子）。

不管怎样这些工具都有一个非常有用的功能，开始的时候可以把组件很容易的散布摆在板子上。

不对的地方求多多指正！！！！

只看该作者 · 2014-2-16 16:29

过孔与返回路径，如何理解？信号过孔不是传输信号的。它与电源、地平面有啥关系啊？信号不是从一个IC到流向别的IC或者元器件，这跟电源，地平面有啥关系，？？？？？？？？

只看该作者 · 2014-2-16 17:31

设计给加工制作商的

拼板

如果你正在看用一个拾取—放下的机械自动的装配你的板子的时候，你会想到把尽可能多的板子放在一块面板上。面板是一块非常大的PCB包含许多完全相同的你的板子的复制品。把板子放置在拾取—放置机器的适当位置需要花费一定时间的，因此一次性能放置越多的板，对于制作商来说也就越划算。

一个面板同样也包含工具条在顶部和底部，用来自动处理面板。不同的制作商可能有不同的最大面板制作尺寸。

每一个独立的板子可以被分离出来然后使用选项卡连接在一起，或简单的对接在一起然后擦一个V型槽。V型槽是板子上一个能让你沿着它很容易掰断板子的划痕。A breakout tab is a small strip of board perhaps 5-10mm long joiningyour board to your panel，也可以沿着条带钻些没有镀铜的小孔，这样可以把板子折断或者从面板上切断装配完之后。

你需要去查阅板子装入器的资料来决定最佳的面板尺寸和要求。

Each individualboard can be “routed out” and joined with “breakout tabs”, or simply butted togetherand scoured out with a “V groove”. A V groove is a score mark placed on your board that allows you toeasily“snap” the board alongthe groove. A breakout tab is a small strip of board perhaps 5-10mm longjoining your board to your panel. Small non-plated holes are also drilled alongthis strip, which allows the board to be

snapped or cut out of the panel after assembly.

工具条

工具条是面板下方空白的框条。包含了定位孔、基准记号还有其他制作信息如果需要的话。

处理板子的时候定位孔是必须的。2.4mm/3.2mm是标准的定位孔尺寸。每一个面板四个定位孔分别在每个角落就足够了。

工具条使用分组选项卡或V槽与面板连接在一起。

框标

框标在PCB上可见有助于校准。它们为自动拾取—放置工具提供参考点。就像摄像机能识别框标的中心并把它作为参考点一样。

面板上应该有三个框标，被称为全局基准点。右下角、左下角、左上角。这些点至少应该距离板子边缘5mm。它们可以安装在工具条上。

典型的框标是铜皮层上一个1.5mm直径的圆形焊盘。基准点不能被阻焊层覆盖，且阻焊层围绕基准点有3mm间距。这个焊盘可以是裸露的铜皮或者涂料的就像正规的焊盘。

两个本地基准点（相对的方向）同样也是需要的，紧挨着每一个板子上体积大、小间距的表面贴片元件。Two local fiducial (one in opposite corners) isalso required next to each large fine pitch surface mount device package onyour board.

热风焊盘

如果你实实在在的将一个表面贴片的焊盘与大面积的铜皮连接在一起，这个铜皮会变成一个很有效的散热器。这会在焊接的时候将热量引导远离你的焊盘。这会加快焊节点的冷却和其他焊接连接问题。这时候热风焊盘则很好的解决了这个问题。

焊接技术

布局布线的时候焊接技术需要被考虑进来。

有三种基本的焊接技术——手工焊接、波峰焊、回流焊。

手工焊接是最传统的方法被用来做样品和小批量生产的产品。对于手工焊接：布局的时候要考虑烙铁头的尺寸大小是否合适，还要热风焊盘的问题。需要留有足够的空间让烙铁头靠近顶层焊盘。

对于表面贴片和通孔类产品的焊接波峰焊是很常用的。这种焊接是把整个板子通过一个焊料的熔池。阻焊层是完全有必要的为了防止桥接。主要小心的是不要把小组件放置在大组件的阴影里。波峰焊是把板子从一个方向通过熔池，因此这会造成大器件之后的组件缺少焊料。对于表面贴片组件在波峰焊之前会被用粘合剂固定在板子上。

回流焊是最新的技术，适合于所有的表面贴片元件。首先在空板的焊盘上涂一层焊锡膏。然后把贴片组件用粘合剂粘在板子上。整个板子会被放进一个红外线或氮气炉的烤箱。焊盘上的焊锡膏会融化形成焊接节点。对于通孔组件，可以应用一个更新的回流焊技术被称作通孔回流焊或插入式回流焊。

波峰焊与回流焊的组合被用来处理贴片与通孔类组件都有的板子。

波峰焊的优势是便宜，缺点是对于体积较大的组件的摆放有限制。

回流焊更加复杂也更昂贵，但它适合于非常密集的贴片组件封装。

SMD WAVE SOLDERING

Througe-hole wave soldering

SMD Reflow soldering

基本的PCB制作

PCB板通常由一个空白的玻璃纤维基质组成，通常1.6mm厚。其他常用的厚度是0.8mm/2.4mm。有许多类型的PCB基质材料，但是到目前为止，最常用的是编织环氧玻璃材料。这种材料有标准的已知的属性，这些属性值在列在附表里面。

最常用的参数可能是介电常数。下面这个表格对于计算高速传输线参数和其他方面影响是非常有用的。一个FR4 PCB由玻璃和树脂构成。玻璃的介电常数约为6，树脂的介电常数约为3。因此一个FR4材料的PCB的介电常数介于4 接近于 5。如果你想要精确的数据那么就需要咨询你的PCB制作厂家。

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FR4的典型属性：

介电常数： 3.9~4.8

介质击穿 39KV/mm

吸水性 <1.3%

消耗因数 0.022

热膨胀 16-19ppm/degC

提示：不同的制作商这些值可能会不同，与厂家确认下以获得精确数值。

其他材料像聚四氟乙烯也是可以的，但是它只应用于非常特别的设计。也有比FR4便宜的材料，像酚醛基和CEM-1。这些是业余爱好者使用的材料，同样也应用在一些粗糙的消费产品上由于价格的原因。但对于过孔镀铜或精细公差的设计是不合适的。

一个空白的基材镀铜称为铜箔板。

多层板由各种单独的板子通过预浸粘结在一起构成，称为半固化。又许多方法可以把这些板子堆起来，这决定了你可以对平面和盲孔/埋孔做些什么。咨询制作商参考他们的建议。

表面修饰

你可以要求PCB制作商使用多种方法来处理焊盘和轨道。

一个只有基本锡涂层、没有阻焊层的单面或双面板成本是非常低的。使用这种方法要谨防轨道之间潜在的短路问题

你的标准专业生产板通常有阻焊层在裸漏的铜皮轨道上，在焊盘和过孔上可以用热风处理一下。热风在一定程度上能使大部分表面组件坐平在板子上。

对于尺寸大的重要的表面组件，a gold “flash”处理方式被使用的。这可以用来处理密集、小间距的组件。使表面变得非常平整。

可剥性阻焊层是可利用的，在波峰焊或涂保护膜的时候被用来短暂的屏蔽板子上的一定区域。

电气测试

在生产的时候，你可以检查处理后的PCB的电气连接和短路问题。使用一个自动化的“飞针型”或“针床”的测试机器。它会检查轨道的连接是否与PCB文件中的相符。它可能会产生一点额外的费用，但这对于多层板的设计是强制性的。如果在内层板上有一个制作错误，那是非常难以修复的。

署名

就像艺术作品一样，没有一个板子会在完成的时候不添加你的名字或署名！

署名可以是你喜欢的任何形式。有些人签署他们自己的名字、首字母、或一个华丽的象征。不管它是什么，确保你留下了一些东西。

署名可以放在铜层的任何一层，或也可以放在组件覆盖层。

提交你的设计给制作商

首先你要知道给你的制作商什么类型的文件。在澳大利亚标准文件是Protel工具的任何版本文件。澳大利亚的每一个制作商会很乐意接受protel文件。事实上，protel文件是他们最佳的接收文件。需要制作商也会接受其他类型的文件，但是首先你与制作商确认这点。确保你提交的PCB文件包能使制作商交付PCB板与你在屏幕上看到的一模一样。除非你有一个好的理由这么做，否则不要提供其他类型的文件。

Gerber文件是传统的和工业认可的文件形式，所有的主要的制作商都会接受它。许多PCB设计者仍然**生成、提供Gerber文件，为了对生产过程全盘控制。在一些极端的情况下，生成Gerber文件是不需要的且已经是过去式了。生成Gerber文件对于PCB设计增加了额外的复杂的一步，这个过程中还可能有错误混进。因此，如果可能的话不要生成Gerber文件，除非你清楚的知道如何生产正确的Gerber文件。

制作商在报价之前会问许多问题，问问他们你需要提供给它们那些文件。下面是一个基本的清单：

1 一个相关软件和版本。这会让双方在生产制作的过程变得容易些。

2 所需生产时间，称为周期。24小时会比2周花费更多。

3 需要制作板子的数量

4 板子的厚度（1.6mm、0.8mm、2.4mm 等等）1.6mm是标准的

5 板子材料类型（FR4/聚四氟乙烯等等）FR4是标准的

6 板子的层数

7 表面处理技术（SMOBC/HAL/GoldFlash等等）SMOBC和HAL是标准的

8 阻焊层和组件覆盖层的颜色

9 铜皮的重量（1盎司/2盎司等等）1盎司是标准的

10 是否需要电气测试。这对于多层板是必备的

11 板子的轨道/空间间隙