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[疑難解惑] PCB設計基礎知識 | PCB設計流程詳解

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發表于 2017-2-22 14:42:50 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
了解PCB設計流程前要先理解什么是PCB。PCB是英文Printed Circuit Board(印制線路板或印刷電路板)的簡稱。通常把在絕緣材料上按預定設計制成印制線路、印制組件或者兩者組合而成的導電圖形稱為印制電路。

PCB于1936年誕生,美國于1943年將該技術大量使用于軍用收音機內;自20世紀50年代中期起,PCB技術開始被廣泛采用。目前,PCB已然成為“電子產品之母”,其應用幾乎滲透于電子產業的各個終端領域中,包括計算機、通信、消費電子、工業控制、醫療儀器、國防軍工、航天航空等諸多領域。以下為快點PCB學院整理的PCB設計流程詳解。

1、前期準備
包括準備元件庫和原理圖。在進行PCB設計之前,首先要準備好原理圖SCH元件庫和PCB元件封裝庫。
PCB元件封裝庫最好是工程師根據所選器件的標準尺寸資料建立。原則上先建立PC的元件封裝庫,再建立原理圖SCH元件庫。
PCB元件封裝庫要求較高,它直接影響PCB的安裝;原理圖SCH元件庫要求相對寬松,但要注意定義好管腳屬性和與PCB元件封裝庫的對應關系。

2、PCB結構設計
根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位,在PCB設計環境下繪制PCB板框,并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等。
充分考慮和確定布線區域和非布線區域(如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區域)。

3、PCB布局設計
布局設計即是在PCB板框內按照設計要求擺放器件。在原理圖工具中生成網絡表(Design→Create Netlist),之后在PCB軟件中導入網絡表(Design→Import Netlist)。網絡表導入成功后會存在于軟件后臺,通過Placement操作可以將所有器件調出、各管腳之間有飛線提示連接,這時就可以對器件進行布局設計了。
PCB布局設計是PCB整個設計流程中的首個重要工序,越復雜的PCB板,布局的好壞越能直接影響到后期布線的實現難易程度。
布局設計依靠電路板設計師的電路基礎功底與設計經驗豐富程度,對電路板設計師屬于較高級別的要求。初級電路板設計師經驗尚淺、適合小模塊布局設計或整板難度較低的PCB布局設計任務。

4、PCB布線設計
PCB布線設計是整個PCB設計中工作量最大的工序,直接影響著PCB板的性能好壞。
在PCB的設計過程中,布線一般有三種境界:
首先是布通,這是PCB設計的最基本的入門要求;
其次是電氣性能的滿足,這是衡量一塊PCB板是否合格的標準,在線路布通之后,認真調整布線、使其能達到最佳的電氣性能;
再次是整齊美觀,雜亂無章的布線、即使電氣性能過關也會給后期改板優化及測試與維修帶來極大不便,布線要求整齊劃一,不能縱橫交錯毫無章法。

5、布線優化及絲印擺放
“PCB設計沒有最好、只有更好”,“PCB設計是一門缺陷的藝術”,這主要是因為PCB設計要實現硬件各方面的設計需求,而個別需求之間可能是沖突的、魚與熊掌不可兼得。
例如:某個PCB設計項目經過電路板設計師評估需要設計成6層板,但是產品硬件出于成本考慮、要求必須設計為4層板,那么只能犧牲掉信號屏蔽地層、從而導致相鄰布線層之間的信號串擾增加、信號質量會降低。
一般設計的經驗是:優化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。PCB布線優化完成后,需要進行后處理,首要處理的是PCB板面的絲印標識,設計時底層的絲印字符需要做鏡像處理,以免與頂層絲印混淆。

6、網絡DRC檢查及結構檢查
質量控制是PCB設計流程的重要組成部分,一般的質量控制手段包括:設計自檢、設計互檢、專家評審會議、專項檢查等。
原理圖和結構要素圖是最基本的設計要求,網絡DRC檢查和結構檢查就是分別確認PCB設計滿足原理圖網表和結構要素圖兩項輸入條件。
一般電路板設計師都會有自己積累的設計質量檢查Checklist,其中的條目部分來源于公司或部門的規范、另一部分來源于自身的經驗總結。專項檢查包括設計的Valor檢查及DFM檢查,這兩部分內容關注的是PCB設計輸出后端加工光繪文件。

7、PCB制板
在PCB正式加工制板之前,電路板設計師需要與PCB甲供板廠的PE進行溝通,答復廠家關于PCB板加工的確認問題。
這其中包括但不限于:PCB板材型號的選擇、線路層線寬線距的調整、阻抗控制的調整、PCB層疊厚度的調整、表面處理加工工藝、孔徑公差控制與交付標準等。

以上就是PCB設計整個全流程。更多技術干貨請關注【快點PCB學院】公眾號。

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