PCB设计基础知识

 了解PCB设计流程前要先理解什么是PCB。PCB是英文PrintedCircuitBoard（印制线路板或印刷电路板）的简称。通常把在绝缘材料上按预定设计制成印制线路、印制组件或者两者组合而成的导电图形称为印制电路。PCB于1936年诞生,美国于1943年将该技术大量使用于军用收音机内；自20世纪50年代中期起，PCB技术开始被广泛采用。目前，PCB已然成为“电子产品之母”，其应用几乎渗透于电子产业的各个终端领域中，包括计算机、通信、消费电子、工业控制、医疗仪器、国防军工、航天航空等诸多领域。

一．前期准备

包括准备元件库和原理图。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH元件库和PCB元件封装库。PCB元件封装库最好是工程师根据所选器件的标准尺寸资料建立。原则上先建立PC的元件封装库，再建立原理图SCH元件库。PCB元件封装库要求较高，它直接影响PCB的安装；原理图SCH元件库要求相对宽松，但要注意定义好管脚属性和与PCB元件封装库的对应关系。

二．PCB结构设计

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板框，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。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）。

三．PCB布局设计

布局设计即是在PCB板框内按照设计要求摆放器件。在原理图工具中生成网络表（Design→CreateNetlist），之后在PCB软件中导入网络表（Design→ImportNetlist）。网络表导入成功后会存在于软件后台，通过Placement操作可以将所有器件调出、各管脚之间有飞线提示连接，这时就可以对器件进行布局设计了。PCB布局设计是PCB整个设计流程中的首个重要工序，越复杂的PCB板，布局的好坏越能直接影响到后期布线的实现难易程度。布局设计依靠电路板设计师的电路基础功底与设计经验丰富程度，对电路板设计师属于较高级别的要求。初级电路板设计师经验尚浅、适合小模块布局设计或整板难度较低的PCB布局设计任务。

PCB布线设计PCB布线设计是整个PCB设计中工作量最大的工序，直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中，布线一般有三种境界：首先是布通，这是PCB设计的最基本的入门要求；其次是电气性能的满足，这是衡量一块PCB板是否合格的标准，在线路布通之后，认真调整布线、使其能达到最佳的电气性能；再次是整齐美观，杂乱无章的布线、即使电气性能过关也会给后期改板优化及测试与维修带来极大不便，布线要求整齐划一，不能纵横交错毫无章法。

布线优化及丝印摆放“PCB设计没有最好、只有更好”，“PCB设计是一门缺陷的艺术”，这主要是因为PCB设计要实现硬件各方面的设计需求，而个别需求之间可能是冲突的、鱼与熊掌不可兼得。例如：某个PCB设计项目经过电路板设计师评估需要设计成6层板，但是产品硬件出于成本考虑、要求必须设计为4层板，那么只能牺牲掉信号屏蔽地层、从而导致相邻布线层之间的信号串扰增加、信号质量会降低。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。PCB布线优化完成后，需要进行后处理，首要处理的是PCB板面的丝印标识，设计时底层的丝印字符需要做镜像处理，以免与顶层丝印混淆。

网络DRC检查及结构检查质量控制是PCB设计流程的重要组成部分，一般的质量控制手段包括：设计自检、设计互检、专家评审会议、专项检查等。原理图和结构要素图是最基本的设计要求，网络DRC检查和结构检查就是分别确认PCB设计满足原理图网表和结构要素图两项输入条件。一般电路板设计师都会有自己积累的设计质量检查Checklist，其中的条目部分来源于公司或部门的规范、另一部分来源于自身的经验总结。专项检查包括设计的Valor检查及DFM检查，这两部分内容关注的是PCB设计输出后端加工光绘文件。

结语.PCB制板在PCB正式加工制板之前，电路板设计师需要与PCB甲供板厂的PE进行沟通，答复厂家关于PCB板加工的确认问题。这其中包括但不限于：PCB板材型号的选择、线路层线宽线距的调整、阻抗控制的调整、PCB层叠厚度的调整、表面处理加工工艺、孔径公差控制与交付标准等。

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