PCB(PrintedCircuitBoard)，中文名為pcb電路板，又被稱(chēng)為印刷線路板、印刷電路板，是至關(guān)重要的電子器件構(gòu)件，是電子元件的支承體，是電子元件保護(hù)接地的服務(wù)提供者。因?yàn)樗沁x用電子器件造紙術(shù)制做的，故被稱(chēng)作\”包裝印刷\”線路板。

伴隨著PCB 規(guī)格規(guī)定愈來(lái)愈小，元器件相對(duì)密度規(guī)定愈來(lái)愈高，PCB 設(shè)計(jì)方案的困難也越來(lái)越大。

怎樣完成PCB 高的布通率及其減少設(shè)計(jì)方案時(shí)間，在這里小編談一談對(duì)PCB 整體規(guī)劃、合理布局和走線的設(shè)計(jì)方案方法。

PCB布局原則

1.按照電路功能分塊布局

不同區(qū)域之間要有明顯的界限(通過(guò)地來(lái)區(qū)分)。

2.干擾電路與敏感電路分開(kāi)

模擬電路容易受影響，所以要與干擾電路分開(kāi)。

3.干擾電路要遠(yuǎn)離接口

時(shí)鐘線、總線、射頻線等高頻線路要遠(yuǎn)離外出接口，避免強(qiáng)輻射信號(hào)上的干擾耦合到外出信號(hào)線上。晶體、晶振、繼電器，開(kāi)關(guān)電源等均是強(qiáng)輻射器件。

4.分區(qū)域供電并必要分割

數(shù)字地與模擬地分開(kāi)，并用磁珠等來(lái)隔離數(shù)字和模擬之間的噪聲。

一、確定PCB的層數(shù)

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計(jì)初期確定。布線層的數(shù)量以及層疊(STack-up)方式會(huì)直接影響到印制線的布線和阻抗。 板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實(shí)現(xiàn)期望的設(shè)計(jì)效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)最好采用較多的電路層并使附銅均勻分布。

二、設(shè)計(jì)規(guī)則和限制

要順利完成布線任務(wù)，布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。要對(duì)所有特殊要求的信號(hào)線進(jìn)行分類(lèi)，每個(gè)信號(hào)類(lèi)都應(yīng)該有優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)越高，規(guī)則也越嚴(yán)格。

規(guī)則涉及印制線寬度、過(guò)孔的最大數(shù)量、平行度、信號(hào)線之間的相互影響以及層的限制，這些規(guī)則對(duì)布線工具的性能有很大影響。認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)要求是成功布線的重要一步。

三、組件的布局

在最優(yōu)化裝配過(guò)程中，可制造性設(shè)計(jì)(DFM)規(guī)則會(huì)對(duì)組件布局產(chǎn)生限制。如果裝配部門(mén)允許組件移動(dòng)，可以對(duì)電路適當(dāng)優(yōu)化，更便于自動(dòng)布線。

比如，對(duì)于電源線的布局：

①在PCB布局中應(yīng)將電源退耦電路設(shè)計(jì)在各相關(guān)電路附近，而不要放置在電源部分，否則既影響旁路效果，又會(huì)在電源線和地線上流過(guò)脈動(dòng)電流，造成竄擾;

②對(duì)于電路內(nèi)部的電源走向，應(yīng)采取從末級(jí)向前級(jí)供電，并將該部分的電源濾波電容安排在末級(jí)附近;

③對(duì)于一些主要的電流通道，如在調(diào)試和檢測(cè)過(guò)程中要斷開(kāi)或測(cè)量電流，在布局時(shí)應(yīng)在印制導(dǎo)線上安排電流缺口。

另外，要注意穩(wěn)壓電源在布局時(shí)，盡可能安排在單獨(dú)的印制板上。當(dāng)電源與電路合用印制板時(shí)，在布局中，應(yīng)該避免穩(wěn)壓電源與電路元件混合布設(shè)或是使電源和電路合用地線。因?yàn)檫@種布線不僅容易產(chǎn)生干擾，同時(shí)在維修時(shí)無(wú)法將負(fù)載斷開(kāi)，到時(shí)只能切割部分印制導(dǎo)線，從而損傷印制板。

四、扇出設(shè)計(jì)

在扇出設(shè)計(jì)階段，表面貼裝器件的每一個(gè)引腳至少應(yīng)有一個(gè)過(guò)孔，以便在需要更多的連接時(shí)，電路板能夠進(jìn)行內(nèi)層連接、在線測(cè)試和電路再處理。

五、手動(dòng)布線以及關(guān)鍵信號(hào)的處理

手動(dòng)布線在現(xiàn)在和將來(lái)都是印刷電路板設(shè)計(jì)的一個(gè)重要過(guò)程，采用手動(dòng)布線有助于自動(dòng)布線工具完成布線工作。通過(guò)對(duì)挑選出的網(wǎng)絡(luò)(net)進(jìn)行手動(dòng)布線并加以固定，可以形成自動(dòng)布線時(shí)可依據(jù)的路徑。

首先對(duì)關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行布線，手動(dòng)布線或結(jié)合自動(dòng)布線工具均可。布線完成后，再由有關(guān)的工程技術(shù)人員對(duì)這些信號(hào)布線進(jìn)行檢查，檢查通過(guò)后，將這些線固定，然后開(kāi)始對(duì)其余信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)布線。由于地線中阻抗的存在，會(huì)給電路帶來(lái)共阻抗干擾。

六、自動(dòng)布線

對(duì)關(guān)鍵信號(hào)的布線需要考慮在布線時(shí)控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感等，在了解自動(dòng)布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對(duì)布線的影響后，自動(dòng)布線的質(zhì)量在一定程度上可以得到保證。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)布線時(shí)應(yīng)該采用通用規(guī)則。

通過(guò)設(shè)置限制條件和禁止布線區(qū)來(lái)限定給定信號(hào)所使用的層以及所用到的過(guò)孔數(shù)量，布線工具就能按照工程師的設(shè)計(jì)思想來(lái)自動(dòng)布線。在設(shè)置好約束條件和應(yīng)用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動(dòng)布線將會(huì)達(dá)到與預(yù)期相近的結(jié)果，在一部分設(shè)計(jì)完成以后，將其固定下來(lái)，以防止受到后邊布線過(guò)程的影響。

布線次數(shù)取決于電路的復(fù)雜性和所定義的通用規(guī)則的多少。現(xiàn)在的自動(dòng)布線工具功能非常強(qiáng)大，通?？赏瓿?00%的布線。但是，當(dāng)自動(dòng)布線工具未完成全部信號(hào)布線時(shí)，就需對(duì)余下的信號(hào)進(jìn)行手動(dòng)布線。

七、布線的整理

一些約束條件很少的信號(hào)，布線的長(zhǎng)度很長(zhǎng)，這時(shí)可以先判斷出哪些布線合理，哪些布線不合理，再通過(guò)手動(dòng)編輯來(lái)縮短信號(hào)布線長(zhǎng)度和減少過(guò)孔數(shù)量。

PCB布線設(shè)計(jì)是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)過(guò)程中，布線一般有三種境界：

首先是布通，這是PCB設(shè)計(jì)的最基本的入門(mén)要求;

其次是電氣性能的滿(mǎn)足，這是衡量一塊PCB板是否合格的標(biāo)準(zhǔn)，在線路布通之后，認(rèn)真調(diào)整布線、使其能達(dá)到最佳的電氣性能;

最后是整齊美觀，雜亂無(wú)章的布線、即使電氣性能過(guò)關(guān)也會(huì)給后期改板優(yōu)化及測(cè)試與維修帶來(lái)極大不便，布線要求整齊劃一，不能縱橫交錯(cuò)毫無(wú)章法。

網(wǎng)絡(luò)DRC檢查及結(jié)構(gòu)檢查

質(zhì)量控制是PCB設(shè)計(jì)流程的重要組成部分，一般的質(zhì)量控制手段包括：設(shè)計(jì)自檢、設(shè)計(jì)互檢、專(zhuān)家評(píng)審會(huì)議、專(zhuān)項(xiàng)檢查等。

原理圖和結(jié)構(gòu)要素圖是最基本的設(shè)計(jì)要求，網(wǎng)絡(luò)DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查就是分別確認(rèn)PCB設(shè)計(jì)滿(mǎn)足原理圖網(wǎng)表和結(jié)構(gòu)要素圖兩項(xiàng)輸入條件。

一般電路板設(shè)計(jì)師都會(huì)有自己積累的設(shè)計(jì)質(zhì)量檢查Checklist，其中的條目部分來(lái)源于公司或部門(mén)的規(guī)范、另一部分來(lái)源于自身的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。專(zhuān)項(xiàng)檢查包括設(shè)計(jì)的Valor檢查及DFM檢查，這兩部分內(nèi)容關(guān)注的是PCB設(shè)計(jì)輸出后端加工光繪文件。