板子設(shè)計
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優(yōu)秀的 PCB 設(shè)計者同時也是出色的藝術(shù)家,但是伴隨 5G 的全面商用以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及,電路板走線越來越精密,信號頻率日益提高,電磁干擾問題日趨嚴(yán)重,PCB 設(shè)計人員不得不去面對一個現(xiàn)實問題:PCB 電路板已經(jīng)開始像一個具有電阻、電容、電感的組件,而非像過去 10 年前那樣僅僅作為線路連接的平臺。電磁兼容性與信號完整性的問題日益突出,對于 PCB 布線與元器件布局的要求越來越高。

本文首先介紹了 PCB 制造工藝與元器件封裝相關(guān)的知識,然后重點討論了筆者工作過程當(dāng)中總結(jié)的一些 PCB Layout 方面的基本布線規(guī)范與設(shè)計原則。當(dāng)然,信號完整性作為一個比較系統(tǒng)的工程化問題,這些經(jīng)驗與原則并非絕對適用于任意場合,實際布線時仍然需要具體問題具體分析,結(jié)合實際的工況進(jìn)行設(shè)計。而對于信號完整性方面的各類繁雜問題,將會專門新開一篇文章另行討論。
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基本術(shù)語
目前全球 EDA 產(chǎn)業(yè)格局主要由 Synopsys (新思科技)、Cadence (鏗騰電子)、Mentor(明導(dǎo)電子) 三大企業(yè)壟斷,其中 Cadence 公司的 Allegro(/??leɡro?/
) 是業(yè)內(nèi)比較推崇的一款高速 PCB 板級布線工具,當(dāng)然面對價格不菲的商業(yè) License,也可以選擇免費又好用的 KiCad
。
PCB 是印刷電路板(Printed Circuit Board)的英文縮寫,其基材是由介電層(絕緣材料)和高純度導(dǎo)體 (銅箔) 構(gòu)成,常用的 PCB 的基材主要是覆銅箔環(huán)氧玻纖布層壓板,也稱為 FR-4 全玻纖板,使用浸潤了環(huán)氧樹脂的玻璃纖維布層壓而成。
網(wǎng)絡(luò):電路也稱為網(wǎng)絡(luò),即電路網(wǎng)絡(luò);
板框:放置 PCB 封裝之前,需要先行在相應(yīng)的圖層繪制 PCB 板的邊框;
飛線:是基于相同的原理圖網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的,當(dāng)兩個封裝的焊盤網(wǎng)絡(luò)相同時就會出現(xiàn)飛線,表示這兩個焊盤在 PCB 當(dāng)中可以通過導(dǎo)線連接;
焊盤:用于將電子元件固定并且連接到 PCB ,每個焊盤都擁有獨立編號,以便于和元件引腳對應(yīng);
淚滴:平滑過渡布線與焊盤之間的連接,提高連接的可靠性,降低信號傳輸時阻抗的急劇跳變,避免高頻信號由于線寬突然減小而造成反射;
鋪銅:用于保留連接地或者電源的整塊銅箔區(qū)域,一塊 PCB 可以分別設(shè)置并且繪制多個鋪銅區(qū);
布線
差分對布線:差分對是一種有效的高速信號走線方式,可以抑制共模噪聲,達(dá)到更好的信號完整性;其中,等長和等距是差分布線的最基本要求;
蛇形等長布線:蛇形走線用于解決高速信號下,線長不相等導(dǎo)致的并行信號到達(dá)時間差異,進(jìn)而引發(fā)信號時序的改變;其沒有所謂濾波或者抗干擾的能力,因而只適用于時序匹配用途;
拼板
拼板:用于充分利用 PCB 板材,將多塊相同或者不同的 PCB 設(shè)計放置到一個上面,從而提高生產(chǎn)效率;
V 割:也稱為
V-CUT
,是指板廠按照客戶的拼板要求(便于后期分板),在印刷電路板的特定位置預(yù)先使用切割機(jī)開出 V 形槽,由于 V-CUT 刀只能走直線,不能走曲線和折線,所以規(guī)則的 PCB 拼板才會采用該方式;此外,PCB 走線距離 V 割線距離不應(yīng)小于0.4mm
以避免損壞;郵票孔:一種是為了便于后期分板,在分板位置打上一些小孔,由于容易造成毛邊等問題,所以僅用于拼板不規(guī)則的場合;另一種則是經(jīng)常用于核心板,具有連接特性的郵票孔,使用時需要精確切割為半孔;
過孔
過孔(Via Hole
)是鍍銅的的金屬小孔,用于實現(xiàn)不同銅層之間的電氣連接,具體可以劃分為如下 3 種:

通孔(
Through
):連接頂層與底層并貫穿整個 PCB;盲孔(
Blind
):一端位于 PCB 表面,另一端位于 PCB 中間的工作層;埋孔(
Buried
):用于 PCB 內(nèi)部中間兩個工作層之間的連接;
注意:出于信號完整性的考慮,PCB 設(shè)計當(dāng)中應(yīng)該盡量減少過孔的使用;如果必須使用過孔,則盡量避免采用盲孔和埋孔,它們不但增加了 PCB 的加工難度,也帶來了大量電氣安全性方面的問題。
單位換算
密耳是 PCB 設(shè)計當(dāng)中經(jīng)常使用到的一個長度的單位,它代表千分之一英寸
,通常寫做 mil
,其換算方式如下所示:
?1 mm ? (毫米) ? ? ?39.37 ?mil (密耳)
?1 mil ?(密耳) ? ? ?0.0254 mm ?(毫米) ?? ?25.4 μm (微米)
?1 inch (英寸) ? ? ?1000 ? mil (密耳) ?? ?25.4 mm (毫米)
?
元件封裝
封裝(Package)描述了電子元器件的外形與尺寸,具有相同電子參數(shù)的元件可能擁有不同的封裝,由于封裝技術(shù)日新月異并且沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),本文總結(jié)了一些常用電子元件的封裝類型。
貼片元件
SMT 是表面貼裝技術(shù)(Surface Mounting Technology)的英文縮寫,常見的貼片元件有 0201、0402、0805、0603、1206、1210、1812、2010、2512 九種類型:

芯片封裝
半導(dǎo)體芯片的封裝材料主要有塑料
、陶瓷
、玻璃
、金屬
等等,如果沒有特殊工藝要求,現(xiàn)在普遍采用的是塑料封裝:

布線參數(shù)
目前 PCB 板廠默認(rèn)采用 1.6
毫米厚度的 FR-4 板材:
外層銅厚:
1oz ~ 2oz
,即35um ~ 70um
,默認(rèn)常規(guī)電路板外層銅箔厚度為1 oz
,最多可以做到2 oz
(需備注);內(nèi)層銅厚:
0.5oz
,即17um
,默認(rèn)常規(guī)電路板內(nèi)層銅箔線路厚度為0.5 oz
;最小線寬與間隙:嘉立創(chuàng)
3.5mil
,捷配4mil
,兩者約等于0.1mm
,實際布線時盡量保證大于4mil
即可;最小過孔內(nèi)外徑:多層板最小內(nèi)徑
0.2mm
,最小外徑為0.4mm
,雙面板最小內(nèi)徑0.3mm
, 最小外徑0.5mm
;
注意:具體參數(shù)請參考所打樣 PCB 工廠的文檔,例如:、、。
布線寬度
IPC 是美國印刷電路板協(xié)會(The Institute of Printed Circuit)的英文縮寫,該組織制定了多個 PCB 設(shè)計與制造工藝相關(guān)的的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn):
《IPC-7525 鋼網(wǎng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》
《IPC-2221 PCB 設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)》
《IPC-SM-782 表面安裝設(shè)計焊盤圖形標(biāo)準(zhǔn)》
《IPC-SM-770 印制板組件裝配規(guī)范 (包括表面安裝和穿孔安裝的設(shè)計要求)》
下面這個線寬計算公式出自于《IPC-2221 印制電路板通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》,適用于外層電流35A
、內(nèi)層電流17.5A
、溫度為100C°
、寬度 400mil
的情況::
最大電流安相對環(huán)境溫升攝氏度布線寬度布線厚度,其中內(nèi)層布線或外層布線最大電流 (安)=K× 相對環(huán)境溫升 (攝氏度)0.44×(布線寬度 × 布線厚度)0.725,其中 K = 內(nèi)層布線 0.024 或外層布線 0.048
當(dāng)前 PCB 板廠可以加工的成品外層銅厚在1oz ~ 2oz
(即 35μm ~ 70μm
)之間,默認(rèn)外層銅箔線路厚度為 1oz
(最多可以做到 2oz
),內(nèi)層銅箔線路厚度為 0.5oz
(即 17μm
)。這里以默認(rèn)的 35μm
布線厚度為基準(zhǔn),可以得到如下常用的布線寬度
、最大通過電流
、阻抗
:

布線間距
安全間距是指 2 個導(dǎo)電子元件或者走線之間測得的最短空間距離,即在保證電氣性能穩(wěn)定與安全的前提下,通過空氣所能夠絕緣的最短距離。下面表格標(biāo)注的是安全間距最小值,該數(shù)據(jù)來源于《IPC 2221 印刷電路板通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》。

注意:目前大部分板廠所提供的布線最小間距為
4mil
,即0.1mm
。
最小過孔
當(dāng)前 PCB 板廠可以提供的多層板最小內(nèi)徑為 0.2mm
,最小外徑為 0.4mm
,雙面板最小內(nèi)徑 0.3mm
,最小外徑 0.5mm
。
封裝尺寸
PCB 堆疊與分層
雖然 PCB 可以分為多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,但是通常元器件僅能在頂層或者底層,分別通過波峰焊(針對貼片元件)或者回流焊(針對分立元件)進(jìn)行焊接:

根據(jù)覆銅層數(shù)的不同,可以將 PCB 具體劃分為如下 3 種類型:
單面 PCB 板:僅有一面走線或者覆銅;
雙面 PCB 板:頂層和底層都會進(jìn)行走線或者覆銅;
多層 PCB 板:除了頂層和底層之外,中間還包含了
信號層
、中間層
、電源層
、接地層
,每一層之間相互絕緣并采用過孔連接;
注意:因為雙面 PCB 的電磁兼容性較差,所以通常僅用于低速設(shè)計當(dāng)中。

每層 PCB 之間,分別可以采用通孔
、盲孔
、埋孔
方式進(jìn)行連接??傮w而言,絕大多數(shù)板級 EDA 工具軟件都定義有下表當(dāng)中的 PCB 功能層次:

注意:信號層主要放置銅膜導(dǎo)線與元件,為電氣信號提供傳輸通道;內(nèi)部電源 / 接地層 也稱為內(nèi)電層,主要用來鋪設(shè)電源和接地,由大塊的銅膜覆蓋而成,可以提升 PCB 工作的穩(wěn)定性。
四層 PCB 參考設(shè)計

第 1 種情況,比較理想的四層板堆疊設(shè)計,因為最外層是接地層,對于 EMI 有屏蔽作用,同時電源層與接地層可以靠得很近,使得電源內(nèi)阻較小;但是,當(dāng)元器件密度比較大時,不能保證接地層的完整性,信號層的信號質(zhì)量會變得較差,相鄰信號層之間的串?dāng)_較大;
第 2 種情況,這種方式較為常用,這種結(jié)構(gòu)擁有較好的層電容效應(yīng),整個 PCB 的層間串?dāng)_較小,信號層可以取得較好的信號完整性;但這種結(jié)構(gòu)當(dāng)中,由于信號層處于表層,空間電磁輻射的強(qiáng)度增大,需要通過外加屏蔽殼才能夠降低 EMI;
第 3 種情況,電源層與接地層都處于表層,信號完整性比較好,其中
信號 1
層上的信號質(zhì)量最好,信號 2
層次之;這種設(shè)計對于 EMI 有一定的屏蔽作用;但是,由于環(huán)路較大,器件密度的大小直接決定著信號質(zhì)量,相鄰信號層不能避免層間干擾,整體上不如第 1 種結(jié)構(gòu),除非對于電源功率有特殊要求;
六層 PCB 參考設(shè)計

第 1 種情況,是常見的方式之一,
信號 1
層是比較好的布線層,信號 2
層次之;但是要注意信號 2
與信號 3
之間的層間串?dāng)_,信號 4
如果沒有元件,就盡量減少信號線,并且多覆蓋一層接地;第 2 種情況,
信號 2
與信號 3
層的信號完整性最好,其中信號 2
層為最好的布線層,信號 3
層次之;電源平面的阻抗較好,層間電容較大,有利于抑制整板的 EMI;但是由于信號 1
與信號 2
之間存在較大的層間干擾,并且距離電源層和接地層較遠(yuǎn),EMI 空間輻射強(qiáng)度較大,可能需要外加屏蔽殼;第 3 種情況,這種情況是六層板的最佳布局,
信號 1
、信號 2
、信號 3
都是比較好的布線層,并且電源平面的阻抗也比較好,美中不足之處在于信號 4
距離接地層過遠(yuǎn);第 4 種情況,雖然性能優(yōu)于前面 3 種,但是可供布線的層數(shù)僅有 2 層;
信號完整性問題
信號完整性(SI,Signal Integrity)是指 PCB 上的信號經(jīng)由信號線傳輸以后仍然能保持完整與正確,當(dāng)電路中的信號能夠以正確的時序、符合要求的持續(xù)時間與電壓幅度進(jìn)行傳送,并完整的到達(dá)輸出端時,即說明該電路具有良好的信號完整性;而當(dāng)信號不能正常響應(yīng)時,就認(rèn)為出現(xiàn)了信號完整性問題,特別是在高頻高速電路當(dāng)中。因此,信號完整性分析的目的就是為了確保信號的時序與電壓幅度正確傳輸,電路設(shè)計當(dāng)中常見的信號完整性問題主要集中在如下幾個方面:
傳輸延遲(
Transmission Delay
):指信號沒有在規(guī)定的時間內(nèi)以一定的持續(xù)時間和幅度到達(dá)接收端,通常是由于驅(qū)動過載、布線過長的傳輸線效應(yīng)引起。此外,傳輸線上的電容、電感也會對信號的狀態(tài)切換產(chǎn)生延時。高速電路設(shè)計當(dāng)中,傳輸延遲是一個無法回避的問題,因此專門引入了一個延遲容限的概念,即確保電路正常工作的前提下,所允許的信號最大時序變化。反射(
Reflection
):指傳輸線上的回波,信號功率的一部分從源端經(jīng)過傳輸線傳遞至負(fù)載,另一部分則會向源端反射。高速電路設(shè)計當(dāng)中,可以將導(dǎo)線等效為傳輸線,而非集總參數(shù)電路中的導(dǎo)線。若阻抗匹配 (源端阻抗、傳輸線阻抗、負(fù)載阻抗三者相等) 則反射不會發(fā)生;反之,如果負(fù)載阻抗與傳輸線阻抗不匹配就會導(dǎo)致接收端向源端的信號反射。布線的幾何形狀、不恰當(dāng)?shù)亩私臃绞?、?jīng)過連接器的傳輸及電源平面不連續(xù)等因素均會導(dǎo)致該問題,進(jìn)而導(dǎo)致傳送信號出現(xiàn)嚴(yán)重的過沖(Overshoot)或下沖(Undershooot)現(xiàn)象,并最終造成信號的波形變形與時序混亂。竄擾(
Crosstalk
):指沒有電氣連接的信號線之間的感應(yīng)電壓與電流所導(dǎo)致的電磁耦合,這種耦合會造成信號線產(chǎn)生類似天線的作用。其中,容性耦合會引發(fā)耦合電流,感性耦合則會引發(fā)耦合電壓,并伴隨時鐘速率的提升與 PCB 尺寸的縮小而加大,一切都是由于信號線上有交變的信號電流通過所產(chǎn)生的磁場,處于該磁場中的其它信號線就會感應(yīng)到信號電壓。PCB 的工作層的參數(shù)、信號線間距、驅(qū)動與接收端的電氣特性、信號線本身的端接方式等等都會對竄擾造成一定影響。接地反彈(
Ground Bounce
):指由于電路中由于較大電流涌動而在電源與接地平面之間產(chǎn)生的大量噪聲,例如大量芯片同步進(jìn)行切換時,就會在與電源平面之間產(chǎn)生較大的瞬時電流,而芯片封裝與電源之間的寄生電感、電容、電阻就會隨之引發(fā)電源噪聲,造成電路在零電位上產(chǎn)生較大的電壓波動,進(jìn)而影響其它元器件的正常工作。
注意:信號完整性問題往往與電磁兼容性問題相伴而生。
3W/20H/55 原則
3W 原則:也稱為 3H 原則,保證兩條走線的中心間距大于 3 倍的線寬,從而減小走線之間的串?dāng)_;當(dāng)走線間的中心距離大于 3 倍線寬時,可以保持
70%
的線間電場不會互相干擾;如要希望達(dá)到98%
的線間電場不互相干擾,則可以使用 10W 規(guī)則;20H 原則:多層 PCB 的邊緣會向外輻射電磁干擾,讓電源平面尺寸相對地平面尺寸內(nèi)縮相互間距的
20
倍尺寸,讓電場只在接地層范圍內(nèi)進(jìn)行傳導(dǎo),從而有效抑制這種邊緣輻射效應(yīng);內(nèi)縮20H
則可以將70%
的電場限制在接地層,內(nèi)縮100H
則可以限制98%
的電場;55 原則:時鐘頻率達(dá)到
5MHz
或者脈沖信號的上升時間小于5ns
,那么 PCB 必須采用多層板;有時出于成本因素的考慮采用雙層板結(jié)構(gòu),這種情況下最好將 PCB 其中一層作為完整的地平面層;
PCB 布局規(guī)范
電源與信號要分開;
信號的輸入與輸出要分開;
數(shù)字部分與模擬部分要分開;
高頻部分與低頻部分要分開;
強(qiáng)電部分與弱電部分要分開。
元件布局基本原則
通常條件下,所有元件均應(yīng)分布在 PCB 的相同面上,只有在 PCB 頂層元件過密時,才將一些高度有限并且發(fā)熱量較小的貼片元件放置在底層;
依據(jù)【先大后小,先難后易】的布線原則,重要的單元電路、核心元器件需要首先進(jìn)行布局,并且保持關(guān)鍵信號線最短;
高電壓大電流信號與小電流低電壓信號完全分開;模擬信號與數(shù)字信號分開;高頻信號與低頻信號分開,并且高頻元器件的隔離要充分;
布局過程當(dāng)中,充分參考原理框圖,根據(jù)主信號流向擺放主要元器件;
元件的布局應(yīng)當(dāng)便于信號流通,并讓信號盡可能保持一致的流動方向;
保證電氣性能的前提下,元件應(yīng)當(dāng)放置在相互平行或者垂直排列的柵格上,以求整齊美觀;
如果元件或?qū)Ь€之間存在較高的電位差,應(yīng)當(dāng)加大其間隔距離,避免由于放電擊穿引起意外短路;
帶有高電壓的元件應(yīng)當(dāng)盡量布置在調(diào)試時,手不容易觸及的地方;
位于 PCB 邊緣的元件,距離邊緣至少要有 2 個板厚的距離;
相同類型的插裝元件應(yīng)當(dāng)同方向進(jìn)行放置,同類型的有極性元件也盡量朝相同方向擺放,便于后期生產(chǎn)檢測;
避免不同金屬封裝的元件相互接觸;
元件之間的間隔距離需要滿足操作空間的要求,例如插拔 TF 卡;
重量較大的元件,應(yīng)當(dāng)安裝在靠近 PCB 支承點的位置,減小 PCB 板材受力的翹曲度;必要時還應(yīng)當(dāng)采取固定措施,不能僅依靠引腳焊面固定;
高壓元器件和低壓元器件之間保持較寬的電氣隔離帶,即不將電壓等級相差較大的元器件擺放在一起,既有利于電氣絕緣,也可以隔離信號提升抗干擾能力;
防止電磁干擾
電磁輻射較強(qiáng)的元件,或者對于電磁輻射較為敏感的元件,應(yīng)加大相互之間的距離或者添加屏蔽罩,元件擺放的方向應(yīng)當(dāng)與相鄰的銅泊導(dǎo)線交叉;
對于變壓器、揚聲器、電感等會產(chǎn)生磁場的元件,布局時應(yīng)注意減少磁力線對于印制導(dǎo)線的切割,相鄰元件磁場方向應(yīng)相互垂直,減少彼此之間的耦合;
電感器件不要近距離并排擺放,避免形成互感;
對電磁干擾源進(jìn)行屏蔽,并且保證屏蔽罩能夠良好的接地;
對于高頻電路,需要考慮元件之間的分布參數(shù)的影響;
抑制熱干擾
發(fā)熱元件優(yōu)先安排在利于散熱的位置,必要時可以單獨設(shè)置散熱片、散熱風(fēng)扇;
一些功耗大的集成塊、大或中功率管、電阻等元件,要布置在容易散熱的地方,并與其它元件隔開一定距離。
PCB 雙面都擺放元件時,底層一般不放置發(fā)熱元件;
電阻、電容、晶振等熱敏元件,應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離高溫區(qū)域,以避免受到熱干擾;
熱敏器件盡量擺放在上風(fēng)口,高元件放置在矮元件后面,并且沿風(fēng)阻最小的方向放置,避免風(fēng)道受阻;
采用大面積的接地銅箔,提升 PCB 的散熱效率;
接地安裝孔可以采用較大的焊盤,以充分利用安裝螺栓和 PCB 兩側(cè)的銅箔進(jìn)行散熱;
電源布局
多采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),少采用菊花鏈布局,縮短電源的公共回路;
電源的輸入與輸出要分開進(jìn)行布局,以避免串?dāng)_問題;
電源管理芯片、背光芯片、升壓芯片需要放置在屏蔽殼當(dāng)中;
電源走線要盡量避開射頻區(qū)域;
高速元件與天線布局
DDR、SDRAM、NAND Flash 等存儲芯片需要靠近 CPU 進(jìn)行擺放,并盡量減少線長以及交叉線的數(shù)量;
屏幕插座應(yīng)當(dāng)順著 CPU 出線的方向,中間的 RC 濾波器盡量擺放在 CPU 一側(cè);
高速器件 CPU、液晶屏幕插座等應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離天線模塊;
射頻模塊和天線周邊不要有金屬元器件,以避免影響天線的頻率點、阻抗等參數(shù);
PCB 布線原則
高速信號的走線要盡可能短和直,走線間距要足夠大,并且盡量靠近 PCB 邊緣或者接插件;
相同信號傳輸線的線寬需要保持一致,拐線時同樣需要保持相同的線寬;
重要的信號線可以增加線寬,以降低其特性阻抗;
關(guān)鍵信號線可以采用平行地線的方式進(jìn)行隔離;
相鄰的兩層之間,走線采用 # 字型錯開布線;
每條走線的寬度與元器件每個引腳的焊盤連接保持對稱,并且從元件焊盤中心位置出線;
當(dāng)和焊盤連接的走線比焊盤寬時,走線不能覆蓋焊盤,應(yīng)從焊盤末端引線;
引腳間距較為密集的貼片元件焊盤引腳,需要從焊盤外部走線進(jìn)行連接,不允許直接連接引腳之間的焊盤;
過孔可能會引發(fā)信號傳輸線的阻抗突變,因此需要盡量減少過孔使用的數(shù)量;
信號傳輸線上避免出現(xiàn)樁線,如果無法避免,那么樁線的長度應(yīng)小于信號的上升時間,避免出現(xiàn)反射;
高速信號走線換層時,附近要有接地孔提供回流環(huán)路,確保整板回環(huán)小阻抗??;
模擬信號不要使用 EDA 工具的自動布線功能;
對敏感節(jié)點使用屏蔽線,即在受干擾結(jié)點的周邊添加一組屏蔽線,并且在屏蔽線上放置多個接地過孔;
串?dāng)_
反向電流平行走線帶來的串?dāng)_較大;
串?dāng)_強(qiáng)度與走線長度成正比,與間距成反比,與頻率成正比;
加大走線的間距,縮小走線的平行長度,必要時可以采用 Jog-Out 凹凸布線;
加入端接匹配可以降低反射,并且減小串?dāng)_;
將信號層限制在高于接地平面
10mil
范圍以內(nèi);向串?dāng)_比較嚴(yán)重的兩條線之間插入一條地線進(jìn)行隔離,從而減小串?dāng)_;
避開噪聲源,例如 MCU、電感、晶振鄰近的表層嚴(yán)禁走線或者打過孔;
覆銅
PCB 設(shè)計當(dāng)中,沒有布線的區(qū)域最好選擇一個較大的接地平面來進(jìn)行覆蓋,以提供屏蔽和提高去耦能力;
發(fā)熱元件周圍或者大電流走線應(yīng)當(dāng)盡量避免使用大面積銅箔,長時間受熱會導(dǎo)致銅箔膨脹脫落;
發(fā)熱元件周圍如果必須使用大面積銅箔,那么最好采用柵格覆銅,便于釋放銅箔的表面張力;
相同層的走線分布不平衡或者不同層的銅分布不對稱時,推薦覆銅設(shè)計。
PCB 最外層如果存在大面積的區(qū)域沒有走線,建議在該區(qū)域內(nèi)柵格覆銅,使得 PCB 整體的銅箔分布均勻;
推薦鋪銅網(wǎng)格之間空白方格的大小約為
25mil x 25mil
;噪聲敏感的電路需要考慮接地屏蔽,即在信號層的四周布寬度大于
50mil
地線或間距小于300mil
的地孔;孤銅(特別是表層)超過
150mils
時,不能打接地過孔,需要刪除該區(qū)域,以免形成懸空的天線;
PCB 拼板
拼板是指由于電子元件自動化貼片,需要將單塊 PCB 電路板進(jìn)行 V 割或者郵票孔處理的加工方式。常見的 PCB 拼版方式主要有 3 種:同方向拼版、中心對稱拼版、鏡像對稱拼版。
同方向拼版:最簡單的拼板方式,將同款的 PCB 設(shè)計平鋪復(fù)制以后就可以實現(xiàn)。

中心對稱拼版:適用于拼接兩塊形狀不規(guī)則的 PCB,中間必須開銑(xǐ
)槽才能夠進(jìn)行分離;如果拼版以后產(chǎn)生較大變形,可以考慮在拼版中添加郵票孔連接的輔助塊。

鏡像對稱拼版:通常在 PCB 正反面的貼片元件都能夠滿足回流焊的焊接要求時采用,但是要注意鏡像對稱拼版需要滿足 PCB 光繪的正負(fù)片對稱分布,例如四層板第 2 層為電源 / 接地的負(fù)片,則與其對稱的第 3 層也必須是負(fù)片,否則不能采用鏡像對稱方式拼版。

工藝邊
工藝邊是為了滿足自動化貼片的需要而增加的輔助部分,生產(chǎn)完成之后會被移除,一般設(shè)計為 5mm
。
定位孔: 用于 PCB 加工和測試時的定位,一般設(shè)計為
2mm
的過孔;Mark 點: 用于自動化貼片機(jī)進(jìn)行識別定位,通常設(shè)計為
1mm
的焊盤;
測試點
關(guān)鍵元件需要在 PCB 設(shè)計上添加測試點,以便于后期進(jìn)行自動化的飛針測試。不允許將用于焊接貼片元件的焊盤作為檢測點,必須單獨設(shè)計專用的測試焊盤,以降低對于焊點檢測和生產(chǎn)調(diào)試的影響。用作測試點的焊盤需要盡可能分布在 PCB 相同側(cè),以降低檢測時間和成本。

測試點距離 PCB 邊緣盡量大于
5mm
;確保測試點不會被阻焊層或者其它油墨覆蓋;
測試點最好鍍錫或者沉金處理,以防止氧化;
測試點盡量放置在距離元件
1mm
以外,避免元件遭到探針的錯誤撞擊;測試點需要距離定位孔
3.2mm
以上;測試點的直徑不可小于
0.4mm
,相鄰測試點的間距最好在2.54mm
以上;測試面不能放置高度超過
6.4mm
的元器件,以避免探針的測試夾具撞擊到這些過高的元件;確保每塊芯片都擁有電源和接地測試點,并且盡可能靠近芯片(最好小于
2.54mm
);在 PCB 走線上設(shè)置測試點時,可以將測試焊盤的寬度進(jìn)行適當(dāng)放大;
測試點應(yīng)當(dāng)均勻分布在 PCB 上面,以避免探針下壓產(chǎn)生的應(yīng)力過于集中;
電源應(yīng)當(dāng)分區(qū)域設(shè)置測試點,以便于去耦以及故障查詢;