新设计之初，由于大部分时间都花在电路设计和元器件选择上，PCB布局布线阶段往往经验不足，考虑不够全面。

如果没有为PCB布局布线阶段的设计提供足够的时间和精力，在设计从数字领域向物理现实转化时，可能会导致制造阶段出现问题或功能缺陷。

那么，在纸面上和物理形式上设计一个真实可靠的电路板关键是什么？

1、微调组件布局

PCB布局工艺的元件放置阶段既科学又艺术，需要对电路板上可用的主要元件进行战略考虑。虽然这一过程可能具有挑战性，但电子元件的放置方式将决定电路板的制造难度，以及它如何满足您最初的设计要求。

虽然元器件的摆放有一般的顺序，比如按顺序放置连接器、印刷电路板的安装器件、电源电路、精密电路和关键电路等，需要记住一些具体的标准，包括：

取向——确保相似的部件定位在相同的方向，这将有助于实现高效和无误差的焊接过程。

布局——避免将较小的元件放在较大的元件后面，因此较小的元件可能会受到较大元件焊接的影响，并导致产生装贴问题。

组织——建议将所有表面贴装元件放置在电路板的同侧，并将所有通孔元件放置在电路板顶部，以最大限度地减少组装步骤。

最后，一个需要注意的PCB设计指南——即在使用混合技术组件(通孔和表面贴装元件)时，制造商可能需要额外的工艺来组装电路板，这将增加您的整体成本。

2、正确放置电源、接地和信号走线

放置元件后，可以放置电源、接地和信号走线，以确保信号通行路径干净无故障。在布局过程的这一阶段，请牢记以下准则：

1）定位电源和接地平面层

始终建议将电源和接地平面层放置在电路板内部，同时保持对称和居中。这有助于防止您的电路板弯曲，这也与您的组件是否正确定位有关。

对于集成电路电源，建议每个电源使用一个公共通道，以确保强大而稳定的走线宽度，并避免组件之间的菊花链式电源连接。

2）信号线走线连接

接下来，根据原理图中的设计连接信号线。建议始终在组件之间采用尽可能短的路径和直接的路径走线。

如果你的元件需要固定在水平方向放置，没有什么偏差，建议电路板的元件出线基本上水平走线，走线后再垂直走线。

这样，在焊接时，元件将随着焊料的迁移而在水平方向上固定。然而，信号走线方式可能会导致元件在焊接过程中随着焊料的流动而偏转。

3）定义网络宽度

您的设计可能需要不同的网络，这些网络将承载各种电流，这些电流将决定所需的网络宽度。考虑到这一基本要求，建议为低电流模拟和数字信号提供0.010’ ’（10mil）的宽度。当你的线路电流超过0.3安培时，应进行加宽。这里有个免费的线宽计算器，让转换过程变得简单。

3、有效隔离

您可能经历过电源电路中的大电压和电流尖峰如何干扰低压电流的控制电路。为了最大限度地减少此类干扰问题，请遵循以下指南：

隔离——确保每个电源都保持电源地与控制地分开。如果您必须在印刷电路板上将它们连接在一起，请确保它尽可能靠近电源路径的末端。

布局——如果您已经将地平面放置在中间层，请确保放置一个小阻抗路径，以减小所有电源电路干扰的风险，并帮助保护您的控制信号。您可以遵循相同的准则，将数字和模拟分开。

耦合——为了减少放置大的地平面及其上下走线的电容耦合，请尝试仅通过模拟信号线路交叉模拟地。

4、解决热量问题

你有没有因为热量问题而导致电路性能下降甚至电路板损坏的经历？不考虑散热，有很多问题困扰着很多设计师。以下是一些帮助解决散热问题的指南：

1）识别麻烦的元件

第一步是开始考虑电路板上哪些元件散热最多。这可以通过首先在元件的数据手册中找到“热阻”等级，然后根据推荐的指导方针来转移产生的热量来实现。当然，可以增加散热器和冷却风扇来减少元件温度下降，记住关键部件要远离所有高热源。

2）添加热风焊盘

添加热风焊盘对于生产可制造的电路板很有用，并且对于高铜含量元件和多层电路板上的波峰焊接应用很重要。由于很难保持工艺温度，因此始终建议在通孔元件上使用热风焊盘，通过减缓元件引脚的散热速率，使焊接过程尽可能简单。

一般来讲，务必使用热风焊盘连接到地平面或电源平面的所有通孔或过孔。除了热风焊盘之外，还可以在焊盘连接线的位置添加泪滴，以提供额外的铜箔/金属支撑。这将有助于减少机械应力和热应力。

5、热风焊盘科普

很多工厂负责Process或SMT技术的工程师经常会遇到这类焊不上锡（non-wetting）的不良问题，比如电路板元器件的空焊（solder empty）、假焊（de-wetting）或冷焊（cold solder）等等。无论工艺条件如何变化，回流焊的温度如何调整，都有一定的焊不上锡的比率。这到底是怎么回事？

除了元器件和电路板的氧化问题外，我们发现这类焊接缺陷其实很大一部分来自于电路板布局设计的缺失，很常见的一种是元器件的一些焊脚上连接到大面积的铜皮上，造成了这些元器件焊脚在回流焊后的焊接缺陷。一些手工焊接的元件也可能因为类似的情况而导致错误焊接或封装焊接问题，有些甚至会因为加热时间过长而损坏元件。

一般来讲，在PCB的电路设计中，电源(Vcc、Vdd或Vss)和接地(GND，Ground)往往需要铺设大面积的铜箔。这些大面积铜箔通常直接连接到一些控制电路和电子元件的管脚。

遗憾的是，如果我们要将这些大面积铜箔加热到熔锡的温度，通常比独立焊盘需要更多的时间(即加热会更慢)，散热会更快。当这种大面积铜箔布线的一端连接到小电阻、小电容等小元器件，而另一端不是时，由于融锡和凝固的时间不一致，很容易造成焊接问题。如果回流焊的温度曲线调整不好，预热时间不够，这些元器件的焊脚连接到大铜箔上，由于达不到融锡的温度，很容易造成虚焊的问题。

在人工焊接中，这些连接到大铜箔上的元件的焊脚散热太快，无法在规定的时间内完成焊接。很常见的不良现象是包焊、虚焊，其中焊仅焊接在元件的焊脚上，而不连接到电路板的焊盘。从外面看，整个焊点会形成一个球状；更有甚者，工作人员为了将焊脚焊在电路板上，不断提高烙铁的温度，或者加热时间过长，导致元器件超过耐热温度，在不知情的情况下损坏。

既然我们知道了这个问题，我们就能找到解决办法。一般来讲，我们会要求所谓的热风焊垫设计来解决这种由大铜箔连接元件的焊脚引起的焊接问题。左边的布线没有使用热风焊盘，而右边的布线已经采用了热风焊盘的连接方式，可以看出焊盘与大片铜箔的接触区域只有几条微小的线路，可以大大限制焊垫上的温度损失，达到较佳的焊接效果。

6、检查您的工作

当你不停地组合所有零件进行制造时，很容易在设计项目的最后发现问题，这是压倒性的。因此，在这个阶段对你的设计工作进行双重和三重检查可能意味着制造的成败。

为了帮助完成质量控制过程，我们始终建议您从电气规则检查(ERC)和设计规则检查(DRC)开始，以验证您的设计是否符合所有规则和约束。有了这两个系统，你可以轻松检查间隙宽度、线宽、常见制造设置、高速要求和短路等方面的检查。

当您的ERC和DRC产生无错误的结果时，建议您检查每个信号的布线，从原理图到印刷电路板，并仔细检查一次一条信号线，以确保您没有遗漏所有信息。此外，使用设计工具的检测和屏蔽功能，确保您的印刷电路板布局材料与原理图相匹配。