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PCB线路板的设计步骤

更新时间:2024-03-06    浏览次数:797

PCB线路板,也称为印刷电路板,是电子元件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史;它的设计主要是版面设计;使用电路板的主要优点是大大减少了布线和装配中的错误,提高了自动化水平和生产劳动率。


由于印刷电路板不是一般的终端产品,其名称的定义有些混乱,比如个人电脑用的母板叫主板,但不能直接叫电路板,主机板里虽然也有电路板的存在,但是并不相同,所以两者有联系但在评价行业时不能说是一样的。再比如,因为电路板上加载了集成电路零件,新闻媒体称之为IC板,但本质上和印刷电路板并不一样。我们通常说的印刷电路板是指裸板——也就是没有元器件的电路板。


PCB线路板从单面发展到双面、多层、柔性、挠性,到今仍保持着各自的发展趋势。由于高精度、高密度和高可靠性的不断发展,以及不断减小体积、减少成本和提高性能,印制板在未来电子设备的发展中仍将保持强大的生命力。


那么PCB线路板是怎么设计的呢?


1、初步准备

包括准备元器件和示意图。在PCB设计前,先要准备好原理图SCH元件和PCB元件封装库。

PCB元件封装库最好由工程师根据所选器件的标准尺寸数据建立。原则上先建立PC的元件封装库,再建立原理图SCH元件库。

PCB元件封装库要求高,直接影响PCB的安装;SCH元件库的要求相对宽松,但要注意定义管脚属性以及与PCB元件封装库的对应关系。


2、PCB结构设计

根据确定的PCB线路板的尺寸和机械定位,在PCB设计环境中绘制PCB板框架,根据定位要求放置需要的连接器、按键/开关、定位孔、装配孔等。

充分考虑确定走线区域和非走线区域(比如定位孔周围多大范围属于非走线区域)。

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3、PCB布局设计

布局设计是指根据设计要求将器件放置在PCB框架中。在原理图工具中生成网络表,然后在PCB软件中导入网络表。网络表导入成功后,会存在于软件后台,通过放置操作可以调出所有器件,各管脚之间有飞线提示连接。此时,可以进行器件的布局设计。

PCB布局设计是整个PCB设计过程中的第一道重要工序,PCB板越复杂,布局的好坏会直接影响后期布线的实现难度。

布局设计取决于PCB线路板设计师基本的电路技能和丰富的设计经验程度,这是对PCB线路板设计师更高层次的要求。初级PCB设计师还缺乏经验,适合小模块布局设计或整体难度较低的PCB布局设计任务。


4、PCB布线设计

PCB布局设计是整个PCB设计中工作量较大的一个过程,直接影响PCB板的性能好坏。

在PCB设计过程中,一般有三个层次的布线:

首先是布局,这是PCB设计最基本的入门要求;

其次是电气性能的满意度,这是衡量一块PCB板是否合格的标准,在布线完成后,仔细调整布线,使其能达到最佳电气性能;

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的板卡修改优化、测试和维护带来很大的不便,布线要求整齐统一,不能纵横交错,杂乱无章。


5、布线优化和丝印布局

“PCB设计没有最好,只有更好”和“PCB设计是一门有缺陷的艺术”,这主要是因为PCB设计需要满足硬件各方面的设计要求,个别要求可能会有冲突,鱼与熊掌不可兼得。


6、网络DRC检查和结构检查

质量控制是PCB设计过程中的一个重要组成部分,一般质量控制手段包括:设计自检、设计互检、专家评审会议、专项检查等。

原理图和结构元件图是最基本的设计要求,网络DRC检查和结构检查是为了确认PCB设计分别满足原理图和结构元件图两个输入条件。

一般电路板设计师都会有自己积累的设计质量检查表,里面的条目有的来自公司或部门的规范,有的来源于自己的经验总结。专项检查包括设计的Valor检查和DFM检查,这两部分内容重点的是PCB设计输出后端处理光绘文件。


7、PCB板制作

在PCB正式加工制板前,PCB线路板设计师需要与PCB供应商的PE进行沟通,回答厂家关于PCB板加工的确认问题。

这包括但不限于PCB板类型的选择、电路层线宽和线间距的调整、阻抗控制的调整、PCB层压厚度的调整、表面处理加工工艺、孔径公差控制和交付标准等。

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