如何提升PCB設(shè)計(jì)質(zhì)量 從6個(gè)方面著手

前言

現(xiàn)在很多的PCB Layout工程師都是按照硬件工程師或者PI SI工程師給出的約束規(guī)則來(lái)完成布局布線的，俗稱的“拉線工”。如不想被當(dāng)作“拉線工”來(lái)看待。要具備一定的電路理解能和SI/PI工程師做PI/SI分析的能力。

PCB Layout是一項(xiàng)技術(shù)活，也是經(jīng)驗(yàn)活。學(xué)習(xí)一些有用的經(jīng)驗(yàn)，往往可以讓人受益匪淺。

PCB布局結(jié)構(gòu)

布局，字面上的解釋，就是將電路元件合理地放置。良好的PCB器件布局對(duì)提升整機(jī)的性能有著極其重要的意義；

01 那怎么樣的放置是合理的?（含無(wú)線模組的PCB布局要點(diǎn)）

模擬電路與數(shù)字電路物理分離，例如MCU與無(wú)線模組的天線端口盡量遠(yuǎn)離；

無(wú)線模組的下方盡量避免布置高頻數(shù)字走線、高頻模擬走線、電源走線以及其它敏感器件，模組下方可以鋪銅；

無(wú)線模組需盡量遠(yuǎn)離變壓器、大功率電感、電源等電磁干擾較大的部分；

在放置含有板載PCB天線或陶瓷天線時(shí)，模組的天線部分下方PCB需挖空處理，不得鋪銅且天線部分盡量處于板邊；

無(wú)論射頻信號(hào)還是其它信號(hào)走線應(yīng)盡量短，其它信號(hào)還需遠(yuǎn)離無(wú)線模組發(fā)射部分，避免受到干擾；

布局需考慮無(wú)線模組需要具有較完整的電源地，射頻走線需留出地孔伴隨空間；

無(wú)線模組所需的電壓紋波要求較高，因此最好在靠近模組電壓引腳處增加較為合適濾波電容，例如10uF；

無(wú)線模塊發(fā)送頻率快，對(duì)電源的瞬態(tài)響應(yīng)有一定要求，除了設(shè)計(jì)時(shí)需要選取性能優(yōu)異的電源方案外，布局時(shí)也要注意合理的布置電源電路，充分發(fā)揮電源性能；如DC-DC布局就需要注意續(xù)流二極管地與IC地的距離需要盡量靠近保證回流、功率電感與電容之間的距離需要盡量靠近等。

02 線寬、線距的設(shè)置

線寬、線距的設(shè)置對(duì)整板的性能提升有巨大的影響，合理的設(shè)置走線寬度、線距能夠有效地提升整板的電磁兼容性以及各方面的性能。

電源走線：按照負(fù)載的電流、電壓大小以及PCB銅厚綜合考慮，通常電流都需預(yù)留2倍于正常工作電流，線距盡量滿足3W原則。

信號(hào)走線：根據(jù)信號(hào)的傳輸速率、傳輸類(lèi)型（模擬還是數(shù)字）、走線長(zhǎng)度等綜合考慮，普通信號(hào)線間距推薦滿足3W原則，差分線則另行考慮。

射頻走線：射頻走線的線寬需要考慮特性阻抗，常用的射頻模組天線接口均為50Ω特特性阻抗，按經(jīng)驗(yàn)功率≤30dBm(1W)的射頻線寬0.55mm，鋪銅的間距0.5mm，更準(zhǔn)確的也可通過(guò)板廠協(xié)助調(diào)整得到約50Ω的特性阻抗。

電源線的線寬設(shè)置就要從整機(jī)負(fù)載的電流大小、供電電壓大小、PCB的銅厚、走線長(zhǎng)度等方面去考慮，通常寬1.0mm，銅厚1oz（0.035mm）的走線可通過(guò)約2A的電流。

線距的合理設(shè)置可以有效減少串?dāng)_等現(xiàn)象，如常用的3W原則（即導(dǎo)線間的中心間距不小于3倍線寬時(shí)，則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾）

03 器件之間的間距設(shè)置

在PCB Layout時(shí)器件之間的間距是我們必須要考慮的事情，如果間距太小則容易導(dǎo)致焊接連錫影響生產(chǎn)；

距離建議如下：

同類(lèi)器件：≥0.3mm

不同器件：≥0.13*h+0.3mm（h為周?chē)徑骷畲蟾叨炔睿?/p>

只能使用手工焊接的器件之間距離建議：≥1.5mm

直插器件與貼片器件也應(yīng)保持生產(chǎn)足夠距離，建議在1-3mm之間；

04 PCB板邊與器件、走線的間距控制

在PCB布局布線時(shí)器件和走線離板邊的距離設(shè)計(jì)是否合理也非常的重;

例如在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中大多采用拼板的方式，因此如果器件離板邊過(guò)近會(huì)造成在PCB分板的時(shí)候?qū)е潞副P(pán)脫落，甚至器件損害，線路過(guò)近則容易在生產(chǎn)的時(shí)候?qū)е戮€路斷裂影響電路功能。

推薦距離與擺放方式

器件擺放：建議器件焊盤(pán)與拼板“V cut”方向平行，目的是使得分板時(shí)器件焊盤(pán)所承受的機(jī)械應(yīng)力均勻且受力方向相同，減小焊盤(pán)脫落的可能性。

器件距離：器件離板邊的擺放距離≥0.5mm

走線距離：走線離板邊的距離≥0.5mm

05 相鄰焊盤(pán)連接與淚滴

如果IC的相鄰引腳需要相連，需要注意的是最好不要在焊盤(pán)上直接進(jìn)行連接，而是引出到焊盤(pán)外連接，這樣可以防止生產(chǎn)時(shí)IC的引腳連錫短接。

另外相鄰焊盤(pán)間引出的線寬也需要注意，最好不超過(guò)IC引腳的大小，一些特殊引腳除外如電源引腳等。

淚滴可以有效的減小因?yàn)榫€寬突變而造成的反射，可以讓走線與焊盤(pán)平穩(wěn)連接；

添加淚滴解決了走線與焊盤(pán)之間的連接受沖擊力容易斷裂的問(wèn)題；

從外觀上看添加淚滴也可以讓PCB看起來(lái)更加合理美觀；

06 過(guò)孔的參數(shù)設(shè)置與放置位置

過(guò)孔的大小設(shè)置合理程度對(duì)電路的性能有著極大的影響，合理的過(guò)孔大小設(shè)置需要考慮過(guò)孔所承受的電流、信號(hào)的頻率、制作工藝難度等。因此PCB Layout需要特別地注意。

過(guò)孔的放置位置也同樣重要，過(guò)孔如放置在焊盤(pán)上，生產(chǎn)時(shí)便容易導(dǎo)致器件焊接不良，因此一般過(guò)孔都放置在焊盤(pán)外，當(dāng)然在空間極其緊張的情況下過(guò)孔放置在焊盤(pán)上再加上制板商的盤(pán)中孔工藝也是可以的，不過(guò)這樣做生產(chǎn)成本便會(huì)增加。

過(guò)孔設(shè)置的要點(diǎn)：

一個(gè)PCB中因?yàn)椴煌呔€的需要可以放置不同尺寸的過(guò)孔，不過(guò)通常不建議超過(guò)3種以免對(duì)生產(chǎn)造成極大的不便拉高成本；

過(guò)孔的深度與直徑比一般≤6，因?yàn)槌^(guò)6倍時(shí)生產(chǎn)難以保證孔壁能夠均勻鍍銅；

過(guò)孔的寄生電感與寄生電容也需要注意，尤其在高速電路中需要特別注意其分布性能參數(shù)；

過(guò)孔越小越分布參數(shù)越小越適合高速電路，但其成本也高；

以上6點(diǎn)便是此次整理的一些關(guān)于PCB Layout的注意事項(xiàng)，希望對(duì)大家能夠有所幫助。