在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，印刷電路板（PCB）是不可或缺的重要組成部分。它不僅提供了電子元件的物理支撐，還實現(xiàn)了元件之間的電氣連接。隨著科技的發(fā)展，PCB工藝也不斷進(jìn)步，成為電子行業(yè)中提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的重要環(huán)節(jié)。

PCB設(shè)計（Printed Circuit Board Design）是指利用電子設(shè)計自動化軟件（EDA）進(jìn)行電路板的設(shè)計,設(shè)計出印刷電路板（PCB）的布局和電路連接。電路板是電子產(chǎn)品中的重要組成部分，它可以將電子元器件連接在一起，并且通過導(dǎo)線進(jìn)行信號傳輸。PCB設(shè)計是將電路原理圖轉(zhuǎn)化為實際的電路板布局和連接的過程,在PCB設(shè)計過程中，需要考慮電路的性能、可靠性、EMC（電磁兼容）等方面的要求，同時也需要考慮PCB的制造工藝和成本因素。

而PCB板的設(shè)計是整個加工工藝最高質(zhì)量，也是非常關(guān)鍵的一步。設(shè)計時需要考慮到電路板的尺寸、布線、元件布局、電氣特性等因素。設(shè)計完成后，需要使用專業(yè)的PCB設(shè)計軟件生成對應(yīng)的PCB文件，以供后續(xù)加工使用。所以，一流的生產(chǎn)來自一流的設(shè)計,生產(chǎn)離不開PCB設(shè)計的配合,所以就需要按生產(chǎn)制作工藝詳解來進(jìn)行設(shè)計PCB了：

一、PCB設(shè)計的相關(guān)參數(shù)

1、線路

a、最小線寬：6mil(0.153mm)

也就是說如果小于6mil線寬將不能生產(chǎn),如果設(shè)計條件許可,設(shè)計越大越好,線寬越大，工廠越好生產(chǎn)，良率越高一般設(shè)計常規(guī)在10mil左右此點非常重要，設(shè)計一定要考慮。

b、最小線距：6mil(0.153mm)

最小線距，就是線到線，線到焊盤的距離不小于6mil從生產(chǎn)角度出發(fā)，是越大越好，一般常規(guī)在10mil,當(dāng)然設(shè)計有條件的情況下，越大越好此點非常重要，設(shè)計一定要考慮。

c、線路到外形線間距0.508mm(20mil)。

2、via 過孔(就是俗稱的導(dǎo)電孔)

a、最小孔徑:0.3mm(12mil)。

b、最小過孔(VA)孔徑不小于 0.3mm(12mi),焊盤單邊不能小于 6mil(0.153mm),最好大于8mil(0.2mm)大則不限，此點非常重要，設(shè)計一定要考慮。

c、過孔(VIA)孔到孔間距(孔邊到孔邊)不能小于:6mil 最好大于 8mil 此點非常重要，設(shè)計一定要考慮。

d、焊盤到外形線間距 0.508mm(20mil)。

3、PAD焊盤(就是俗稱的插件孔(PTH))

a、插件孔大小視你的元器件來定，但一定要大于你的元器件管腳，建議大于最少 0.2mm 以上也就是說1)0.6的元器件管腳，你最少得設(shè)計成0.8，以防加工公差而導(dǎo)致難于插進(jìn)。

b、插件孔(PTH)焊盤外環(huán)單邊不能小于 0.2mm(8mil) 當(dāng)然越大越好(如圖2焊盤中所示)此點非常重要設(shè)計一定要考慮。

c、插件孔(PTH)孔到孔間距(孔邊到孔邊)不能小于:0.3mm 當(dāng)然越大越好(如圖3中所標(biāo)的)此點非常重要，設(shè)計一定要考慮。

d、焊盤到外形線間距 0.508mm(20mil)。

4、防焊

插件孔開窗，SMD開窗單邊不能小于0.1mm(4mil)。

5、字符(字符的的設(shè)計，直接影響了生產(chǎn)，字符的是否清晰以字符設(shè)計是非常有關(guān)系)

字符字寬不能小于0.153mm(6mi),字高不能小于 0.8llmm(32mil),寬度比高度比例最好為5的關(guān)系也為就是說，字寬0.2mm字高為1mm，以此推類推。

6、非金屬化槽孔

槽孔的最小間距不小于 1.6mm不然會大大加大銑邊的難度。

7、拼版

拼版有無間隙拼版，及有間隙拼版，有間隙拼版的拼版間隙不要小于16(板厚16的)mm 不然會大大增加銑邊的難度 拼版工作板的大小視設(shè)備不一樣就不一樣，無間隙拼版的間隙 0.5mm 左右 工藝邊不能低于 5mm。

二、PCB設(shè)計步驟

1、確定電路原理圖

在PCB設(shè)計前需要先進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計，方便后續(xù)布局和連線。

2、原理圖設(shè)計

將電路的原理圖繪制出來，包括電路中各個元器件的連接關(guān)系和電路的功能。

3、PCB封裝庫的建立

將電路中使用到的元器件進(jìn)行封裝，建立封裝庫。

4、PCB版圖設(shè)計

將原理圖轉(zhuǎn)化為電路板上的布局和連接關(guān)系，包括電路板的大小、形狀、電路板上各個元器件的位置、導(dǎo)線的布局等。

三、PCB工藝設(shè)計的相關(guān)規(guī)范

因為線路設(shè)計是PCB制作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研發(fā)設(shè)計人員需要使用專業(yè)的PCB設(shè)計軟件，根據(jù)電路原理圖進(jìn)行布線。布線時要考慮信號完整性、電源分配和地線設(shè)計等因素。合理的布線能夠減少信號干擾和電磁干擾，提高電路的工作穩(wěn)定性。同時，設(shè)計人員還需遵循相關(guān)的設(shè)計規(guī)范，以確保PCB在制造過程中能夠順利生產(chǎn)。所以，以下PCB工藝設(shè)計的相關(guān)規(guī)范就是本章節(jié)我要跟大家分享的內(nèi)容：

因為以上設(shè)計規(guī)范章節(jié)太多，剩下部分如有朋友有需要，可加入我“知識星球”免費下載PDF版本。注意：此資料只可供自己學(xué)習(xí)，不可傳閱，平臺有下載記錄，切記！文末有加入“星球”方式，歡迎加入后一起交流學(xué)習(xí)。

四、PCB設(shè)計的相關(guān)注意事項

1、關(guān)于 PADS設(shè)計的原文件

a、PADS鋪用銅方式,我司是Hatch 方式鋪銅,客戶原文件移線后,都要重新鋪銅保存(用Flood 鋪銅)避免短路。

b、雙面板文件PADS里面孔屬性要選擇通孔屬性(Through),不能選盲埋孔屬性(Partial)，無法生成鉆孔文件，會導(dǎo)致漏鉆孔。

c、在PADS里面設(shè)計槽孔請勿加在元器件一起添加，因為無法正常生成 GERBER，為避免漏槽，請在DrillDrawing 加槽。

2、關(guān)于 PROTEL99SE及DXP設(shè)計的文件

a、我司的阻焊是以 Solder mask 層為準(zhǔn)，如果錫膏層(Paste 層)需做出來，還有多層(Multilayer)的阻焊窗無法生成 GERBER，請移至阻焊層。

b、在Protel99SE內(nèi)請勿鎖定外形線，無法正常生成GERBER。

c、在DXP文件內(nèi)請勿選擇KEEPOUT一選項，會屏蔽外形線及其他元器件，無法生成GERBER。

d、此兩種文件請注意正反面設(shè)計，原則上來說，頂層的是正字，底層的要設(shè)計成反字，我司是從頂層到底層疊加制板。單片板特別要注意，不要隨意鏡像!搞不好就做出來是反的。

3、其他注意事項

a、外形(如板框，槽孔，VCUT)一定要放在KEEPOUT層或者是機械層，不能放在其他層，如絲印會.線路層。所有需要機械成型的槽或孔請盡量放置于一層，避免漏槽或孔。

b、如果機械層和KEEPOUT層兩層外形不一致，請做特殊說明，另外形要給有效外形，如有內(nèi)的地方，與內(nèi)槽相交處的板外外形的線段需刪除，免漏鑼內(nèi)槽，設(shè)計在機械層和KEEPOUT層的槽及孔一般是按無銅孔制作(做菲林時要掏銅)，如果需處理成金屬孔，請?zhí)貏e備注。

c、如果要做金屬化的槽孔最穩(wěn)妥的做法是多個pad拼起來，這種做法一定是不會出錯。

d、金手指板下單請?zhí)厥鈧渥⑹欠裥枳鲂边叺菇翘幚怼?/p>

e、給GERBER文件請檢查文件是否有少層現(xiàn)象，一般我司會直接按照GERBER文件制作。

f、用三種軟件設(shè)計，請?zhí)貏e留意按鍵位是否需露銅。

五、PCB設(shè)計流程

1、導(dǎo)網(wǎng)表

首先準(zhǔn)備好設(shè)計好的原理圖，以及PCB元件封裝庫，將原理圖的器件、網(wǎng)絡(luò)等一并導(dǎo)入到我們的PCB里，導(dǎo)網(wǎng)表需要保證網(wǎng)表無差異，如若有差異需要解決問題重新導(dǎo)網(wǎng)表，直至無差異才能保證原理圖設(shè)計上的網(wǎng)絡(luò)或器件等沒有遺漏。

2、導(dǎo)入結(jié)構(gòu)圖

將結(jié)構(gòu)圖DXF/DWG導(dǎo)入PCB文件，劃分好板框?qū)蛹绊攲?、底層的結(jié)構(gòu)層（機械層）進(jìn)行自定義裁剪板子大小。并根據(jù)結(jié)構(gòu)圖標(biāo)注區(qū)分頂層（TOP Layer）結(jié)構(gòu)、底層（Bottom Layer）結(jié)構(gòu)，將頂?shù)讓咏Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行重疊放置（如果底層結(jié)構(gòu)為底視圖時，需要鏡像底層結(jié)構(gòu)以至與頂層結(jié)構(gòu)重疊）；一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)還有區(qū)域限高、區(qū)域禁止布局、區(qū)域禁止擺放特殊器件或走特殊信號，我們在布局時就需要注意核對器件高度及結(jié)構(gòu)圖。

3、放置結(jié)構(gòu)件

將結(jié)構(gòu)圖DXF/DWG里固定位置的器件放置好，以及螺絲孔，并鎖定，避免后期拖動其位置，通常需要固定多為：電源接口、通訊接口、高速連接器、天線、光纖口等。

4、區(qū)分模塊

整個原理圖是由不同功能的模塊電路組合而成，就如同汽車也是由不同大大小小的零件組裝而成；區(qū)分模塊別名“抓模塊”將不同功能的模塊從原理圖拆分出來，我們可以通過原理圖與PCB的交互模式來進(jìn)行“抓模塊”。

5、建立層疊

根據(jù)設(shè)計要求及自己對整板設(shè)計的評估，來設(shè)定層疊的數(shù)量，并建立層疊。

例如6層板：Top Layer—GND02—ART03—ART04—GND05—Bottom Layer

6、建立網(wǎng)絡(luò)類

對于電源、高速信號、時鐘信號等特殊網(wǎng)絡(luò)可以建立網(wǎng)絡(luò)類進(jìn)行區(qū)分和整合，建立好網(wǎng)絡(luò)類后再加以顏色設(shè)置，可以達(dá)到設(shè)計中一眼辨別的效果，從而可以有效的避免設(shè)計過程中的疏忽：電源漏加粗、電源漏孔、高速信號間距未拉開、時鐘信號沒包地等。

7、建立新規(guī)則

根據(jù)設(shè)計要求及板子空間、層疊數(shù)量進(jìn)行設(shè)置規(guī)則，有阻抗需要可根據(jù)層疊來進(jìn)行阻抗模板的選擇，或者跟合作板廠進(jìn)行溝通，要一份所需層疊、阻抗的阻抗模板；通常主要設(shè)置的規(guī)則為：整板間距規(guī)則、單端阻抗、電源線寬、差分阻抗、過孔規(guī)則、板框規(guī)則、鋪銅連接規(guī)則、區(qū)域規(guī)則、SMD盤下孔規(guī)則。

8、模塊化布局

通過原理圖與PCB的交互模式來進(jìn)行“抓模塊”后，我們需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的限制（板子大小限制、區(qū)域高度限制、區(qū)域禁止布局等）、以及固定的結(jié)構(gòu)器件進(jìn)行模塊化布局；我們可以先確認(rèn)主控芯片的方向及位置（盡量放置對稱或中心；方向盡可能讓走線順暢），再慢慢根據(jù)各個主控周圍的模塊往外圍放置，最后再放置板邊的接插件模塊（前面設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)類及顏色可以在布局時有效區(qū)分電源及地，以及時鐘和高速信號，方便更加一目了然的合理布局，只有合理的布局才有順暢的布線），對于特殊的模塊需要嚴(yán)格遵循設(shè)計手冊的推薦布局。

9、布局評審

布局完成后先自檢預(yù)估走線、電源平面、散熱、工藝方面等是否合理，是否滿足設(shè)計需求，自檢后需要給組織、部門或高級PCB工程師進(jìn)行布局評審，檢查布局的合理性，保證設(shè)計的質(zhì)量。

10、修改布局評審內(nèi)容

經(jīng)過組織、部門或高級PCB工程師進(jìn)行布局評審后，修改評審提出設(shè)計不足點并優(yōu)化。

11、模塊內(nèi)布線

完成修改后就可以開始進(jìn)行布線，布線從模塊內(nèi)布線開始，完成每個模塊的模塊內(nèi)的布線，模塊內(nèi)需要往外連接的信號及電源和地都需要預(yù)先放置好過孔（電源和地需要根據(jù)電流大小放置足夠載流的過孔），避免漏孔情況。

12、模塊與模塊布線

完成模塊內(nèi)布線，整板未連接的飛線視覺上就會少了一大半，只剩下模塊與模塊之間互連的飛線和電源未連接飛線。在進(jìn)行模塊與模塊布線時，我們需要嚴(yán)格遵循設(shè)計要求進(jìn)行互連：時鐘復(fù)位進(jìn)行包地、高速信號盡量短、差分換層添加回流地過孔等；特殊信號有長度限制需要注意；所有信號盡可能在互連過程中少打孔（高速信號優(yōu)先），阻抗線布線過程中禁止線寬突變、跨分割，避免阻抗突變不連續(xù)。

13、電源平面設(shè)計

做完模塊與模塊的布線，就只剩下電源及GND的飛線，在電源平面設(shè)計中我們要滿足：地平面的完整性、電源的載流、散熱情況等，盡可能滿足20H，可有效降低電源對外的輻射。

14、驗證DRC

在完成了所有的布線，我們需要進(jìn)行DRC的驗證，檢測整板的間距、未連接、短路等錯誤。

15、設(shè)計時序等長

在確認(rèn)DRC驗證沒有問題后才能進(jìn)行時序等長的設(shè)計（避免等長后發(fā)現(xiàn)有開短路，導(dǎo)致前面做了無用功）。設(shè)計時序等長別名“繞等長”，等長需要根據(jù)不同速率和不同設(shè)計要求來控制等長的誤差。

16、優(yōu)化銅箔

在繞完等長需要進(jìn)行整板地及電源銅箔的優(yōu)化，簡稱“修銅”，作用是消除細(xì)小尖長的銅箔，避免引起天線效應(yīng)，對周圍的信號質(zhì)量及EMC有很大的影響。

17、放置縫邊孔、縫合孔

在板邊放置地孔，以及板子空的區(qū)域、包地路上多放置地過孔，對信號回流，信號屏蔽，整板EMC都有好處（在放置完成后需要將所有過孔進(jìn)行蓋油，散熱之類的孔可視情況不蓋油）。

18、調(diào)整器件位號

放置完過孔，我們需要調(diào)整器件位號，排放器件位號要盡可能讓其他人（測試工程師、維修工程師、硬件工程師等）方便理解，能夠一眼看懂，方便后期調(diào)試檢修查找到器件，當(dāng)器件密度過大會采取隱藏器件位號并居中。

19、二次驗證 DRC

前面繞了等長、放置了地孔、調(diào)整了絲印，避免調(diào)動到其他內(nèi)容引起報錯，我們需要再次進(jìn)行 DRC驗證，確保無誤。

20 、PCB Check List

在二次驗證 DRC 無誤后，可以用Check List 來進(jìn)行自檢，看是否達(dá)到設(shè)計、生產(chǎn)方面要求如有不符合應(yīng)盡量修改，避免產(chǎn)品出現(xiàn)不良。

21、導(dǎo)入華秋 DFM檢查(PCB)

在 check List 對比修改后，可以用 PCB 文件導(dǎo)入華秋DFM(CAM350 之類的也可以)，目的是檢查整板工藝最小線寬、間距等，查看是否符合 PCB 文件內(nèi)設(shè)置的規(guī)則和設(shè)計要求。

22、布線評審

經(jīng)過check List自檢及華秋后確認(rèn)無誤，需要給組織、部門或高級 PCB 工程師進(jìn)行布線評審，檢查布線的合理性，檢查信號質(zhì)量、電源質(zhì)量及整板 EMC,確保設(shè)計的質(zhì)量。

23、修改布線評審內(nèi)容

經(jīng)過組織、部門或高級 PCB 工程師進(jìn)行布線評審后，修改評審提出設(shè)計不足點并優(yōu)化。

24、三次驗證 DRC

修改了評審意見需要動到孔、線、銅等，避免誤碰到其他內(nèi)容引起報錯，需要再次驗證 DRC(只需要有動到 PCB 板的任何東西，都需要 DRC驗證檢查，且輸出文件前必須再次確保無誤，再次驗證 DRC，保證設(shè)計的質(zhì)量、嚴(yán)謹(jǐn))。

25、出文件

在DRC驗證完成后，可以進(jìn)行文件的輸出，需要輸出GERBER文件(菲林文件)，貼片坐標(biāo)文件及裝配圖，并將文件進(jìn)行分類。

26、二次華秋 DFM 檢查(GERBER)

此次檢查與第一次導(dǎo)入華秋 DFM檢查不同第一次是將PCB導(dǎo)入，第二次是將輸出的 Gerber文件導(dǎo)入，確認(rèn)輸出的層數(shù)、結(jié)構(gòu)、每一個層的內(nèi)容是否與輸出時的 PCB 一致。

27、交付

將分類好的輸出文件進(jìn)行交付，一份給部門歸檔，一份給硬件工程師，一份留備份，Gerber文件發(fā)給板廠（攜加工工藝說明）; 貼片坐標(biāo)文件、鋼網(wǎng)文件、裝配圖發(fā)給SMT 貼片廠（加工廠）。

六、PCB加工的主要工藝步驟

1、設(shè)計階段

PCB的設(shè)計是整個加工過程的基礎(chǔ)。設(shè)計師需要利用專業(yè)的電路設(shè)計軟件，根據(jù)電路原理圖和元器件清單，繪制出電路板的布局和布線圖。設(shè)計過程中需要考慮到電氣性能、散熱性能、機械強度等多方面的因素。

2、制版階段

設(shè)計完成后，需要將電路圖轉(zhuǎn)換為實際生產(chǎn)的版圖。這一步驟通常包括光繪、底片制作等環(huán)節(jié)。光繪是將電路圖轉(zhuǎn)換為實際尺寸的圖形，而底片制作則是為了后續(xù)的曝光工藝。

3、材料準(zhǔn)備

PCB的主要材料是絕緣基板，常見的有銅箔基板、鋁基板等。根據(jù)設(shè)計需求，選擇適當(dāng)?shù)幕宀牧虾秃穸?。此外，還需要準(zhǔn)備光刻膠、蝕刻液等輔助材料。

4、曝光與顯影

將制作好的底片放置在涂有光刻膠的基板上，通過曝光機進(jìn)行曝光。曝光后，通過顯影工藝將未曝光部分的光刻膠去除，留下電路圖形的輪廓。

5、蝕刻

將曝光并顯影后的基板放入蝕刻液中，通過化學(xué)反應(yīng)將未被光刻膠保護(hù)的銅箔蝕刻掉，形成電路圖形。

6、孔加工

根據(jù)需要，在電路板上進(jìn)行鉆孔、沖孔等加工，以便元器件的插裝和焊接。

7、阻焊與字符印刷

在電路板上涂覆阻焊層，以保護(hù)電路不被氧化和短路。同時，根據(jù)需要印刷元器件的標(biāo)識字符，便于后續(xù)的安裝和維修。

8、外形加工

根據(jù)設(shè)計要求，對電路板進(jìn)行外形切割，形成最終的產(chǎn)品形狀。

9、質(zhì)量檢測

對加工完成的電路板進(jìn)行質(zhì)量檢測，包括外觀檢查、電氣性能測試等，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。

10、包裝與出貨

將檢測合格的電路板進(jìn)行包裝，并根據(jù)客戶需求進(jìn)行出貨。

PCB的加工工藝是一個復(fù)雜而精細(xì)的過程，需要多個環(huán)節(jié)的協(xié)同配合。隨著科技的不斷發(fā)展，PCB加工工藝也在不斷進(jìn)步，為電子產(chǎn)品的創(chuàng)新與發(fā)展提供了有力支持。

總結(jié)一下

總之，PCB設(shè)計和生產(chǎn)工藝的精湛程度直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的品質(zhì)與性能。通過合理的材料選擇、科學(xué)的設(shè)計布局、嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝和優(yōu)秀的質(zhì)量控制，能夠有效提升PCB的可靠性和穩(wěn)定性。在這個快速發(fā)展的電子時代，掌握先進(jìn)的PCB工藝，將為企業(yè)在激烈的市場競爭中贏得一席之地。持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和對品質(zhì)的追求，將推動PCB行業(yè)的不斷進(jìn)步，助力電子產(chǎn)品的高效應(yīng)用與發(fā)展。

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審核編輯 黃宇