如何设计一个成功的PCB电路板？

时间： 2023-12-21 来源：中科达官网

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作为一名PCB工程师，必须掌握如何快速设计一个成功的PCB电路板。这意味着你正在走一条快速可靠的专业质量PCB的道路。

本文将探讨印刷电路板(PCB)设计新手所适用的一些简单性，只要在设计过程中更多地关注这些技能，可以减少重新设计的次数，缩短设计时间，减少整体设计结果的诊断。以下是我们要一个个理解的问题。

1、熟悉工厂的生产过程

在这个非晶片工厂IC的时代，许多工程师不知道PCB的生产步骤和化学处理过程是根据他们的设计文件来生产的，这并不令人惊讶。然而，缺乏这种现实知识往往导致新手工程师做出更复杂的设计决策。

设计真的需要如此复杂吗？Meongue不能使用更大的电线来降低电路板的成本，提高新手的可靠性。也有不必要的小孔尺寸和盲孔(Blindvia)和埋孔(BuriedVia)。那些先进的通孔结构是PCB设计师的锋利，但它们的有效性和高度情况)是可用的工具。但这并不意味着你必须使用它。

PCB设计专家伯特·西莫维奇(BertSimonovich)的一篇部落文章谈到了通孔的尺寸比：长宽比为6：1的通孔。确保您的电路板在任何地方生产。对于大多数设计来说，只要你想一想，你就可以避免高密度(HDI)特性，再次节约成本，提高设计的可制造性。

超小型或单端通孔镀铜所需的物理和流体力学能力并不是所有PCB工厂都擅长的。记住，只要有一个坏的洞，你就能摧毁整个电路板；如果你的设计中有两万个洞，你就有两万次失败的机会。不需要使用HDI通孔的失败率立即飙升。

2、使用自动布线器，但不要依赖它

大多数专业的PCBCAD工具都有自动布线器，但除非您设计PCB非常专业。自动布线器只能用于初步通过设计；自动布线器不是PCB电路连接的解决方案。你还应该知道如何手工安排。

自动布线器是一种高度可配置的工具，以充分发挥其作用。每个任务应仔细考虑布线参数。即使是单片PCB上的每个模块也必须单独考虑，简而言之，没有适当的基本通用预设值。

当你问一个有经验的设计工程师：哪种自动布线是最好的，他们会回答：耳朵中间的东西(眼睛)；他们是认真的。布线的过程就像一种算法，通常更像是一种艺术本身就是灵感(Heuristic)。因此，它非常类似于传统的可追溯性算法(BackTrackingalGorithm)。

可追溯性算法非常适合寻找解决方案，特别是迷宫或拼图等路径选择有限的场合，但在开放和无限的情况下。例如，预先放置零部件的PCB可追溯性算法不能充分发挥寻找最佳解决方案的优势。除非自动布线器的限制由工程师仔细调整，否则仍然需要手动检查回溯性算法的弱点。

线路的大小是另一个问题。自动布线器不能100%确定你打算在一条线路上通过多少电流。因此，不可能帮助您确定线路的宽度；其结果是，大多数自动布线器的线路宽度不符合规范。

当您考虑使用自动布线器时，请问自己：在我设置自动布线约束条件后，甚至在电路图上的每条线路上设置约束条件。还有多少时间让我把我的大部分精力集中在原来的零件布局上。几乎一半的设计时间致力于从以下三个方面最佳组件的布局。

布线简化-尽量减少飞行线(射线)的交叉，或者翻译鼠标网络。零件的近连接越短越好。考虑信号时间序列)。

老年人经常使用混合方法来布线-用手来固定他们的位置。然后，自动布线处理是不关键的，设计中的自动布线区域有助于管理在布线操作算法中的失控(Runaway)状态。该方法有时对手工布线的可控性和自动布线的速度有很好的反应。

3、电路图可以简化设计任务

有时设计一个简单的电路板来绘制电路图(Schematic)似乎是浪费时间；特别是如果你有完成一两个设计的经验。但是对于那些第一次设计PCB的人来说，绘制电路图也是一项艰巨的任务。跳过电路图是新手和有中等经验的设计工程师经常采取的一种策略，但请从一个完整的电路图开始，可以作为参考。它有助于确保您的布线连接可以完成；以下是原因。

在PCB的设计中，如果有电路图可以作为简化布线任务的基本模式。使用电路图符号连接。同时，你不需要反思连接，以克服行走挑战；最后，你将节省设计重新完成，因为你抓住了第一次修改后遗漏的行。

首先，电路图是PCB电路的视觉显示，它可以传达多个级别的信息；电路的子区域分为几页，并且相应的部件可以安排在相邻的位置。不管它的最终实体布局如何。第二，由于电路图符号将标记每个组件的每个引脚，因此很容易检查连接的引脚；换句说，无论描述电路的正式规则是否遵循。电路图帮助您快速确定电路的完整性。

4、PCB电路板避免裂缝的风险

裂缝(裂缝)是一种可以通过适当的电路板设计来最好地管理的制造错误；为了理解裂纹，我们需要复习化学蚀刻工艺。化学蚀刻是为了分解不需要的铜，但是如果要蚀刻的部分是特别长和薄的。这些形状有时会在完全分解之前被剥离；它们会在化学溶液中随机地漂浮在另一个电路板上。

也有可能的是，裂缝仍然在原来的电路板上；如果裂缝足够窄，酸液池就会腐蚀足够多的铜来剥离裂缝。所以裂缝像旗子一样粘在电路板上，最后掉进了木板，导致了其他短路。

考虑电路板的大小和电流。

大多数从事电子设计的人都知道这就像一条河。流动电子也可能遇到喉部点和瓶颈；这直接用于汽车保险丝(自动保险丝)的设计。通过控制线的厚度和形状(U形弯曲V形弯曲S形)，熔断器可以在电流超载时熔断到喉部点。

问题是，设计工程师偶尔会在PCB设计中遇到类似的电喉，例如，他们可以使用两个陡峭的45度。使用90度弯曲；当弯曲度大于90度时使用该字形。充其量，电线只会减慢信号的传播；最糟糕的是它们像汽车保险丝一样在电阻点熔化。

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