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技术资料

PCB设计工作指南与经验分享

  我们都习惯了在办公室和办公室外都必须遵守的政策和程序。准则一词通常用于描述这些内容,并已成为一组严格的规则的同义词,如果不遵循,则会引起负面后果。不过,有趣的是,指南还有另一个定义:

  在我看来,没有一个准则可以被认为是积极和有益却又不是那么严格的。指导方针是可以帮助我们在困难情况下前进的工具,或者在我们迷路时帮我们找到正确方向的工具。

  设计印刷电路板是一个非常复杂的问题,它可以帮助您找到所需的方法。应该以特定的方式来创建原理图,如何创建库零件,如何放置和布线零部件以及最后如何生成制造输出文件。这是一次可以消化的大量信息,但是如果按照一套有据可查的指南进行布局,你可以更好地了解这个复杂的难题并解决它。

  这是对你作为PCB设计师应该了解的PCB设计指南,希望你可以从中获得的帮助。

  在开始进行PCB设计之前,必须先有CAD库零件才能在设计工具中工作。对于原理图捕获,这将意味着符号和组件信息以及仿真模型。对于布局,脚印或焊盘图案中将包含PCB焊盘和组件信息。所有这些数据都可以从外部来源获取或在内部开发,设计部门通常会为这两者提供指导。

  对于内部开发的零件数据,要遵循一些行业标准,例如用于创建原理图符号的IEEE标准91和用于创建PCB封装的IPC标准。设计部门通常也有自己的内部准则。这些通常是指定信息,例如哪些CAD层将用于什么信息,以及公司在零件轮廓,文本和其他详细信息上的偏好。通常也有关于零件检查和验证的准则。

  库准备就绪后,PCB设计人员即可开始进行原理图工作。为了确保所有原理图具有相同的外观,大多数公司将使用内部起草准则,通常包括以下内容:

  最后,还将提供有关通过设计评审检查和验证原理图的指南。原理图成功通过所有这些过程后,就可以进行PCB布局了。

  要开始PCB布局,需要与电路板的机械设计相协调。通常存在内部准则,用于在机械CAD和电气CAD系统之间以及在设计变更审查系统中交换数据。还应该有与将要制造印刷电路板组件的合同制造商(CM)合作的指南。CM可以为布局提供很多信息,包括有关板层堆叠配置的建议,并且此通信过程需要在公司指南中进行充分记录。

  在PCB布局工具中创建了电路板轮廓和层堆叠之后,设计人员将开始放置组件。在准则和文档之外,请确保使用设计规则检查(DRC)和约束管理器来消除设计干扰。同样,这里将有不同的准则来帮助设计师:

  这些准则将指导零件放置的细节。它们可能包括有关零件旋转,间隙和保持区的规则。这些可能与行业布局标准相吻合,但是对于一家公司来说,完善和标准化最适合它们的布局方法并不罕见,仅举几例:与电路板上安装孔和插槽的间隙,即计划的层根据生产线放置组件(通孔和smd)。

  使用高速或高频信号时,通常最好选择接地层。由于一直是干扰问题,因此在PCB的一层上放置接地层将提供一定程度的免受外部干扰的电磁干扰(EMI)。此外,接地层可让您绕过布线的接地走线。为了降低EMI敏感性和环路电感,可以在信号线附近放置接地回路,以使回路信号保持在走线上。

  设计适当的信号完整性可能是一个更加集成和复杂的过程,但是,这是开始了解核心基础知识的地方。必须按照示意图中的说明放置组件,使其遵循其信号路径,尤其是在高速设计中。如果操作不正确,可能会对信号性能产生不利影响。

  除非需要特定的走线长度,否则信号路径走线必须保持尽可能短。差分对必须一起布线,受控阻抗线必须在其指定的层上布线,并且敏感走线必须远离可能引起板上耦合和噪声的其他信号。

  作为可制造性(DFM)规则总体设计的一部分,DFA指南将确保PCB能够高效组装而不会出错。组件之间的间隙及其旋转和位置都是DFA指南的一部分。

  DFM总体规则的另一方面是DFT指南。它们还覆盖了组件的间隙以及与电路板边缘的间隙,并确保放置了足够的测试点以进行在线测试(ICT)。

  在此适用的许多准则是在放置过程中实践的相同原则的延续。PCB设计人员的目标是通过其所有电路的设计来生产功能正常的电路板,包括元件放置及其布线。

  所有遵循DFM规则的指南的最后一部分,是那些有助于生产易于制造的PCB的指南。这些包括走线,过孔和焊盘之间的可制造间隙,以及保持最小走线宽度。

  随着PCB布局即将结束,还有更多准则需要遵守。板上将需要在丝网印刷和蚀刻上标记,这些标记通常在公司内部准则中指定。这些将包括参考标记,这些标记必须易读且无接垫,并且还包括其他板标记,包括板名称,公司名称和部件号。还将有许多制造和组装标记,这些标记也将在指南中进行详细说明。

  为了使电路板准备好投入生产,PCB设计人员将执行一组设计规则检查,这些检查通常在公司指南中进行详细介绍。然后,PCB将进行其最终的一组设计审查,并且公司指南通常将包含一组清单,必须将这些清单核对,然后才能将PCB设计文件发送给合同制造商。

  电路板通过审核后,PCB设计人员将根据公司指南中列出的要求创建最终制造输出文档。这些将包括物料清单报告,制造图纸,PCB图像文件和网表。文件格式可以在公司准则中指定,也可以默认为CM首选的文件格式。

  设计印刷电路板有很多事情要做,幸运的是,我们确实有不同的指导原则,可以帮助我们度过这些困难的过程,以免我们陷入迷茫。