原创 【PCB笔记】PCB设计经验总结

大家知道，基本上所有电器都会用到PCB，大到宇宙飞船，小到蓝牙耳塞。PCB设计的好坏会直接影响产品的性能,甚至决定产品的成败。

那么在PCB设计过程中有哪些注意事项？或者有什么好的经验可以让工程师设计出性能优良的PCB电路呢？笔者从以往的经历中总结出以下几点经验和大家分享：

1. 选择合适的PCB板材，选择PCB板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的PCB板子(大于GHz的频率)时这材质问题会比较重要。例如，现在常用的FR-4材质，在几个GHz的频率时的介质损(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响，可能就不合用。就电气而言，要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。

2. 选用合适的PCB层数，从层数上，PCB板可以分为单层板、双层板和多层板。各种电子元件都是被集成在PCB板上的，在最基本的单层PCB上，零件都集中在一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，这样的PCB的正反面分别被称为零件面(ComponentSide)与焊接面(SolderSide)。双层板可以看作把两个单层板相对粘合在一起组成，板的两面都有电子元件和走线。有时候需要把一面的单线连接到板的另一面，这就要通过导孔(via)。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。现在很多电脑主板都在用4层甚至6层PCB板，而显卡一般都在用了6层PCB板，很多高端显卡像nVIDIAGeForce4Ti系列就采用了8层PCB板，这就是所谓的多层PCB板。在多层PCB板上也会遇到连接各个层之间线路的问题，也可以通过导孔来实现。由于是多层PCB板，所以有时候导孔不需要穿透整个PCB板，这样的导孔叫做埋孔(Buriedvias)和盲孔(Blindvias)，因为它们只穿透其中几层。盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。所以我们将各层分类为信号层(Signal)，电源层(Power)或是地线层(Ground)。如果PCB上的零件需要不同的电源供应，通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层。采用的PCB板层数越多，成本也就越高。当然，采用更多层的PCB板对提供信号的稳定性很有帮助。

3. 合理布局各个PCB模块。首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加;过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观.而且装焊容易.易于批量生产。位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3：2成4：3。电路板面尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。

4. 合理走线。输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，以免发生反馈藕合。印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为 0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.通过 2A的电流，温度不会高于3℃，因此.导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.02~0.3mm导线宽度。当然，只要允许，还是尽可能用宽线.尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路，尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小至5~8mm，印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否则.长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状.这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。