【超級干貨必看】如何從零開始學PCB設計？

我分享下PCB設計都有哪些基礎知識~希望能幫助到迷茫的伙伴。

了解PCB設計流程前要先理解什么是PCB。PCB是英文Printed Circuit Board（印制線路板或印刷電路板）的簡稱。通常把在絕緣材料上按預定設計制成印制線路、印制組件或者兩者組合而成的導電圖形稱為印制電路。 PCB于1936年誕生，美國于1943年將該技術大量使用于軍用收音機內；自20世紀50年代中期起，PCB技術開始被廣泛采用。目前，PCB已然成為“電子產品之母”，其應用幾乎滲透于電子產業的各個終端領域中，包括計算機、通信、消費電子、工業控制、醫療儀器、國防軍工、航天航空等諸多領域。

一．前期準備

包括準備元件庫和原理圖。在進行PCB設計之前，首先要準備好原理圖SCH元件庫和PCB元件封裝庫。 PCB元件封裝庫最好是工程師根據所選器件的標準尺寸資料建立。原則上先建立PC的元件封裝庫，再建立原理圖SCH元件庫。 PCB元件封裝庫要求較高，它直接影響PCB的安裝；原理圖SCH元件庫要求相對寬松，但要注意定義好管腳屬性和與PCB元件封裝庫的對應關系。

二．PCB結構設計

根據已經確定的電路板尺寸和各項機械定位，在PCB設計環境下繪制PCB板框，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關、螺絲孔、裝配孔等等。 充分考慮和確定布線區域和非布線區域（如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區域）。

三．PCB布局設計

布局設計即是在PCB板框內按照設計要求擺放器件。在原理圖工具中生成網絡表（Design→Create Netlist），之后在PCB軟件中導入網絡表（Design→Import Netlist）。網絡表導入成功后會存在于軟件后臺，通過Placement操作可以將所有器件調出、各管腳之間有飛線提示連接，這時就可以對器件進行布局設計了。 PCB布局設計是PCB整個設計流程中的首個重要工序，越復雜的PCB板，布局的好壞越能直接影響到后期布線的實現難易程度。 布局設計依靠電路板設計師的電路基礎功底與設計經驗豐富程度，對電路板設計師屬于較高級別的要求。初級電路板設計師經驗尚淺、適合小模塊布局設計或整板難度較低的PCB布局設計任務。

PCB布線設計 PCB布線設計是整個PCB設計中工作量最大的工序，直接影響著PCB板的性能好壞。 在PCB的設計過程中，布線一般有三種境界： 首先是布通，這是PCB設計的最基本的入門要求； 其次是電氣性能的滿足，這是衡量一塊PCB板是否合格的標準，在線路布通之后，認真調整布線、使其能達到最佳的電氣性能； 再次是整齊美觀，雜亂無章的布線、即使電氣性能過關也會給后期改板優化及測試與維修帶來極大不便，布線要求整齊劃一，不能縱橫交錯毫無章法。

布線優化及絲印擺放 “PCB設計沒有最好、只有更好”，“PCB設計是一門缺陷的藝術”，這主要是因為PCB設計要實現硬件各方面的設計需求，而個別需求之間可能是沖突的、魚與熊掌不可兼得。 例如：某個PCB設計項目經過電路板設計師評估需要設計成6層板，但是產品硬件出于成本考慮、要求必須設計為4層板，那么只能犧牲掉信號屏蔽地層、從而導致相鄰布線層之間的信號串擾增加、信號質量會降低。 一般設計的經驗是：優化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。PCB布線優化完成后，需要進行后處理，首要處理的是PCB板面的絲印標識，設計時底層的絲印字符需要做鏡像處理，以免與頂層絲印混淆。

網絡DRC檢查及結構檢查 質量控制是PCB設計流程的重要組成部分，一般的質量控制手段包括：設計自檢、設計互檢、專家評審會議、專項檢查等。 原理圖和結構要素圖是最基本的設計要求，網絡DRC檢查和結構檢查就是分別確認PCB設計滿足原理圖網表和結構要素圖兩項輸入條件。 一般電路板設計師都會有自己積累的設計質量檢查Checklist，其中的條目部分來源于公司或部門的規范、另一部分來源于自身的經驗總結。專項檢查包括設計的Valor檢查及DFM檢查，這兩部分內容關注的是PCB設計輸出后端加工光繪文件。

PCB制板 在PCB正式加工制板之前，電路板設計師需要與PCB甲供板廠的PE進行溝通，答復廠家關于PCB板加工的確認問題。 這其中包括但不限于：PCB板材型號的選擇、線路層線寬線距的調整、阻抗控制的調整、PCB層疊厚度的調整、表面處理加工工藝、孔徑公差控制與交付標準等。

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