了解pcb设计流程前要先理解什么是pcb。pcb是英文printed circuit board(印制线路板或印刷电路板)的简称。通常把在绝缘材料上按预定设计制成印制线路、印制组件或者两者组合而成的导电图形称为印制电路。 pcb于1936年诞生,美国于1943年将该技术大量使用于军用收音机内;自20世纪50年代中期起,pcb技术开始被广泛采用。目前,pcb已然成为“电子产品之母”,其应用几乎渗透于电子产业的各个终端领域中,包括计算机、通信、消费电子、工业控制、医疗仪器、国防军工、航天航空等诸多领域。
一.前期准备
包括准备元件库和原理图。在进行pcb设计之前,首先要准备好原理图sch元件库和pcb元件封装库。 pcb元件封装库最好是工程师根据所选器件的标准尺寸资料建立。原则上先建立pc的元件封装库,再建立原理图sch元件库。 pcb元件封装库要求较高,它直接影响pcb的安装;原理图sch元件库要求相对宽松,但要注意定义好管脚属性和与pcb元件封装库的对应关系。
二.pcb结构设计
根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,在pcb设计环境下绘制pcb板框,并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。 充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。
三.pcb布局设计
布局设计即是在pcb板框内按照设计要求摆放器件。在原理图工具中生成网络表(design→create netlist),之后在pcb软件中导入网络表(design→import netlist)。网络表导入成功后会存在于软件后台,通过placement操作可以将所有器件调出、各管脚之间有飞线提示连接,这时就可以对器件进行布局设计了。 pcb布局设计是pcb整个设计流程中的首个重要工序,越复杂的pcb板,布局的好坏越能直接影响到后期布线的实现难易程度。 布局设计依靠电路板设计师的电路基础功底与设计经验丰富程度,对电路板设计师属于较高级别的要求。初级电路板设计师经验尚浅、适合小模块布局设计或整板难度较低的pcb布局设计任务。
pcb布线设计 pcb布线设计是整个pcb设计中工作量最大的工序,直接影响着pcb板的性能好坏。 在pcb的设计过程中,布线一般有三种境界: 首先是布通,这是pcb设计的最基本的入门要求; 其次是电气性能的满足,这是衡量一块pcb板是否合格的标准,在线路布通之后,认真调整布线、使其能达到最佳的电气性能; 再次是整齐美观,杂乱无章的布线、即使电气性能过关也会给后期改板优化及测试与维修带来极大不便,布线要求整齐划一,不能纵横交错毫无章法。
布线优化及丝印摆放 “pcb设计没有最好、只有更好”,“pcb设计是一门缺陷的艺术”,这主要是因为pcb设计要实现硬件各方面的设计需求,而个别需求之间可能是冲突的、鱼与熊掌不可兼得。 例如:某个pcb设计项目经过电路板设计师评估需要设计成6层板,但是产品硬件出于成本考虑、要求必须设计为4层板,那么只能牺牲掉信号屏蔽地层、从而导致相邻布线层之间的信号串扰增加、信号质量会降低。 一般设计的经验是:优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。pcb布线优化完成后,需要进行后处理,首要处理的是pcb板面的丝印标识,设计时底层的丝印字符需要做镜像处理,以免与顶层丝印混淆。
网络drc检查及结构检查 质量控制是pcb设计流程的重要组成部分,一般的质量控制手段包括:设计自检、设计互检、专家评审会议、专项检查等。 原理图和结构要素图是最基本的设计要求,网络drc检查和结构检查就是分别确认pcb设计满足原理图网表和结构要素图两项输入条件。 一般电路板设计师都会有自己积累的设计质量检查checklist,其中的条目部分来源于公司或部门的规范、另一部分来源于自身的经验总结。专项检查包括设计的valor检查及dfm检查,这两部分内容关注的是pcb设计输出后端加工光绘文件。
结语.pcb制板 在pcb正式加工制板之前,电路板设计师需要与pcb甲供板厂的pe进行沟通,答复厂家关于pcb板加工的确认问题。 这其中包括但不限于:pcb板材型号的选择、线路层线宽线距的调整、阻抗控制的调整、pcb层叠厚度的调整、表面处理加工工艺、孔径公差控制与交付标准等。
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