PCB设计与制作作业指导书

3.0 2024-10-20 0 0 124.45KB 17 页 8库币海报

PCB 设计与制作作业指导书
第 1 章 PCB 设计基础.................................................................................................................... 3
1 PCB 概述......................................................................................................................... 3
2 PCB 设计流程.................................................................................................................. 3
3 PCB 设计规范与标准...................................................................................................... 4
第 2 章 PCB 设计软件操作............................................................................................................ 4
1 软件安装与界面认识..................................................................................................... 4
1.1 软件安装.................................................................................................................... 4
1.2 界面认识.................................................................................................................... 5
2 常用功能与工具操作..................................................................................................... 5
2.1 常用功能.................................................................................................................... 5
2.2 工具操作.................................................................................................................... 5
3 设计环境配置................................................................................................................ 6
第 3 章 原理图设计....................................................................................................................... 6
1 原理图元件库管理......................................................................................................... 6
1.1 元件库的选择与配置................................................................................................. 6
1.2 元件库的管理与维护................................................................................................. 6
2 原理图绘制与编辑......................................................................................................... 7
2.1 原理图绘制基本操作................................................................................................. 7
2.2 原理图编辑技巧......................................................................................................... 7
3 原理图检查与修正......................................................................................................... 7
3.1 原理图检查................................................................................................................ 7
3.2 原理图修正................................................................................................................ 7
3.3 原理图审核................................................................................................................ 7
第 4 章 PCB 布局............................................................................................................................ 8
1 布局原则与策略............................................................................................................. 8
1.1 布局原则.................................................................................................................... 8
1.2 布局策略.................................................................................................................... 8
2 元器件布局.................................................................................................................... 8
2.1 元器件布局要求......................................................................................................... 8
2.2 元器件布局注意事项................................................................................................. 8
3 高速信号布局................................................................................................................ 9
3.1 高速信号布局要求..................................................................................................... 9
3.2 高速信号布局注意事项............................................................................................. 9
第 5 章 PCB 布线............................................................................................................................ 9
1 布线规则与技巧............................................................................................................. 9
1.1 布线规则.................................................................................................................... 9
1.2 布线技巧.................................................................................................................... 9
2 电源与地处理.............................................................................................................. 10
2.1 电源处理.................................................................................................................. 10
2.2 地处理...................................................................................................................... 10

3 高速信号布线.............................................................................................................. 10
3.1 高速信号布线规则................................................................................................... 10
3.2 高速信号布线技巧................................................................................................... 10
第 6 章 PCB 覆铜与敷铜.............................................................................................................. 10
1 覆铜与敷铜概述........................................................................................................... 10
2 覆铜处理...................................................................................................................... 11
2.1 选择覆铜区域........................................................................................................... 11
2.2 覆铜厚度.................................................................................................................. 11
2.3 覆铜方式.................................................................................................................. 11
2.4 覆铜注意事项........................................................................................................... 11
3 敷铜处理...................................................................................................................... 11
3.1 敷铜材料.................................................................................................................. 11
3.2 敷铜方法.................................................................................................................. 11
3.3 敷铜厚度.................................................................................................................. 11
3.4 敷铜注意事项........................................................................................................... 11
第 7 章 PCB 设计检查与修正...................................................................................................... 12
1 设计规则检查（DRC）................................................................................................. 12
1.1 概述.......................................................................................................................... 12
1.2 检查内容.................................................................................................................. 12
1.3 检查方法.................................................................................................................. 12
2 信号完整性分析........................................................................................................... 12
2.1 概述.......................................................................................................................... 13
2.2 分析内容.................................................................................................................. 13
2.3 分析方法.................................................................................................................. 13
3 电源完整性分析........................................................................................................... 13
3.1 概述.......................................................................................................................... 13
3.2 分析内容.................................................................................................................. 13
3.3 分析方法.................................................................................................................. 13
第 8 章 PCB 生产与加工.............................................................................................................. 14
1 PCB 生产流程................................................................................................................ 14
1.1 前期准备.................................................................................................................. 14
1.2 制程步骤.................................................................................................................. 14
2 PCB 加工工艺................................................................................................................ 14
2.1 覆铜板材料.............................................................................................................. 14
2.2 制程工艺.................................................................................................................. 14
3 PCB 组装与焊接............................................................................................................ 15
3.1 元器件准备.............................................................................................................. 15
3.2 组装.......................................................................................................................... 15
3.3 焊接.......................................................................................................................... 15
3.4 检验.......................................................................................................................... 15
3.5 清洗.......................................................................................................................... 15
3.6 后续处理.................................................................................................................. 15
第 9 章 PCB 测试与调试.............................................................................................................. 15
1 PCB 测试方法................................................................................................................ 15

9.1.1 通用测试方法........................................................................................................... 15
9.1.2 功能测试.................................................................................................................. 15
9.2 故障分析与排除........................................................................................................... 16
9.2.1 故障分析方法........................................................................................................... 16
9.2.2 故障排除步骤........................................................................................................... 16
9.3 调试工具与技巧........................................................................................................... 16
9.3.1 常用调试工具........................................................................................................... 16
9.3.2 调试技巧.................................................................................................................. 17
第 10 章 PCB 设计优化与改进.................................................................................................... 17
10.1 PCB 功能优化.............................................................................................................. 17
10.1.1 信号完整性分析..................................................................................................... 17
10.1.2 电源完整性分析..................................................................................................... 17
10.1.3 热功能优化............................................................................................................. 17
10.2 PCB 可制造性优化...................................................................................................... 17
10.2.1 线宽、线间距及孔径设置..................................................................................... 17
10.2.2 布局优化................................................................................................................ 17
10.2.3 布线优化................................................................................................................ 17
10.3 PCB 设计经验总结与改进建议.................................................................................. 18
10.3.1 设计规范与原则..................................................................................................... 18
10.3.2 设计审查与验证..................................................................................................... 18
10.3.3 与制造商沟通......................................................................................................... 18
10.3.4 版本控制与文档管理............................................................................................. 18
10.3.5 持续改进................................................................................................................ 18
第 1 章 PCB 设计基础
1.1 PCB 概述
印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）是电子设备中用于支撑、连接
电子元件的关键部件。它通过蚀刻等方法将导电铜箔制成导线，形成预定电路图
形，为电子元件提供电气连接。PCB 具有体积小、重量轻、可靠性高等优点，广泛
应用于各类电子产品中。
1.2 PCB 设计流程
PCB 设计流程主要包括以下几个阶段：
（1）需求分析：了解产品功能、功能指标及使用环境，明确 PCB 设计要求。
（2）原理图设计：根据需求分析，绘制原理图，选择合适的电子元件，并
进行电气连接。
（3）原理图检查：检查原理图中的电气连接是否正确，确认元件参数和封
装。

（4）PCB 布局：将原理图中的元件转换为 PCB 布局，合理安排元件位置，

考虑信号完整性、电磁兼容性等因素。

（5）PCB 布线：根据布局结果，绘制 PCB 上的导线，连接各个元件，保证

电气连接正确。

（6）布线检查：检查布线是否满足设计规范，如有问题进行修改。

（7）PCB 设计评审：对PCB 设计进行综合评估，保证设计满足功能、可靠

性等要求。

（8）生产文件输出：PCB 生产所需的 Gerber 文件、钻孔文件等。

1.3 PCB 设计规范与标准

为保证 PCB 设计的质量，以下规范与标准需遵循：

（1）国家标准：遵循我国制定的 PCB 设计相关标准，如 GB/T 4588 等。

（2）电气功能：保证 PCB 具有良好的电气功能，如阻抗匹配、信号完整性

等。

（3）布局规范：元件布局应合理，避免拥挤，注意热敏元件、敏感元件的

布局。

（4）布线规范：布线应遵循以下原则：

① 导线宽度、间距满足电气功能要求；

② 尽量减少导线长度，降低寄生效应；

③ 避免导线交叉，降低干扰；

④ 遵循 3W原则，避免相邻信号层导线平行布线，减小串扰；

⑤ 合理设置地平面，提高抗干扰能力。

（5）焊接工艺：考虑 PCB 的可焊性和焊接工艺要求，保证生产过程顺利进

行。

（6）可靠性：设计时应考虑 PCB 的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等，提高产

品的使用寿命。

（7）环保要求：遵循 RoHS 等环保法规，选择无铅、低毒的元件和材料。

第 2 章 PCB 设计软件操作

2.1 软件安装与界面认识

2.1.1 软件安装

在进行 PCB 设计之前，首先需要安装相应的 PCB 设计软件。根据个人需求及

预算，可选用 Altium Designer、Cadence、Mentor Graphics等知名 PCB 设计软

件。以下以 Altium Designer 为例，简要介绍软件安装过程：

（1）从官方网站 Altium Designer 安装包；

（2）运行安装包，启动安装向导；

（3）按照安装向导提示，完成安装步骤；

（4）安装完成后，启动软件，输入激活码进行激活。

2.1.2 界面认识

启动 PCB 设计软件后，首先需要对软件界面有所了解。以下为 Altium

Designer 软件界面主要组成部分：

（1）菜单栏：包含文件、编辑、查看、工具等菜单，提供各种操作命令；

（2）工具栏：提供常用功能的快速访问按钮；

（3）工作区：显示当前打开的原理图或PCB 文件；

（4）面板：包含各种设计工具和功能，如元件库、原理图符号库、PCB 封装

库等；

（5）状态栏：显示当前光标位置、设计进度等信息；

（6）命令行：输入命令进行操作。

2.2 常用功能与工具操作

2.2.1 常用功能

（1）新建项目：创建新的 PCB 设计项目；

（2）打开文件：打开已存在的原理图或PCB 文件；

（3）保存文件：保存当前编辑的原理图或PCB 文件；

（4）导入元件库：导入所需的元件库，以便在原理图中使用；

（5）原理图绘制：使用原理图符号库中的元件，绘制原理图；

（6）PCB 布局：将原理图中的元件布局到PCB 板上；

（7）布线：连接 PCB 板上的元件，完成电路连接；

（8）生产文件：Gerber 文件、钻孔文件等生产所需文件。

2.2.2 工具操作

（1）选择工具：用于选择和移动对象；

（2）放置工具：用于放置原理图符号、PCB 封装等；

（3）布线工具：用于连接原理图中的元件和PCB 板上的元件；

（4）测量工具：用于测量距离、角度等；

（5）DRC 检查：检查 PCB 设计是否符合设计规则；

（6）覆铜：在PCB 板上添加铜皮，提高电路的导电功能。

2.3 设计环境配置

为了提高 PCB 设计效率，需要对设计环境进行配置。以下为环境配置的主要

内容：

（1）设置原理图和PCB 的默认参数，如单位、网格、颜色等；

（2）设置原理图符号和PCB 封装的默认属性，如封装类型、引脚间距等；

（3）配置设计规则，如线宽、线间距、层叠结构等；

（4）设置快捷键，提高操作效率；

（5）配置元件库，导入常用的元件库；

（6）根据实际需求，调整工具栏、面板等界面布局。

第 3 章原理图设计

3.1 原理图元件库管理

3.1.1 元件库的选择与配置

在进行原理图设计前，首先应对所用元件库进行选择与配置。应选用符合我

国国家标准及行业规范的元件库，保证元件库的准确性和可靠性。配置元件库时

需注意以下几点：

（1）确认所选元件库的版本，保证与设计软件兼容；

（2）检查元件库内的元件是否符合设计需求，如有特殊元件，需自行创建

或导入；

（3）保证元件库内的元件具有清晰的符号和标识，便于识别和使用。

3.1.2 元件库的管理与维护

为方便原理图设计，应对元件库进行有效管理和维护。具体措施如下：

（1）定期检查元件库，删除冗余、错误或不再使用的元件；

（2）对元件库进行分类，便于快速检索和选用；

（3）及时更新元件库，将新元件和修改后的元件纳入库中；

（4）加强元件库的安全管理，防止非授权修改。

3.2 原理图绘制与编辑

3.2.1 原理图绘制基本操作

（1）新建原理图文件，设置合适的图纸大小；

（2）使用元件库中的元件，按照设计需求放置在图纸相应位置；

（3）连接元件引脚，绘制信号线、总线、电源线等；

（4）设置网络标号，保证原理图的清晰性和可读性；

（5）根据设计需求，添加必要的注释和说明。

3.2.2 原理图编辑技巧

（1）灵活运用快捷键，提高绘制效率；

（2）合理布局元件，使原理图美观、清晰；

（3）利用原理图软件的自动布线功能，优化线路连接；

（4）通过层次化设计，将复杂原理图分解为多个子图，便于管理和查看。

3.3 原理图检查与修正

3.3.1 原理图检查

完成原理图绘制后，应进行以下检查：

（1）检查元件符号、标识是否正确；

（2）检查线路连接是否正确，有无短路、断路等现象；

（3）检查网络标号是否正确，有无遗漏或重复；

（4）检查原理图是否符合设计规范和需求。

3.3.2 原理图修正

根据检查结果，对原理图进行修正。修正内容包括：

（1）修改错误的元件符号、标识；

（2）调整线路连接，消除短路、断路等问题；

（3）修改或添加网络标号，保证原理图的正确性；

（4）优化原理图布局，提高可读性。

3.3.3 原理图审核

在完成原理图修正后，组织相关人员对原理图进行审核。审核内容包括：

（1）检查原理图是否符合设计规范和需求；

（2）评估原理图的可靠性和可制造性；

（3）提出修改意见，完善原理图设计。

第 4 章 PCB 布局

4.1 布局原则与策略

4.1.1 布局原则

在进行 PCB 布局设计时，应遵循以下原则：

（1）尽量缩短高速信号线的长度，降低信号传输延迟和损耗。

（2）保持关键信号线的平行度和间距，减少串扰和电磁干扰。

（3）避免在高速信号线上设置过孔，以降低信号完整性问题。

（4）合理分配电源和地，减小电源噪声和地弹。

（5）尽量使布局整齐、对称，便于生产和调试。

4.1.2 布局策略

（1）先对整个 PCB 进行模块划分，明确各模块功能及相互关系。

（2）根据模块功能，将相同功能的元器件布局在一起，便于信号完整性

分析和调试。

（3）针对高速信号，采用星形布局，降低信号传输延迟和损耗。

（4）优先布置较大尺寸的元器件，再逐步填充小型元器件。

（5）考虑热分布，将发热元器件分散布局，避免局部过热。

4.2 元器件布局

4.2.1 元器件布局要求

（1）按照原理图顺序，将元器件依次布局在PCB 上。

（2）保持元器件布局整齐、美观，便于识别和调试。

（3）避免元器件布局过于紧密，保证生产过程中操作的便利性。

（4）注意元器件之间的相互影响，避免产生电磁干扰。

4.2.2 元器件布局注意事项

（1）对于具有方向性的元器件，如二极管、晶体管等，应按照原理图上的

方向进行布局。

（2）对于需要散热的大功率元器件，应考虑其散热方式，如增加散热片

或风扇等。

（3）对于易受干扰的元器件，如晶振、运放等，应远离噪声源，并采取屏

蔽措施。

（4）对于需要人工焊接的元器件，应考虑焊接的便利性，避免过于密集。

4.3 高速信号布局

4.3.1 高速信号布局要求

（1）保持高速信号线的平行度和间距，降低串扰和电磁干扰。

（2）尽量缩短高速信号线的长度，降低传输延迟和损耗。

（3）避免在高速信号线上设置过孔，以减少信号完整性问题。

（4）对于差分信号，应保持两信号线长度一致，间距稳定，以减小差分

阻抗变化。

4.3.2 高速信号布局注意事项

（1）高速信号线应尽量避开其他高速信号线，以减小相互干扰。

（2）高速信号线应避免紧贴电源和地平面，以降低电磁干扰。

（3）对于高速信号线，应采用阻抗控制设计，保证信号完整性。

（4）在布局过程中，要关注高速信号线的阻抗匹配，避免因阻抗不匹配

导致的信号反射和损耗。

。

第 5 章 PCB 布线

5.1 布线规则与技巧

5.1.1 布线规则

（1）遵循设计规范，保证布线符合 PCB 设计要求和制造工艺限制。

（2）保持布线整洁、有序，避免交叉和迂回。

（3）尽量缩短信号传输路径，减少信号延迟和损耗。

（4）避免信号线直接靠近电源和地线，以减小电磁干扰。

（5）保持信号线间的间距一致，提高生产过程中的一致性。

5.1.2 布线技巧

（1）采用 45°角布线，减少信号线间的干扰。

（2）在多层板设计中，合理规划内层布线，避免层间干扰。

（3）对于高频信号，采用微带线或带状线布线，减小传输损耗。

（4）对于模拟信号和数字信号，采用分开布线，降低互相干扰。

5.2 电源与地处理

5.2.1 电源处理

（1）选择合适的电源层，保证电源线的宽度和层数满足设计要求。

（2）在电源线上添加去耦电容，减小电源波动对电路的影响。

（3）对于电源模块，采用星形或树形布线，减小电源电阻和电感。

（4）在多层板设计中，将电源层与地层相邻，提高电源与地的分布效果。

5.2.2 地处理

（1）采用单点接地或多点接地方式，减小地线干扰。

（2）保持地线的宽度一致，提高地线的抗干扰能力。

（3）在多层板设计中，将地层与电源层相邻，提高地线的分布效果。

（4）避免地线形成封闭环路，以减小地线噪声。

5.3 高速信号布线

5.3.1 高速信号布线规则

（1）遵循差分信号布线原则，减小信号间的干扰。

（2）保持差分对内间距一致，避免信号间延迟差异。

（3）尽量缩短高速信号线的长度，降低信号延迟和损耗。

（4）避免高速信号线直接靠近电源和地线，减小电磁干扰。

5.3.2 高速信号布线技巧

（1）采用阻抗控制布线，保证信号传输的稳定性。

（2）在多层板设计中，采用内层微带线或带状线布线，减小信号损耗。

（3）对于高速信号，采用地线隔离或地槽隔离，提高信号的抗干扰能力。

（4）合理布局高速信号线，避免信号间的串扰和反射。

第 6 章 PCB 覆铜与敷铜

6.1 覆铜与敷铜概述

覆铜和敷铜是 PCB（印刷电路板）设计中常见的两个概念，它们在提高电

路板的电气功能、降低干扰及增强散热方面起着重要作用。覆铜是指在PCB 的特

定区域表面覆盖一层铜箔，而敷铜则是指在覆铜的基础上，对铜箔进行进一步

的处理，以满足电路设计的要求。

6.2 覆铜处理

6.2.1 选择覆铜区域

在进行覆铜处理时，应根据电路设计需求选择合适的区域进行覆铜。通常情

况下，覆铜区域包括信号层、电源层和地层。

6.2.2 覆铜厚度

覆铜的厚度应根据电路板的功率需求、信号完整性及热管理等因素来确定。

一般情况下，覆铜厚度应在0.5 盎司（约为 18μm）至2盎司（约为 70μm）之

间。

6.2.3 覆铜方式

覆铜方式包括全板覆铜、局部覆铜和条形覆铜等。全板覆铜适用于高功率、

高密度电路设计；局部覆铜适用于特定区域的热管理或信号完整性需求；条形

覆铜则多用于电源和地线的处理。

6.2.4 覆铜注意事项

覆铜处理时应注意以下事项：

（1）避免覆铜区域过窄，以免影响铜箔的附着力和可靠性；

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

亲！下载文档到电脑，查找使用更方便

开通VIP 海量精品免费下载，VIP免费文档当前共计100000+，合计每篇下载不到2厘

8 库币 0人已下载

直接下载

摘要：

PCB设计与制作作业指导书第1章PCB设计基础....................................................................................................................31.1PCB概述.........................................................................................................................31.2PCB设计流程.......................

展开>> 收起<<

PCB设计与制作作业指导书.doc

共17页,预览17页

还剩页未读，继续阅读

温馨提示：66文库网--作为在线文档分享平台，一直注重给大家带来优质的阅读体验；让知识分享变得简单、有价值；海量文档供您查阅下载，让您的工作简单、轻松而高效！ 1. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。 2. 66文库网仅提供信息存储空间，仅对广大用户、作者上传内容的表现方式做保护处理，对上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不对下载的任何内容负责。 3. 广大用户、作者上传的文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。 4. 本站不保证、不承担下载资源内容的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

PCB设计与制作作业指导书

相关推荐

猜您喜欢

举报选择: