PCB Layout 设计流程

先有一些基本pcb概念,再开始进行软件上教学。首先要有个观念,pcb谈的是制作工艺,不是电路设计。所以即使你不太懂什么叫电路设计,只要确定有一个可正常工作的电路图 ,基本上也就可以做出一个pcb板。你也可以做出你自己的pcb板,只要你掌握了一些的design rule。
至于如何确定这是一个可以工作 的电路图? 你可以先用洞洞板手焊验证一下电路或用面包板插一插,先确定一下这是可工作的...layout pcb时,ic零件再选择smd的版本)
要完成一个pcb电路板,基本上可分为主要三个阶段, 第一个阶段电路图绘制,第二个阶段电路布局,第三阶段为建立bom表,然后进行备料及手焊样品。
若你的pcb 需要layout到4层板以上或者高速,rf,天线这种高频的东西,这已经属pro专业等级了,没有经过专家指导并不容易,再加上你没有太多量测仪器,有些也不太可能自己做,这已经是另一个level了,建议找具相关设计专长领域的layout house 代工,因为可能后续还有emi,fcc,ce,ncc规范要过。
阶段1: 电路图绘制
电路图绘制阶段
电路绘图的流程
绘制电路图--> 对元件进行编号(annotate the component ) -->执行drc --> 产生netlist档案。
1、依照参考电路进行电路图绘制,将每一个电路元件 (component ) ,完成其连线. 即schematic symbol的连线图。
2、元件进行编号(annotate the component ): 加入的每一个电路元件,包含ic或被动零件,都是没有编号过的,所以要从新给予编号. u?,u? --> u1,u2. r? r? r? --> r1,r2,r3
3、执行drc: 即执行 design rule check,如可能有元件pin没有连接线 (这个要放x,no connect),或线路这一端找不到另一端的命称? 或...
4、产生netlist档案: netlist档案,是为了给pcb layout软件读的。有了netlist,layout 软件才知道每一个元件的线路连接关系,更重要的是,每一个元件的footprint。netlist 要能正确产生,必须要把电路图上每一个component (schematic symbol) 关联到一个footprint实体 。 footprint 就是元件的轮廓(contour) ,尺寸,外型,如ic的封装样式,连接器的外型等。如sop8,sop-24,0805,0604,0402,..
note: 一个schematic symbol可以对到多个footprint ,如同一颗ic,可以有多种不同的封装样式,bga,plcc,tqfp,sop,ssop等。schematic symbol 就只是一个电路符号,pcb已经是到了实际生产端,要能实际焊接。 footprint不对,pcb板做出了,ic元件上不了。所以你备了什么料,footprint 就得是什么。通常layout设计软件都会有footprint library,让你挑,如果没有你要自己产生这个footprint,尺寸很重要,所以你要有ic的databook才好做。
note: 若你要的schematic symbol,library找不到,也必须自己来做,也就是加入一个新的symbol 到component library。
电路图上每一个component (schematic symbol) 关联到一个footprint实体
miniusb 连接器的footprint
阶段2: 开始进行pcb layout
pcb layout 流程
载入netlist--> 将footprint摆放位置 (placement) --> routing (走线) --> 对ground产生铜面(铺铜)---> 执行drc -->产生gerber档案。
将footprint摆放位置 (placement): 将netlist载入后,电路图上的元件都会呈现,并且有 ratsnest。ratsnest是用描述电路图上元间彼此间的线连接关系。这里的线是virtual wire 只是知道连线关系 ,之后对这些线进行实际routing 布线,也就是绘制track。track 是实际的线, 所以就会有线宽的问题, 电流愈大的线, 线宽要设比较大。 例如: track width : 0.2mm 可走0.5a; 0,5mm : 1.25a
进行layout 之前,要在edge.cut这一层设定pcb outline 板框大小,元件就只能放在这范围里面。
另外也要描述copper layer 的层数,如双层板及四层板,六层板,所谓几层板指的就是copper 层的数量,copper数愈多当然可以走线的平面就愈多。
设定一些设计规则: 如最小track width,clearance ,via diameter,drill size。另外就是设定各种几种布线会用到的track width,via size.
note: clearance: track,pad,via都会有净空空间,clearance即extra space outside the border
note: width 单位通常用 mm (millimeter)或 mil。mil是千分之一英吋inch. 1 mil=0.00254 cm。
2.54mm=0.1 inches
所以40mil约等于1mm; 10 mil 约等于0.25mm
要描述copper layer 的层数; 此图为copper layer为2
via:
via 指的就是钻孔这件事。电路板是由一层层的copper迭出来的,而不同电路copper层之间的连通靠的就是via。当你布线时,元件间的走线会需要从top层走到bottom 层(或称 front 层走到back层),就会须要钻孔。
plated-thru hole: 指的是孔壁上有镀铜
copper 之间透过via 来连接。
不同的via型式:
* through via (through hole) 指的是要打穿的孔(贯孔)。从pcb8外观看的到。
* blind via (buried via): 在多层板中,线路连接在只在中间的几层而非全部。依据穿透的型式又区分为盲孔(blind hole)及埋孔(buried hole)。
* 另一种via为npth (non-plated through hole) ,它是through-hole 但孔壁没有镀铜(non-plated),主要是用在机构上的螺丝锁孔。
via 参数: 通常会描述via的直径及drill size。drill size指的是钻孔口径的大小。
pad锡垫其实分好多种:
1、through hole pad: dip元件使用的pad (有钻孔)
2、smd pad: smd元件使用的pad(不用钻孔)
3、anti pad(绝缘锡垫 ):用于隔离孔与内层电器连接围绕在孔周围的隔离环.如果孔在内层中不需要线路连接,就需anti pad要来隔离.其内径当然要大于孔的外径.
copper zone:
就是指在pcb铺铜 (copper pour) 一般pcb在电路设计时经常需要铺设大面积的铜箔来当作电源(vcc、vdd或vss)与接地(gnd,ground)之用。f.cu及b.cu都可以铺.
thermal relief pad:
copper zone所连接的pad,会有设定thermal relief 的需要。由于pad 连接(接触)大面积的铜箔 (copper plane) 会增加散热的速度,导致该pad需要升温才能容易焊上,这会很容易造成空焊或冷焊的情况。所以解决方去就是pad 仍然可以连接到铜箔,但必须减少其接触的面积。隔离环修改为轮辐状,用以将隔离环的内部的铜连接到隔离环的外部。
top层铺铺的状态,到下方排pad为gnd,连接gnd copper zone 都是设定thermal relief pad
一般f.cu及b.cu 都会同时铺 copper zone for gnd,所以也都会设定thermal relief pad
第三阶段: 建立bom表,进行备料及手焊样品。
建立bom表以进行后续的备料及手焊第一版的sample。透过产测程式,确认功能无误,这就是第一片engineer sample。
经客户对产品规格及功能验证通过(承认acknowledgment)后,才会进行试产 pilot run (注1),然后才是进入mp (mass production)量产阶段。
试产 pilot run 可交由加工厂,由机台自动进行smd/dip零件焊接,这就是pcba (pcb assembly)
注1: pilot run : 是用来评估产品的成熟度是否可进入正式大量生产的生产阶段。

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