技巧一：注重研究製造方法和代工廠化學處理過程

在這個無工廠IC公司時代，有許多工程師真的不知道從他們的設計文件生成PCB所suo涉she及ji的de步bu驟zhou和he化hua學xue處chu理li過guo程cheng，這zhe點dian其qi實shi也ye不bu奇qi怪guai。這zhe種zhong實shi用yong知zhi識shi的de缺que少shao經jing常chang導dao致zhi設she計ji新xin手shou做zuo出chu沒mei有you必bi要yao的de較jiao為wei複fu雜za的de設she計ji選xuan擇ze。舉ju例li來lai說shuo，新xin手shou易yi犯fan的de一yi種zhong常chang見jian錯cuo誤wu是shi用yong特te別bie精jing確que的de尺chi寸cun設she計ji電dian路lu板ban版ban圖tu，也ye就jiu是shi使shi用yong關guan聯lian在zai緊jin密mi柵zha格ge上shang的de正zheng交jiao導線
，最後發現並不是每家電路板加工廠能夠生產出在現場使用壽命期間能夠保持足夠可靠性的設計來。

具有這些能力的工廠可能無法提供最經濟的PCB價(jia)格(ge)。設(she)計(ji)真(zhen)的(de)需(xu)要(yao)那(na)麼(me)複(fu)雜(za)嗎(ma)？可(ke)以(yi)在(zai)更(geng)大(da)的(de)柵(zha)格(ge)上(shang)設(she)計(ji)電(dian)路(lu)板(ban)版(ban)圖(tu)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)電(dian)路(lu)板(ban)成(cheng)本(ben)並(bing)提(ti)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)嗎(ma)？設(she)計(ji)新(xin)手(shou)遇(yu)到(dao)的(de)其(qi)它(ta)誤(wu)區(qu)還(hai)有(you)太(tai)小(xiao)的(de)過(guo)孔(kong)尺(chi)寸(cun)以(yi)及(ji)盲(mang)孔(kong)和(he)埋(mai)孔(kong)。這(zhe)些(xie)先(xian)進(jin)的(de)過(guo)孔(kong)結(jie)構(gou)是(shi)PCB設計師工具箱中強大工具的產物，但其有效性與具體情形高度相關。隻是因為它們存在於工具箱中並不意味著應該用它們。

Bert Simonovich的“設計筆記”博客關於此事就說到了過孔的截麵縱橫比：“一個縱橫比為6:1的過孔能夠很好地保證你的電路板可以在任何地方製造。”對於大多數設計來說
，隻要稍加思考和規劃，這些HDItezhengjiunengwanquanbimian

，congerzaicijieshengchengben，tigaoshejidekezhizaoxing。duizhexiechaoxiaoxinghuodankouguokongjinxingdutongsuoyaoqiudewulixueheliutilixuenenglibingbushisuoyouPCB工廠都擅長的。記住

，一個不好的過孔就能毀了整個電路板
；如果你的設計中有20000個過孔，那麼你就有20000次失敗的機會。將不必要的HDI過孔技術包含在內，那麼故障概率隻會上升。

技巧二：相信飛線

有you時shi候hou在zai設she計ji一yi塊kuai簡jian單dan電dian路lu板ban時shi畫hua原yuan理li圖tu似si乎hu是shi在zai浪lang費fei時shi間jian，特te別bie是shi當dang你ni做zuo過guo一yi兩liang個ge設she計ji之zhi後hou。但dan對dui於yu初chu學xue的de設she計ji師shi來lai說shuo，畫hua原yuan理li圖tu也ye可ke能neng是shi一yi個ge令ling人ren畏wei懼ju的de工gong作zuo。跳tiao過guo原yuan理li圖tu是shi新xin手shou和he熟shu練lian程cheng度du中zhong等deng的de人ren經jing常chang采cai取qu的de一yi種zhong戰zhan術shu。但dan一yi定ding要yao抵di抗kang住zhu這zhe種zhong強qiang烈lie的de欲yu望wang。從cong你ni可ke以yi用yong作zuo參can考kao的de完wan整zheng原yuan理li圖tu開kai始shi開kai發fa你ni的de版ban圖tu有you助zhu於yu確que保bao你ni的de版ban圖tu連lian接jie得de到dao全quan部bu完wan成cheng。下xia麵mian做zuo些xie解jie釋shi。

首(shou)先(xian)，原(yuan)理(li)圖(tu)是(shi)電(dian)路(lu)的(de)一(yi)種(zhong)可(ke)視(shi)化(hua)描(miao)述(shu)，它(ta)可(ke)以(yi)在(zai)許(xu)多(duo)層(ceng)次(ci)上(shang)交(jiao)流(liu)信(xin)息(xi)。電(dian)路(lu)的(de)子(zi)部(bu)分(fen)可(ke)以(yi)詳(xiang)細(xi)繪(hui)製(zhi)到(dao)好(hao)幾(ji)頁(ye)上(shang)，元(yuan)器(qi)件(jian)可(ke)以(yi)安(an)排(pai)在(zai)靠(kao)近(jin)它(ta)們(men)功(gong)能(neng)塊(kuai)的(de)地(di)方(fang)，而(er)與(yu)它(ta)們(men)最(zui)終(zhong)的(de)物(wu)理(li)布(bu)局(ju)無(wu)關(guan)。由(you)於(yu)原(yuan)理(li)圖(tu)符(fu)號(hao)中(zhong)顯(xian)示(shi)有(you)每(mei)個(ge)元(yuan)器(qi)件(jian)上(shang)的(de)每(mei)個(ge)引(yin)腳(jiao)，因(yin)此(ci)很(hen)容(rong)易(yi)檢(jian)查(zha)出(chu)未(wei)連(lian)線(xian)的(de)引(yin)腳(jiao)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，不(bu)管(guan)描(miao)述(shu)電(dian)路(lu)的(de)正(zheng)式(shi)規(gui)則(ze)是(shi)否(fou)被(bei)遵(zun)循(xun)，原(yuan)理(li)圖(tu)都(dou)有(you)助(zhu)於(yu)你(ni)快(kuai)速(su)可(ke)視(shi)化(hua)地(di)確(que)定(ding)這(zhe)一(yi)事(shi)實(shi)。

在主題為堆棧溢出的一組討論中，一位發帖者這樣評論：“如果一個原理圖可能會誤導看它的人，那麼它肯定是個不好的原理圖

，不管最終表明……事實上它是正確的原理圖。問題很清楚。技術上正確但比較混亂的原理圖仍然是一個不好的原理圖。”雖然這個觀點大家很容易認同，但在CAD程序中，一個無法閱讀的原理圖仍然可以表達描述電路的連接信息，在版圖設計時仍然是有用的。

結論是：在設計PCB版圖時，有一個原理圖用作黃金參考可以使工作變得更加容易。用符號完成連接

；在應對走線挑戰時不必同時思考連接。最後
，發現第一版設計中你忘了做的導線連接可以節省重做的次數。

技巧三：使用自動布線器，但不要完全依賴自動布線器

大多數專業級的PCB CAD工具都有自動布線器。但除非你設計PCB很專業
，自動布線器才會一次完成布線
；對PCB連線來說自動布線器並不是一次點擊就能完成的解決方案。你仍然應該知道如何進行手工布線。

自動布線器是一種高度可配置的工具。為了充分發揮它們的作用，每次任務都要對布線器參數進行仔細、周到的設置
，甚至對單塊PCB設計中的各個模塊都要單獨設置
，不存在適合任何場合的基本通用默認設置。

當你問一個經驗豐富的設計師“最好的自動布線器是什麼”時，他們通常的回答是“你兩隻耳朵間的東西(眼睛)”，這可不是玩笑話，他們是認真的。布線作為一種工藝
，與算法一樣有藝術性；布線本身就是啟發式的
，因此非常類似於傳統的回溯算法。對於受約束的路徑選擇應用(比如迷宮和拚圖)來說，回溯算法很適合用來尋找答案，但在開放的
、bushouyueshudechanghe，biruyuxianbufanghaoleyuanqijiandeyinzhidianluban，huisusuanfajiubingbushanchangyuzhaodaozuiyoujiejuefangan。chufeizidongbuxianqideyueshutiaojiandedaoleshejishigaoduxizhidetiaozheng，fouzezidongbuxianqijieguorengxuyaorengongqujianzhahuisusuanfajieguozhongdeboruohuanjie。

導dao線xian尺chi寸cun是shi另ling一yi個ge難nan點dian。自zi動dong布bu線xian器qi不bu能neng可ke靠kao地di確que定ding一yi條tiao導dao線xian上shang會hui流liu過guo多duo大da的de電dian流liu
，因yin此ci它ta不bu能neng幫bang你ni確que定ding要yao用yong多duo寬kuan的de導dao線xian。結jie果guo是shi
，大da多duo數shu自zi動dong布bu線xian器qi布bu出chu來lai的de導dao線xian寬kuan度du不bu符fu合he要yao求qiu。許xu多duo自zi動dong布bu線xian器qi可ke以yi讓rang你ni規gui定ding參can考kao導dao線xian約yue束shu條tiao件jian。在zaistackexchange.com網站上的一篇論壇帖子中


，作者Martin Thompson這樣寫道，“我做的每塊板都用過自動布線器(不好意思

，是一種很高端的布線器……)。如果你的約束條件類似是這樣的：隻在這個層上，這兩個信號形成差分對，這些網絡必須匹配長度
，那麼你必須將這些條件告訴自動布線器。”當你想要使用自動布線器時，你要問問你自己：“當我為電路板設置好自動布線器的約束條件，甚至也許在原理圖中對每根導線設置了約束條件，有這工夫會完成多少手工布線
？”

經驗豐富的設計師把很多精力放在最初的元件布局上，幾乎整個設計時間的一半都用來優化元件的布局：

布線簡化——盡量減少飛線的交叉等等；

器件靠近——更短的路由意味著更佳的布線；

信號時序考慮。

在Sunstone Circuits公司的用戶論壇上
，一個帖子這樣寫道，“對元件布局多加注意。以更加容易布線的方式進行元件布局。元件布局占整個工作量的70%。在開始布第一根線之前要放好所有的元件……使用飛線(這些線指示了還沒有完成布線的連接關係)作為布線複雜性的粗略指南。”

老前輩們經常使用混合方法進行布線——手工布一些重要的關鍵線
，布好後鎖定這些線。然後用自動布線器處理非關鍵的導線，並幫助管理布線算法中的“逃逸狀態”。這種方法有時是受控的手工布線和快速的自動布線之間的一個很好折衷。

技巧四：電路板幾何尺寸和電流

大da多duo數shu從cong事shi電dian子zi設she計ji的de人ren都dou知zhi道dao
，就jiu像xiang沿yan河he道dao走zou的de河he流liu一yi樣yang，電dian子zi可ke能neng會hui遇yu到dao咽yan喉hou點dian和he瓶ping頸jing。這zhe一yi點dian在zai汽qi車che熔rong絲si的de設she計ji中zhong得de到dao了le直zhi接jie應ying用yong。通tong過guo控kong製zhi導dao線xian的de厚hou度du和he形xing狀zhuang(U型彎曲
、V型彎曲、S形等)，在過載時經過校準的熔絲會在咽喉點熔斷。問題是，PCB設計師在他們的PCB設計中偶然會產生類似的電氣咽喉點。舉例來說：在可以使用兩個快速45s形成角度的地方使用90度彎角；彎曲度大於90度
，形成之字形狀。在最好的情況下，這些導線會降低信號傳播的速度
；在最糟糕的情況下，它們就像汽車熔絲一樣，會在電阻點熔斷。

技巧五：哦，碎片！

碎片是一種製造問題
，可以通過正確的電路板設計得到最好的管理(圖1)。為了理解碎片問題，首先需要回顧一下化學蝕刻工藝。化學蝕刻工藝的目的是要溶解掉不需要的銅。但如果有特別長、薄
、條狀的碎片需要腐蝕，這些碎片有時會在完全溶解之前整塊脫離。這種條塊隨後飄浮在化學溶液中

，有可能隨機落在另一塊電路板上。

同tong樣yang具ju有you風feng險xian的de情qing況kuang是shi當dang碎sui片pian仍reng然ran留liu在zai電dian路lu板ban上shang之zhi時shi。如ru果guo碎sui片pian足zu夠gou窄zhai，酸suan液ye池chi可ke以yi腐fu蝕shi掉diao下xia方fang足zu夠gou多duo的de銅tong，使shi碎sui片pian部bu分fen剝bo離li。現xian在zai碎sui片pian到dao處chu遊you走zou，像xiang旗qi子zi一yi樣yang附fu在zai電dian路lu板ban上shang。最zui終zhong它ta會hui落luo到dao你ni自zi己ji的de電dian路lu板ban上shang，引yin起qi其qi它ta導dao線xian的de短duan路lu。

那麼你去哪裏尋找潛在的碎片以及如何避免這些碎片呢？在設計PCB版圖時，最好避免留下非常窄的銅片區域(圖2)。這種區域通常是在導線和焊盤間隙交叉點敷銅時造成的(圖3)。將銅片的最小寬度設置為超過製造商允許的最小值，你的設計應該就沒有這方麵的問題了。針對蝕刻的標準最小寬度是0.006英寸。



技巧六：關注DRC

雖然設置自動布線器通常是專門針對具體設計功能進行的，但設計規則檢查(DRC)一yi般ban被bei用yong來lai輸shu入ru製zhi造zao商shang的de設she計ji約yue束shu。雖sui然ran這zhe種zhong設she置zhi很hen乏fa味wei，但dan並bing沒mei有you像xiang自zi動dong布bu線xian器qi那na麼me糟zao糕gao。大da多duo數shu設she計ji團tuan隊dui最zui終zhong都dou會hui建jian立li一yi整zheng套tao設she計ji規gui則ze，旨zhi在zai：標準化裸板構建成本，最大化良率；盡可能一致地進行組裝、檢查和測試。除了設計好處外
，這些設計規則——將設計保持在預定義的製造極限之內——也有助於在采購部門建立更好的一致性。如果電路板製造的價格是一致的
，則采購經常能減少需要維護的專業PCB製造協議數量。


為了幫助解決所有這些問題，許多PCB設計工具都內置有DRC檢查器(一些工具稱它們為“約束管理器”)，當你在編輯時DRC檢查器會交互式地標記出設計規則違例。一旦你針對所選的製造商設置好DRC規則，就要認真嚴肅地對待出現的錯誤。DRC工具一般都是比較保守的。它們會有意報告可能的錯誤，讓你來做出決定。篩選幾百個“可能的”問(wen)題(ti)是(shi)很(hen)乏(fa)味(wei)的(de)事(shi)
，但(dan)不(bu)管(guan)怎(zen)樣(yang)都(dou)要(yao)去(qu)做(zuo)。在(zai)這(zhe)份(fen)問(wen)題(ti)清(qing)單(dan)中(zhong)可(ke)能(neng)深(shen)藏(zang)著(zhe)第(di)一(yi)次(ci)生(sheng)產(chan)注(zhu)定(ding)要(yao)失(shi)敗(bai)的(de)原(yuan)因(yin)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，如(ru)果(guo)你(ni)的(de)設(she)計(ji)生(sheng)成(cheng)了(le)大(da)量(liang)的(de)可(ke)能(neng)錯(cuo)誤(wu)，你(ni)應(ying)該(gai)警(jing)覺(jiao)你(ni)的(de)走(zou)線(xian)方(fang)式(shi)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)改(gai)進(jin)。

Dave Baker是Sunstone Circuits公司的一位PCB設計師，擁有20多年的豐富設計經驗，他的建議是這樣的。“huadianshijianlijiebingzhengquedishezhibantugongjutigongdeyueshuxitong。huadianshijianshenzhasuoyoujibiedeyueshu。yueshugongjukenenghenqiangda
，yehenlinghuo
，danyehuilingrenkunhuohedailaiweixian。cuowudeyueshuhenrongyidaozhiyouquexiandehuowufazhizaodedianluban。yueshushezhizhongdecuowuhenkenengxianzhiDRC檢查或使其無法使用。有可能會發生這樣的情形：每次DRC都通過了，但電路板仍然無法製造或不能正常工作。以前我見過這種情形。設計團隊都很高興，因為電路板通過了DRC檢查，但首件產品上測試台卻冒煙了。跟蹤這種故障會將團隊帶回到CAD工具的約束管理器。約束管理器沒有設計意識
；它會讓你做任何事，而不管事情有多麼糟糕。”

比如在Sunstone Circuits公司，幾乎每天都會收到很容易製造的電路板設計的報價要求
，但也有關鍵區域的設計容差和間隙太小的時候。這種情況使PCB代工廠(比如Sunstone)不得不告知壞消息：要(yao)麼(me)我(wo)們(men)根(gen)本(ben)無(wu)法(fa)製(zhi)造(zao)電(dian)路(lu)板(ban)
，因(yin)為(wei)容(rong)差(cha)超(chao)出(chu)了(le)我(wo)們(men)的(de)能(neng)力(li)範(fan)圍(wei)，要(yao)麼(me)我(wo)們(men)能(neng)夠(gou)製(zhi)造(zao)電(dian)路(lu)板(ban)，但(dan)價(jia)格(ge)要(yao)提(ti)高(gao)，並(bing)且(qie)良(liang)率(lv)可(ke)能(neng)較(jiao)低(di)。這(zhe)些(xie)客(ke)戶(hu)如(ru)果(guo)在(zai)設(she)計(ji)時(shi)就(jiu)考(kao)慮(lv)到(dao)特(te)定(ding)製(zhi)造(zao)商(shang)的(de)能(neng)力(li)就(jiu)好(hao)了(le)。

Baker補充道：“如果你的版圖軟件允許你擱置DRC違例
，那麼使用這個功能時一定要小心。因為輕易地擱置DRC，想把它留到後麵再處理，結果往往是很輕易地就忘了。記住在將你的設計發送出去製造前一定要檢查所有擱置的DRC錯誤。”

Bob Tise是目前正在Sunstone Circuits公司上班的經驗豐富的PCB設計師，他的認為：“你一定要抵抗住完全擱置DRC錯誤的誘惑，並遵循一開始就設定好的規則。”

技巧七：了解你在使用的代工廠

在討論過DRC設置之後，這個技巧幾乎——但並不完全——是多餘的。除了幫助你正確地建立DRCguizezhiwai，lejienidedianlubanjiangfawangnajiadaigongchangyenengtigongewaideyixieyuzhizaobangzhu。yijiahaodedaigongchanghuizainixiadingdanqiantigongyixieyouyidebangzhuhejianyi
，baokuoruhegaijinnideshejiyijianshaoshejifanfu
、減少最終在測試台上調試時遇到的問題，並提高電路板的良率。

卡耐基梅隆大學的一位博士生Hugo在博客中這樣評價對製造商的了解：

“每家製造商都有自己的規範，比如最小導線寬度、間距、層數等。在開始設計之前


，你應該考慮好你自己的要求
，然後找到一家能夠滿足你要求的製造商。你的要求還包括PCB材料等級。PCB材料等級從FR-1(紙-酚醛樹脂混合物)一直到FR-5(玻璃纖維和環氧樹脂)。大多數PCB原型製造商使用FR-4，但FR-2也經常用於大批量的消費類應用。材料類型會影響到電路板的強度

、耐用性

、吸濕性和阻燃性(FR)。”

理li解jie印yin製zhi電dian路lu板ban的de製zhi造zao工gong藝yi，了le解jie你ni的de製zhi造zao商shang會hui采cai用yong哪na種zhong工gong藝yi和he方fang法fa，可ke以yi幫bang助zhu你ni做zuo出chu更geng好hao的de設she計ji決jue策ce。去qu拜bai訪fang一yi下xia你ni選xuan中zhong的de供gong應ying商shang
，親qin自zi了le解jie一yi下xia製zhi造zao過guo程cheng。在zai將jiang你ni的de設she計ji提ti交jiao給gei製zhi造zao之zhi前qian好hao好hao利li用yongDFM(可製造性設計)工具吧。

本文小結

如果你在思考這些基本的技巧和技術
，說明你已經走在通往快速、可靠
、專業質量的PCB道路上了。理解製造工藝；使用DRC和DFM幫助你捕捉疏忽的可能增加代工成本和/或降低良率的設計功能。然後仔細規劃元器件的布局，消除昂貴的設計功能。明智地使用CAD工gong具ju提ti供gong的de所suo有you設she計ji工gong具ju，包bao括kuo自zi動dong布bu局ju和he自zi動dong布bu線xian，但dan對dui自zi動dong布bu線xian器qi的de設she置zhi一yi定ding有you要yao耐nai心xin和he周zhou密mi，這zhe樣yang才cai能neng取qu得de良liang好hao的de自zi動dong布bu線xian結jie果guo。

不要依賴自動布線器做布線以外的事情

；需要時手工調整導線尺寸
，以確保設計中承載正確的電流。不管怎樣一定要相信飛線,直到所有飛線100%消失
，你的電路板設計才算完成。

文章來源於電子技術設計。


【推薦閱讀】

如何防護電磁輻射
，對人體健康到底有沒有危害？
掌握集成電路封裝的特征能讓EMI達到最佳抑製性能？
新型EMC寬帶TEM喇叭天線設計
EMC測試中為什麼往往垂直極化的測試結果大於水平極化？
PCB設計軟件未來5-10年發展方向預測