PCB Layout 設計流程

先有一些基本PCB概念，再開始進行軟件上教學。首先要有個觀念，PCB談的是制作工藝，不是電路設計。所以即使你不太懂什么叫電路設計，只要確定有一個可正常工作的電路圖 ，基本上也就可以做出一個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。

至于如何確定這是一個可以"工作" 的電路圖? 你可以先用洞洞板手焊驗證一下電路或用面包板插一插，先確定一下這是可工作的...Layout PCB時，IC零件再選擇SMD的版本)

要完成一個PCB電路板，基本上可分為主要三個階段， 第一個階段電路圖繪制，第二個階段電路布局，第三階段為建立BOM表，然后進行備料及手焊樣品。

若你的PCB 需要layout到4層板以上或者高速，RF，天線這種高頻的東西，這已經屬pro專業等級了，沒有經過專家指導并不容易，再加上你沒有太多量測儀器，有些也不太可能自己做，這已經是另一個level了，建議找具相關設計專長領域的Layout House 代工，因為可能后續還有EMI，FCC，CE，NCC規范要過。

階段1: 電路圖繪制

電路圖繪制階段

電路繪圖的流程

繪制電路圖--> 對元件進行編號(Annotate the component ) -->執行DRC --> 產生Netlist檔案。

1、依照參考電路進行電路圖繪制，將每一個電路元件 (component ) ，完成其連線. 即Schematic symbol的連線圖。

2、元件進行編號(Annotate the component ): 加入的每一個電路元件，包含IC或被動零件，都是沒有編號過的，所以要從新給予編號. U?，U? --> U1，U2. R? R? R? --> R1，R2，R3

3、執行DRC: 即執行 Design Rule Check，如可能有元件pin沒有連接線 (這個要放"x"，No Connect)，或線路這一端找不到另一端的命稱? 或...

4、產生Netlist檔案: Netlist檔案，是為了給PCB Layout軟件讀的。有了Netlist，Layout 軟件才知道每一個元件的線路連接關系，更重要的是，每一個元件的Footprint。Netlist 要能正確產生，必須要把電路圖上每一個component (Schematic symbol) 關聯到一個Footprint實體 。 Footprint 就是元件的輪廓(contour) ，尺寸，外型，如IC的封裝樣式，連接器的外型等。如SOP8，SOP-24，0805，0604，0402，..

Note: 一個Schematic symbol可以對到多個Footprint ，如同一顆IC，可以有多種不同的封裝樣式，BGA，PLCC，TQFP，SOP，SSOP等。Schematic symbol 就只是一個電路符號，PCB已經是到了實際生產端，要能實際焊接。 footprint不對，PCB板做出了，IC元件上不了。所以你備了什么料，footprint 就得是什么。通常Layout設計軟件都會有footprint library，讓你挑，如果沒有你要自己產生這個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，也必須自己來做，也就是加入一個新的symbol 到component library。

電路圖上每一個component (Schematic symbol) 關聯到一個Footprint實體

miniUSB 連接器的Footprint

階段2: 開始進行PCB Layout

PCB Layout 流程

載入Netlist--> 將footprint擺放位置 (Placement) --> Routing (走線) --> 對Ground產生銅面(鋪銅)---> 執行DRC -->產生Gerber檔案。

將footprint擺放位置 (Placement): 將netlist載入后，電路圖上的元件都會呈現，并且有 ratsnest。ratsnest是用描述電路圖上元間彼此間的"線"連接關系。這里的"線"是virtual wire 只是知道連線關系 ，之后對這些線進行實際routing 布線，也就是繪制Track。track 是實際的線， 所以就會有線寬的問題， 電流愈大的線， 線寬要設比較大。 例如: Track width : 0.2mm 可走0.5A; 0，5mm : 1.25A

進行Layout 之前，要在Edge.cut這一層設定PCB outline 板框大小，元件就只能放在這范圍里面。

另外也要描述Copper layer 的層數，如雙層板及四層板，六層板，所謂幾層板指的就是copper 層的數量，copper數愈多當然可以走線的平面就愈多。

設定一些設計規則: 如最小Track Width，Clearance ，Via Diameter，Drill size。另外就是設定各種幾種布線會用到的Track width，Via Size.

Note: Clearance: track，pad，via都會有凈空空間，Clearance即extra space outside the border

Note: width 單位通常用 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約等于1mm; 10 mil 約等于0.25mm

要描述Copper layer 的層數; 此圖為copper layer為2

Via:

Via 指的就是鉆孔這件事。電路板是由一層層的copper迭出來的，而不同電路copper層之間的連通靠的就是via。當你布線時，元件間的走線會需要從TOP層走到Bottom 層(或稱 Front 層走到Back層)，就會須要鉆孔。

Plated-thru Hole: 指的是孔壁上有鍍銅

copper 之間透過Via 來連接。

不同的Via型式:

* Through Via (Through Hole) 指的是要打穿的孔(貫孔)。從PCB8外觀看的到。

* Blind Via (buried via): 在多層板中，線路連接在只在中間的幾層而非全部。依據穿透的型式又區分為盲孔(Blind hole)及埋孔(Buried hole)。

* 另一種via為NPTH (non-plated through hole) ，它是Through-Hole 但孔壁沒有鍍銅(Non-plated)，主要是用在機構上的螺絲鎖孔。

Via 參數: 通常會描述Via的直徑及Drill size。Drill size指的是鉆孔口徑的大小。

Pad錫墊其實分好多種:

1、Through hole pad: DIP元件使用的Pad (有鉆孔)

2、SMD pad: SMD元件使用的Pad(不用鉆孔)

3、Anti pad(絕緣錫墊 )：用于隔離孔與內層電器連接圍繞在孔周圍的隔離環.如果孔在內層中不需要線路連接，就需Anti pad要來隔離.其內徑當然要大于孔的外徑.

Copper zone:

就是指在PCB鋪銅 (Copper Pour) 一般PCB在電路設計時經常需要鋪設大面積的銅箔來當作電源(Vcc、Vdd或Vss)與接地(GND，Ground)之用。F.Cu及B.Cu都可以鋪.

Thermal relief Pad:

copper zone所連接的pad，會有設定Thermal relief 的需要。由于pad 連接(接觸)大面積的銅箔 (copper plane) 會增加散熱的速度，導致該pad需要升溫才能容易焊上，這會很容易造成空焊或冷焊的情況。所以解決方去就是pad 仍然可以連接到銅箔，但必須減少其接觸的面積。隔離環修改為輪輻狀，用以將隔離環的內部的銅連接到隔離環的外部。

TOP層鋪鋪的狀態，到下方排pad為GND，連接GND Copper zone 都是設定Thermal relief Pad

一般F.Cu及B.Cu 都會同時鋪 Copper zone for GND，所以也都會設定Thermal relief Pad

第三階段: 建立BOM表，進行備料及手焊樣品。

建立BOM表以進行后續的備料及手焊第一版的Sample。透過產測程式，確認功能無誤，這就是第一片Engineer Sample。

經客戶對產品規格及功能驗證通過(承認Acknowledgment)后，才會進行試產 Pilot run (注1)，然后才是進入MP (Mass Production)量產階段。

試產 Pilot run 可交由加工廠，由機臺自動進行SMD/DIP零件焊接，這就是PCBA (PCB Assembly)

注1: Pilot run : 是用來評估產品的成熟度是否可進入正式大量生產的生產階段。