【干貨】全是細節！PCB設計注意事項

億佰特 物聯網應用專家

PCB設計簡單來看就是將各種器件連接起來讓器件正常的互不影響的工作從而完成相應的功能而不互相干擾，是整個產品的基礎，決定了產品的可制造性，運行的穩定性。PCB設計初期就需要注意器件布局、層疊的規劃、電源的分割等等。布線時需要注意高速信號的走線寬度，以及參考地的距離等。
本文旨在拋磚引玉，簡要討論PCB設計過程中可能遇到的一些問題，因為生產工藝的進步和信號速率越來越高，很多東西只適用于當下。PCB設計主要需要注意以下幾方面：1.制造工藝要求，板廠的制造能力，PCB板可制造性設計2.電源的布局走線3.傳輸線設計4.EMC5.時鐘設計可制造性上可以從PCB板制作、器件的裝貼、后續的維修等方面來看。
PCB制作最常遇到的問題就是該用幾層板、多少的線寬、間距多少、過孔多大、板厚多少，從最簡單的單面板、雙面、四層，到后面的20層板，一般為了控制成本多用雙面和四層，雙面板是PP片的正反面鋪上銅皮，表層噴上阻焊油墨。

阻抗控制

影響PCB走線的阻抗的因素主要有銅線的寬度、銅線的厚度、介質的介電常數、介質的厚度、焊盤的厚度、地線的路徑、走線周邊的走線等。
因為每個工廠的材料參數、線路補償和蝕刻電鍍的藥水都有差異。把阻抗交給PCB廠家調配更靠譜，我們只需要了解到板厚和線寬線距會影響到阻抗，在設計時做到心里有數。一般兩層板都是綠色油墨，一是為了保護眼睛：生產維修人員需要長時間盯著PCB板，綠色油墨相比于其他顏色對眼睛的刺激更小，不容易疲勞，于是打板大多是用綠色油墨，PCB廠商使用的多了綠色油墨的成本相比其他油墨采購成本就下來了；同時綠色油墨相比于黑色油墨線路更明顯，更方便工作人員檢修。對簡單低速板而言，兩層板是最經濟合適的選擇。相應的，對復雜的高速板，一般就從四層板開始了。

四層板是能做阻抗的最小板層數。（一般單數層板廠只是在多層板中空著一層不用）高速PCB需要注意對信號線做阻抗控制，高速信號線沒做好阻抗匹配可能會造成信號的反射、損耗、變形等，導致電路性能不理想甚至不能實現需要的功能。高速PCB布線中，一般把數字信號的走線阻抗設計為50歐姆，這是個大約的數字。一般規定同軸電纜基帶50歐姆。

電源設計

電源線是EMI 出入電路的重要途徑。通過電源線，外界的干擾可以傳入內部電路，影響RF電路指標。電源線要靠近地線放置。電源電路不管形式有多復雜，其大電流環路都要盡可能小。電源線的輸入輸出不能相互交叉。為了防止不同單元通過電源線產生干擾，布線時注意電源線之間應相互隔離，電源線與其它強干擾線（如CLK）用地線隔離。減少不同電源之間的干擾，不同電源層在空間上要避免重疊。以四層板為例，通常情況下電路板的頂層用來放置元器件和RF引線，第二層作為系統地，第三層放置電源線，第四層則可以放置任何信號線。

時鐘走線

時鐘走線原則：在緊鄰時鐘走線層安排完整的映像平面層，減小走線的長度并進行阻抗控制。時鐘線最好不要跨層走線。

時鐘線一定要走帶狀線，并且走在多層PCB板的內層。如果一定要走外層，也只能走微帶線。時鐘線走內層能保證完整的映像平面，它可以提供一個低阻抗射頻傳輸路徑，并產生磁通量，以抵消它們的電源傳輸線的磁通量，電源傳輸線距返回路徑越近，消磁就越好。由于增強了消磁能力，高密PCB板的每個完整平面映像層可提供6－8dB的抑制。

過孔設計

在多層板的走線中，為了避免信號線產生不必要的交叉就會使用到過孔。需要注意的是過孔最好不要打在焊盤上，不然容易引起漏錫虛焊。

過孔越小其寄生電容越小，在板上所占用的空間也就越小，但同時過孔越小其加工工藝要求越高，增加了加工成本；另一方面過孔越小其所能承載的電流也就越小，在設計電源時常采用多個大過孔的方式來增加其過電流的能力，一般雙面板采用0.3mm(內徑)/0.5mm(外徑)的過孔，四層板采用0.2mm(內徑)/0.3mm(外徑)。

鋪銅厚度

PCB的線寬間距和鋪銅厚度有一定的關系，我們的板子一般多用1OZ，在需要過大電流時才考慮2OZ，或者開窗上錫來增加過流能力。鋪銅1OZ時的雙面板的線寬間距0.127/0.127mm(5mil/5mil)，多層板：0.09/0.09mm(3.5mil/3.5mil)，鋪銅2OZ時的雙面及多層板線寬間距0.2/0.2mm(8mil/8mil)。PCB制造工藝并非一成不變，隨著板廠技術升級和信號速率的提高，有可能現在適用的規則在將來變得不適用，作為一個合格的工程師，需要不斷學習，了解前沿技術方向，才能與時俱進。