PCB设计新手入门须知
说明:
本文是翻译自http://alternatezone.com/electronics/pcbdesign.htm 网站的PCB Design Tutorial,并加以整理,主要内容是关于PCB设计中一些通用准则,并非本人观点,整理的同时也尽力做到不改动原文意思。由于本人不才,很多地方并不是理解,所以只是将一部分内容翻译出来,原文中有很多部分都没有提到。再加上翻译能力有限,出错的地方还望及时指正,另外我也将原文发布到个人资源页上去了,有需要的朋友也可以直接在我的资源页上下载,名字就叫做PCB Design Tutorial。个人觉得这些规则适用于每一个刚入门PCB设计的人。原文作者也提到,如果想了解更多通用准则(Standard),可以查看IPC-2221 "Generic Standard on Printed Board Design" 文档,Google一下很容易找到。
正文:
基本规则
一、度量单位(Measurement Unit)
“Thou shall use thous” 是PCB设计中一句俗语,第一个thou是老式you的用法,后面的那个thou指的是度量单位。(译注:thou的复数还是thou,并不加s)
1 thou = 1/1000 inch = 0.0254mm
1 thou,也就是 1 mil,是英制(imperial)中的单位,而我们平时所熟悉的多是公制(metric)单位mm。
1. PCB设计中应该使用前者,而尽量避免mm。不要使用mil,而应该坚持用thou。
有一个通用规则:对于设计和布局的单位,如走线(track),焊盘(pad),间距(spacing)和栅格(grid),应该使用thou,而对于机械制造单位要求上,如孔径(hole size)和PCB板的尺寸(board dimensions),可以使用mm。
2. 对于PCB设计人员来说,必须熟练掌握thou和mm之间的换算关系,常用的如100 thou (0.1 inch) = 2.54mm, 200 thou (0.2 inch) = 5.08mm等。
3. 100 thou 对于PCB设计是基本的参考长度值。超过100 thou的一般使用inch来表示。
二、栅格(Grid)
坚持使用栅格。并保持snap to grid(吸附栅格)。
PCB设计时应首先设定好栅格值,以PADS为例,包括设计栅格(Design Grid),显示栅格(Display Grid)等。通孔栅格值一般为100 thou,走线多为50 thou。显示栅格无实际意义,只是为了方便查看,多设为100 thou。PCB布局的时候可以从50 thou开始,如果对空间要求比较好,降低到25 thou或者10 thou,但一定要保证栅格值能被100整除或者是100的整数分之一。
三、走线(Track)
通用准则:走线越宽越好。因为粗线低阻抗低感抗,而且容易制造,容易查错。
线宽最低标准一般用形如 X/Y的方式来表示,其中X表示线的最低宽度,Y代表线与线之间的空隙最低宽度(注意单位是thou),实际中多数是10/10或者8/8,如果你的线低于6 thou,应首先向制造商咨询能不能制作。
刚开始设计的时候,可以选择信号线宽度为25 thou,电源及地线的宽度为50 thou,焊盘之间的走线选择10-15 thou,当然如果对空间要求比较高,适当降低。尽量做到越宽越好。
四、焊盘(Pad)
一个简单的规则:焊盘直径应该是孔径的1.8倍,或者至少比孔径大0.5 mm。
通常直插式器件的焊盘直径多为70 thou的圆形焊盘,双列封装IC的焊盘多是高60 thou、宽90-100 thou的椭圆形焊盘。芯片的第1脚焊盘要区别于其他脚,一般设成矩形。这就是"rectangular pin 1"规则。
注意最好使用圆形或者椭圆形焊盘,除非需要使用矩形焊盘。
五、其他规则
1. 过孔(Via)和焊盘是不同概念,尽管实际上看起来差不多,但是一定要分别对待。
2. 覆铜的时候最好选择flood方式,hatch方式过时了。
3. 通孔之间至少要保持15 thou的距离,如果空间不够,降低到10或者8 thou。
元器件摆放与设计
有一句俗语:PCB设计%90是摆放,10%是走线。
一、PCB设计基本步骤
- 设计好栅格值,包括设计栅格、显示栅格等,以及焊盘,走线的尺寸。
- 把所有器件摆放在板上。
- 把器件按照功能区分摆放。
- 找出设计中最关键的线路部分,把这一部分的走线完成。
- 在板外走线各功能模块。
- 将各功能模块移动到板上放在合适的位置。
- 走线剩下的模块之间的信号连接以及电源连接。
- 整理一下板面布局
- 做一次DRC(Design Rules Check)检查
- 让其他人查看你的设计。
二、基本走线规则
- 连接线越短越好。
- 走线只能有45度角
- 不要使用带弧形的角
- 让你的线蜿蜒一点,不要只是“点到点”(译注:不理解这句,感觉与1点冲突。原文是“Snake” your tracks around the board, don’t just go “point to point”)
- 开启电气栅格(如果有的话)
- 走线一定要走到焊盘的中心处,而不是仅仅接触就可以了
- 一条线走完,而不是多条线首尾相连。
- 确保走线经过焊盘或者器件的中心,而不是偏向于其中一遍
- 在距离为100 thou的焊盘之间最多只走1根线
- 对于高电流的层间走线,使用多个过孔。
- 不要拖拽走线,一定要保证只有45度角!
- 可能的话,在焊盘之间用细线走过。(Neck down)
- 先走电源和地线,并且把电源线做到越粗越好。
- 保持电源线和地线相互接近,不要沿着板子不同方向走线。
- 保持对称。
- 不要留下死铜,扣掉或者接地
- 不要再器件下面放置过孔
- 尝试使用器件的通孔(though hole)来完成顶层与底层的连接,减少过孔(Via)的使用。
三、关于自动布线和自动放置
1. 除非你很有经验,否则不要使用自动布线。真正的设计者不使用自动布线。
2. 不要使用自动放置,这东西一点都不可靠。
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