关于“印刷电路板（PCB）工艺设计”相关的详解；-电子发烧友网

在现代电子产品中，印刷电路板（PCB）是不可或缺的重要组成部分。它不仅提供了电子元件的物理支撑，还实现了元件之间的电气连接。随着科技的发展，PCB工艺也不断进步，成为电子行业中提高产品质量和可靠性的重要环节。

PCB设计（Printed Circuit Board Design）是指利用电子设计自动化软件（EDA）进行电路板的设计,设计出印刷电路板（PCB）的布局和电路连接。电路板是电子产品中的重要组成部分，它可以将电子元器件连接在一起，并且通过导线进行信号传输。PCB设计是将电路原理图转化为实际的电路板布局和连接的过程,在PCB设计过程中，需要考虑电路的性能、可靠性、EMC（电磁兼容）等方面的要求，同时也需要考虑PCB的制造工艺和成本因素。

而PCB板的设计是整个加工工艺最高质量，也是非常关键的一步。设计时需要考虑到电路板的尺寸、布线、元件布局、电气特性等因素。设计完成后，需要使用专业的PCB设计软件生成对应的PCB文件，以供后续加工使用。所以，一流的生产来自一流的设计,生产离不开PCB设计的配合,所以就需要按生产制作工艺详解来进行设计PCB了：

一、PCB设计的相关参数

1、线路

a、最小线宽：6mil(0.153mm)

也就是说如果小于6mil线宽将不能生产,如果设计条件许可,设计越大越好,线宽越大，工厂越好生产，良率越高一般设计常规在10mil左右此点非常重要，设计一定要考虑。

b、最小线距：6mil(0.153mm)

最小线距，就是线到线，线到焊盘的距离不小于6mil从生产角度出发，是越大越好，一般常规在10mil,当然设计有条件的情况下，越大越好此点非常重要，设计一定要考虑。

c、线路到外形线间距0.508mm(20mil)。

2、via 过孔(就是俗称的导电孔)

a、最小孔径:0.3mm(12mil)。

b、最小过孔(VA)孔径不小于 0.3mm(12mi),焊盘单边不能小于 6mil(0.153mm),最好大于8mil(0.2mm)大则不限，此点非常重要，设计一定要考虑。

c、过孔(VIA)孔到孔间距(孔边到孔边)不能小于:6mil 最好大于 8mil 此点非常重要，设计一定要考虑。

d、焊盘到外形线间距 0.508mm(20mil)。

3、PAD焊盘(就是俗称的插件孔(PTH))

a、插件孔大小视你的元器件来定，但一定要大于你的元器件管脚，建议大于最少 0.2mm 以上也就是说1)0.6的元器件管脚，你最少得设计成0.8，以防加工公差而导致难于插进。

b、插件孔(PTH)焊盘外环单边不能小于 0.2mm(8mil) 当然越大越好(如图2焊盘中所示)此点非常重要设计一定要考虑。

c、插件孔(PTH)孔到孔间距(孔边到孔边)不能小于:0.3mm 当然越大越好(如图3中所标的)此点非常重要，设计一定要考虑。

d、焊盘到外形线间距 0.508mm(20mil)。

4、防焊

插件孔开窗，SMD开窗单边不能小于0.1mm(4mil)。

5、字符(字符的的设计，直接影响了生产，字符的是否清晰以字符设计是非常有关系)

字符字宽不能小于0.153mm(6mi),字高不能小于 0.8llmm(32mil),宽度比高度比例最好为5的关系也为就是说，字宽0.2mm字高为1mm，以此推类推。

6、非金属化槽孔

槽孔的最小间距不小于 1.6mm不然会大大加大铣边的难度。

7、拼版

拼版有无间隙拼版，及有间隙拼版，有间隙拼版的拼版间隙不要小于16(板厚16的)mm 不然会大大增加铣边的难度拼版工作板的大小视设备不一样就不一样，无间隙拼版的间隙 0.5mm 左右工艺边不能低于 5mm。

二、PCB设计步骤

1、确定电路原理图

在PCB设计前需要先进行电路原理图的设计，方便后续布局和连线。

2、原理图设计

将电路的原理图绘制出来，包括电路中各个元器件的连接关系和电路的功能。

3、PCB封装库的建立

将电路中使用到的元器件进行封装，建立封装库。

4、PCB版图设计

将原理图转化为电路板上的布局和连接关系，包括电路板的大小、形状、电路板上各个元器件的位置、导线的布局等。

三、PCB工艺设计的相关规范

因为线路设计是PCB制作中的关键环节。研发设计人员需要使用专业的PCB设计软件，根据电路原理图进行布线。布线时要考虑信号完整性、电源分配和地线设计等因素。合理的布线能够减少信号干扰和电磁干扰，提高电路的工作稳定性。同时，设计人员还需遵循相关的设计规范，以确保PCB在制造过程中能够顺利生产。所以，以下PCB工艺设计的相关规范就是本章节我要跟大家分享的内容：

因为以上设计规范章节太多，剩下部分如有朋友有需要，可加入我“知识星球”免费下载PDF版本。注意：此资料只可供自己学习，不可传阅，平台有下载记录，切记！文末有加入“星球”方式，欢迎加入后一起交流学习。

四、PCB设计的相关注意事项

1、关于 PADS设计的原文件

a、PADS铺用铜方式,我司是Hatch 方式铺铜,客户原文件移线后,都要重新铺铜保存(用Flood 铺铜)避免短路。

b、双面板文件PADS里面孔属性要选择通孔属性(Through),不能选盲埋孔属性(Partial)，无法生成钻孔文件，会导致漏钻孔。

c、在PADS里面设计槽孔请勿加在元器件一起添加，因为无法正常生成 GERBER，为避免漏槽，请在DrillDrawing 加槽。

2、关于 PROTEL99SE及DXP设计的文件

a、我司的阻焊是以 Solder mask 层为准，如果锡膏层(Paste 层)需做出来，还有多层(Multilayer)的阻焊窗无法生成 GERBER，请移至阻焊层。

b、在Protel99SE内请勿锁定外形线，无法正常生成GERBER。

c、在DXP文件内请勿选择KEEPOUT一选项，会屏蔽外形线及其他元器件，无法生成GERBER。

d、此两种文件请注意正反面设计，原则上来说，顶层的是正字，底层的要设计成反字，我司是从顶层到底层叠加制板。单片板特别要注意，不要随意镜像!搞不好就做出来是反的。

3、其他注意事项

a、外形(如板框，槽孔，VCUT)一定要放在KEEPOUT层或者是机械层，不能放在其他层，如丝印会.线路层。所有需要机械成型的槽或孔请尽量放置于一层，避免漏槽或孔。

b、如果机械层和KEEPOUT层两层外形不一致，请做特殊说明，另外形要给有效外形，如有内的地方，与内槽相交处的板外外形的线段需删除，免漏锣内槽，设计在机械层和KEEPOUT层的槽及孔一般是按无铜孔制作(做菲林时要掏铜)，如果需处理成金属孔，请特别备注。

c、如果要做金属化的槽孔最稳妥的做法是多个pad拼起来，这种做法一定是不会出错。

d、金手指板下单请特殊备注是否需做斜边倒角处理。

e、给GERBER文件请检查文件是否有少层现象，一般我司会直接按照GERBER文件制作。

f、用三种软件设计，请特别留意按键位是否需露铜。

五、PCB设计流程

1、导网表

首先准备好设计好的原理图，以及PCB元件封装库，将原理图的器件、网络等一并导入到我们的PCB里，导网表需要保证网表无差异，如若有差异需要解决问题重新导网表，直至无差异才能保证原理图设计上的网络或器件等没有遗漏。

2、导入结构图

将结构图DXF/DWG导入PCB文件，划分好板框层及顶层、底层的结构层（机械层）进行自定义裁剪板子大小。并根据结构图标注区分顶层（TOP Layer）结构、底层（Bottom Layer）结构，将顶底层结构图进行重叠放置（如果底层结构为底视图时，需要镜像底层结构以至与顶层结构重叠）；一些复杂的结构还有区域限高、区域禁止布局、区域禁止摆放特殊器件或走特殊信号，我们在布局时就需要注意核对器件高度及结构图。

3、放置结构件

将结构图DXF/DWG里固定位置的器件放置好，以及螺丝孔，并锁定，避免后期拖动其位置，通常需要固定多为：电源接口、通讯接口、高速连接器、天线、光纤口等。

4、区分模块

整个原理图是由不同功能的模块电路组合而成，就如同汽车也是由不同大大小小的零件组装而成；区分模块别名“抓模块”将不同功能的模块从原理图拆分出来，我们可以通过原理图与PCB的交互模式来进行“抓模块”。

5、建立层叠

根据设计要求及自己对整板设计的评估，来设定层叠的数量，并建立层叠。

例如6层板：Top Layer—GND02—ART03—ART04—GND05—Bottom Layer

6、建立网络类

对于电源、高速信号、时钟信号等特殊网络可以建立网络类进行区分和整合，建立好网络类后再加以颜色设置，可以达到设计中一眼辨别的效果，从而可以有效的避免设计过程中的疏忽：电源漏加粗、电源漏孔、高速信号间距未拉开、时钟信号没包地等。

7、建立新规则

根据设计要求及板子空间、层叠数量进行设置规则，有阻抗需要可根据层叠来进行阻抗模板的选择，或者跟合作板厂进行沟通，要一份所需层叠、阻抗的阻抗模板；通常主要设置的规则为：整板间距规则、单端阻抗、电源线宽、差分阻抗、过孔规则、板框规则、铺铜连接规则、区域规则、SMD盘下孔规则。

8、模块化布局

通过原理图与PCB的交互模式来进行“抓模块”后，我们需要根据结构的限制（板子大小限制、区域高度限制、区域禁止布局等）、以及固定的结构器件进行模块化布局；我们可以先确认主控芯片的方向及位置（尽量放置对称或中心；方向尽可能让走线顺畅），再慢慢根据各个主控周围的模块往外围放置，最后再放置板边的接插件模块（前面设置的网络类及颜色可以在布局时有效区分电源及地，以及时钟和高速信号，方便更加一目了然的合理布局，只有合理的布局才有顺畅的布线），对于特殊的模块需要严格遵循设计手册的推荐布局。

9、布局评审

布局完成后先自检预估走线、电源平面、散热、工艺方面等是否合理，是否满足设计需求，自检后需要给组织、部门或高级PCB工程师进行布局评审，检查布局的合理性，保证设计的质量。

10、修改布局评审内容

经过组织、部门或高级PCB工程师进行布局评审后，修改评审提出设计不足点并优化。

11、模块内布线

完成修改后就可以开始进行布线，布线从模块内布线开始，完成每个模块的模块内的布线，模块内需要往外连接的信号及电源和地都需要预先放置好过孔（电源和地需要根据电流大小放置足够载流的过孔），避免漏孔情况。

12、模块与模块布线

完成模块内布线，整板未连接的飞线视觉上就会少了一大半，只剩下模块与模块之间互连的飞线和电源未连接飞线。在进行模块与模块布线时，我们需要严格遵循设计要求进行互连：时钟复位进行包地、高速信号尽量短、差分换层添加回流地过孔等；特殊信号有长度限制需要注意；所有信号尽可能在互连过程中少打孔（高速信号优先），阻抗线布线过程中禁止线宽突变、跨分割，避免阻抗突变不连续。

13、电源平面设计

做完模块与模块的布线，就只剩下电源及GND的飞线，在电源平面设计中我们要满足：地平面的完整性、电源的载流、散热情况等，尽可能满足20H，可有效降低电源对外的辐射。

14、验证DRC

在完成了所有的布线，我们需要进行DRC的验证，检测整板的间距、未连接、短路等错误。

15、设计时序等长

在确认DRC验证没有问题后才能进行时序等长的设计（避免等长后发现有开短路，导致前面做了无用功）。设计时序等长别名“绕等长”，等长需要根据不同速率和不同设计要求来控制等长的误差。

16、优化铜箔

在绕完等长需要进行整板地及电源铜箔的优化，简称“修铜”，作用是消除细小尖长的铜箔，避免引起天线效应，对周围的信号质量及EMC有很大的影响。

17、放置缝边孔、缝合孔

在板边放置地孔，以及板子空的区域、包地路上多放置地过孔，对信号回流，信号屏蔽，整板EMC都有好处（在放置完成后需要将所有过孔进行盖油，散热之类的孔可视情况不盖油）。

18、调整器件位号

放置完过孔，我们需要调整器件位号，排放器件位号要尽可能让其他人（测试工程师、维修工程师、硬件工程师等）方便理解，能够一眼看懂，方便后期调试检修查找到器件，当器件密度过大会采取隐藏器件位号并居中。

19、二次验证 DRC

前面绕了等长、放置了地孔、调整了丝印，避免调动到其他内容引起报错，我们需要再次进行 DRC验证，确保无误。

20 、PCB Check List

在二次验证 DRC 无误后，可以用Check List 来进行自检，看是否达到设计、生产方面要求如有不符合应尽量修改，避免产品出现不良。

21、导入华秋 DFM检查(PCB)

在 check List 对比修改后，可以用 PCB 文件导入华秋DFM(CAM350 之类的也可以)，目的是检查整板工艺最小线宽、间距等，查看是否符合 PCB 文件内设置的规则和设计要求。

22、布线评审

经过check List自检及华秋后确认无误，需要给组织、部门或高级 PCB 工程师进行布线评审，检查布线的合理性，检查信号质量、电源质量及整板 EMC,确保设计的质量。

23、修改布线评审内容

经过组织、部门或高级 PCB 工程师进行布线评审后，修改评审提出设计不足点并优化。

24、三次验证 DRC

修改了评审意见需要动到孔、线、铜等，避免误碰到其他内容引起报错，需要再次验证 DRC(只需要有动到 PCB 板的任何东西，都需要 DRC验证检查，且输出文件前必须再次确保无误，再次验证 DRC，保证设计的质量、严谨)。

25、出文件

在DRC验证完成后，可以进行文件的输出，需要输出GERBER文件(菲林文件)，贴片坐标文件及装配图，并将文件进行分类。

26、二次华秋 DFM 检查(GERBER)

此次检查与第一次导入华秋 DFM检查不同第一次是将PCB导入，第二次是将输出的 Gerber文件导入，确认输出的层数、结构、每一个层的内容是否与输出时的 PCB 一致。

27、交付

将分类好的输出文件进行交付，一份给部门归档，一份给硬件工程师，一份留备份，Gerber文件发给板厂（携加工工艺说明）; 贴片坐标文件、钢网文件、装配图发给SMT 贴片厂（加工厂）。

六、PCB加工的主要工艺步骤

1、设计阶段

PCB的设计是整个加工过程的基础。设计师需要利用专业的电路设计软件，根据电路原理图和元器件清单，绘制出电路板的布局和布线图。设计过程中需要考虑到电气性能、散热性能、机械强度等多方面的因素。

2、制版阶段

设计完成后，需要将电路图转换为实际生产的版图。这一步骤通常包括光绘、底片制作等环节。光绘是将电路图转换为实际尺寸的图形，而底片制作则是为了后续的曝光工艺。

3、材料准备

PCB的主要材料是绝缘基板，常见的有铜箔基板、铝基板等。根据设计需求，选择适当的基板材料和厚度。此外，还需要准备光刻胶、蚀刻液等辅助材料。

4、曝光与显影

将制作好的底片放置在涂有光刻胶的基板上，通过曝光机进行曝光。曝光后，通过显影工艺将未曝光部分的光刻胶去除，留下电路图形的轮廓。

5、蚀刻

将曝光并显影后的基板放入蚀刻液中，通过化学反应将未被光刻胶保护的铜箔蚀刻掉，形成电路图形。

6、孔加工

根据需要，在电路板上进行钻孔、冲孔等加工，以便元器件的插装和焊接。

7、阻焊与字符印刷

在电路板上涂覆阻焊层，以保护电路不被氧化和短路。同时，根据需要印刷元器件的标识字符，便于后续的安装和维修。

8、外形加工

根据设计要求，对电路板进行外形切割，形成最终的产品形状。

9、质量检测

对加工完成的电路板进行质量检测，包括外观检查、电气性能测试等，确保产品质量符合要求。

10、包装与出货

将检测合格的电路板进行包装，并根据客户需求进行出货。

PCB的加工工艺是一个复杂而精细的过程，需要多个环节的协同配合。随着科技的不断发展，PCB加工工艺也在不断进步，为电子产品的创新与发展提供了有力支持。

总结一下

总之，PCB设计和生产工艺的精湛程度直接关系到电子产品的品质与性能。通过合理的材料选择、科学的设计布局、严格的生产工艺和优秀的质量控制，能够有效提升PCB的可靠性和稳定性。在这个快速发展的电子时代，掌握先进的PCB工艺，将为企业在激烈的市场竞争中赢得一席之地。持续的技术创新和对品质的追求，将推动PCB行业的不断进步，助力电子产品的高效应用与发展。