PCB 设计基础知识

概述

印刷电路板 (PCB) 是电子元件的物理载体，提供电气连接和机械支撑。PCB 设计是一项复杂的过程，涉及多项技术和工程考虑因素。

基本概念

• 层数：PCB 由多层铜箔组成，相互绝缘。层数决定了组件的密度和布线复杂性。
• 走线：铜箔中的窄条，用于连接元件。走线的宽度和间距影响电气特性。
• 过孔：连接不同层之间的导电孔。
• 焊盘：元件引脚焊接的铜环。
• 阻焊层：一层绝缘层，保护走线免受短路。
• 丝印：印刷在 PCB 表面上的标记，识别元件和连接。

设计步骤

1. 原理图创建：定义电子电路原理图。

2. 元件放置：优化元件位置以最小化布线距离和干扰。

3. 走线布线：连接元件并优化布线长度、宽度和间距。

4. 过孔放置：连接不同层之间的走线。

5. 设计规则检查 (DRC)：验证设计是否符合制造标准。

6. 布线规则检查 (ERC)：确保所有元件正确连接。

7. 制造文件生成：生成 Gerber 文件和钻孔文件，用于 PCB 制造。

设计考虑

• 电气特性：走线阻抗、寄生电容和电感。
• 热管理：元件发热分布和散热。
• 机械强度：PCB 厚度、刚度和紧固点。
• 电磁干扰 (EMI)：走线屏蔽、接地策略和滤波。
• 可制造性：制造限制，如走线宽度和间距。
• 可测试性：设计以便于测试和故障排除。

PCB 制造

• 叠层：使用压层工艺将 PCB 层粘合在一起。
• 钻孔：在 PCB 上钻出导电过孔。
• 电镀：在 PCB 表面上电镀铜以形成走线。
• 阻焊层：在 PCB 表面上应用绝缘层，保护走线。
• 丝印：印刷标记以识别元件和连接。

工具

• PCB 设计软件：用于创建电路图、放置元件和布线。
• DRC 和 ERC 工具：用于验证设计。
• CAM 处理器：用于生成制造文件。

掌握 PCB 设计基础知识对于从事电子工程和产品开发的人员至关重要。通过遵循这些原则和使用适当的工具，工程师可以创建功能强大、可靠且可制造的 PCB。