PCB設(shè)計(jì)優(yōu)化布線布局檢查項(xiàng)全攻略

為確保電路板的性能和制造可行性，一般會(huì)通過(guò)規(guī)范檢查：電氣規(guī)則、布線與布局、元器件封裝、機(jī)械尺寸與定位，以及生產(chǎn)制造與裝配檢查、EMC/EMI合規(guī)性、DFM/DFA評(píng)估、文檔完整性等，來(lái)降低后期制造缺陷，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。

而在PCB設(shè)計(jì)中，布局與布線是決定整個(gè)電路板性能、可靠性及制造成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，所以本文將重點(diǎn)介紹其相關(guān)檢查項(xiàng)概述。

布局檢查

導(dǎo)入網(wǎng)表

最新的原理圖生成的網(wǎng)表導(dǎo)入PCB，保證PCB前后一致。

外形尺寸

● 確認(rèn)外形圖是最新的。

●?確認(rèn)外形圖已考慮了禁止布線區(qū)、傳送邊、擋條邊、拼板等問(wèn)題。

●?確認(rèn)PCB模板是最新的。

●?比較外形圖，確認(rèn)PCB所標(biāo)注尺寸及公差無(wú)誤, 金屬化孔和非金屬化孔定義準(zhǔn)確。

●?確認(rèn)外形圖上的禁止布線區(qū)已在PCB上體現(xiàn)。

布局

●?數(shù)字電路和模擬電路是否已分開(kāi)，信號(hào)流是否合理。

●?時(shí)鐘器件布局是否合理。

●?高速信號(hào)器件布局是否合理。

●?端接器件是否已合理放置（串阻應(yīng)放在信號(hào)的驅(qū)動(dòng)端，其他端接方式的應(yīng)放在信號(hào)的接收端）。

● IC器件的去耦電容數(shù)量及位置是否合理。

●?器件布局間距，IC大于1mm、BGA大于3mm。

●?保護(hù)器件（如TVS、PTC）的布局及相對(duì)位置是否合理。

●?電源的整體布局保證電源的流向單一，無(wú)迂回。

●?是否按照設(shè)計(jì)指南或參考成功經(jīng)驗(yàn)放置可能影響EMC實(shí)驗(yàn)的器件，如：面板的復(fù)位電路要稍靠近復(fù)位按鈕。

●?較重的元器件，應(yīng)該布放在靠近PCB支撐點(diǎn)或支撐邊的地方，以減少PCB的翹曲。

●?對(duì)熱敏感的元件（含液態(tài)介質(zhì)電容、晶振）盡量遠(yuǎn)離大功率的元器件、散熱器等熱源。

●?器件高度是否符合外形圖對(duì)器件高度的要求。

●?壓接插座周圍5mm范圍內(nèi)，正面不允許有高度超過(guò)壓接插座高度的元件，背面不允許有元件或焊點(diǎn)。

●?測(cè)試接口、LED燈擺放在方便測(cè)試的一側(cè)。

●?在PCB上軸向插裝較高的元件，應(yīng)該考慮臥式安裝。留出臥放空間。并且考慮固定方式，如晶振的固定焊盤(pán)。

●?金屬殼體的元器件，特別注意不要與其它元器件或印制導(dǎo)線相碰，要留有足夠的空間位置。

●?母板與子板，單板與背板，確認(rèn)信號(hào)對(duì)應(yīng)，位置對(duì)應(yīng)，連接器方向及絲印標(biāo)識(shí)正確。

●?打開(kāi)TOP和BOTTOM層的place-bound，查看重疊引起的DRC是否允許。

●?波峰焊面，允許布設(shè)的SMD種類為：0603以上（含0603）貼片R、C、SOT、SOP（管腳中心距≥1mm）。

●?波峰焊面，SMD放置方向應(yīng)垂直于波峰焊時(shí)PCB傳送方向。

●?波峰焊面，陰影效應(yīng)區(qū)域?yàn)?strong>0.8mm（垂直于PCB傳送方向）和1.2mm（平行于PCB傳送方向），鉭電容在前為2.5mm，以焊盤(pán)間距判別。

●?元器件是否100%放置。

器件封裝

●?打印1∶1布局圖，檢查布局和封裝，硬件設(shè)計(jì)人員確認(rèn)。

●?器件的管腳排列順序，第1腳標(biāo)志，器件的極性標(biāo)志，連接器的方向標(biāo)識(shí)。

●?器件封裝的絲印大小是否合適，器件文字符號(hào)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

●?插裝器件的通孔焊盤(pán)孔徑是否合適、安裝孔金屬化定義是否準(zhǔn)確。

●?表面貼裝器件的焊盤(pán)寬度和長(zhǎng)度是否合適（焊盤(pán)外端余量約0.4mm，內(nèi)端余量約0.4mm，寬度不應(yīng)小于引腳的最大寬度）。????

●?回流焊面和波峰焊面的電阻和電容等封裝是否區(qū)分。

●?是否已更新封裝庫(kù)（用viewlog檢查運(yùn)行結(jié)果）。

布線檢查

EMC與可靠性

● 布通率是否100%。

● 時(shí)鐘線、差分對(duì)、高速信號(hào)線是否已滿足（SI約束）要求。

●?高速信號(hào)線的阻抗各層是否保持一致。

●?各類BUS是否已滿足（SI約束）要求。

● E1、以太網(wǎng)、串口等接口信號(hào)是否已滿足要求。

●?時(shí)鐘線、高速信號(hào)線、敏感的信號(hào)線不能出現(xiàn)跨越參考平面而形成大的信號(hào)回路。

●?電源、地是否能承載足夠的電流（估算方法：外層銅厚1oz時(shí)1A/mm線寬，內(nèi)層0.5A/mm線寬，短線電流加倍）。

●?芯片上的電源、地引出線從焊盤(pán)引出后就近接電源、地平面，線寬≥0.2mm（8mil），盡量做到≥0.25mm（10mil）。

●?電源、地層應(yīng)無(wú)孤島、通道狹窄現(xiàn)象。

● PCB上的工作地（數(shù)字地和模擬地）、保護(hù)地、靜電防護(hù)與屏蔽地的設(shè)計(jì)是否合理。

●?單點(diǎn)接地的位置和連接方式是否合理。

●?需要接地的金屬外殼器件是否正確接地。

●?有極性的鉭電容以上的電容，要保證與電源和地層的充分連接，如需換層連接，需2個(gè)以上過(guò)孔。

●?安裝螺釘或墊圈的周圍不應(yīng)有可能引起短路的走線、銅皮和過(guò)孔。若有結(jié)構(gòu)圖，參考結(jié)構(gòu)圖即可；若無(wú)結(jié)構(gòu)圖，向結(jié)構(gòu)師確認(rèn)需留多大的空間。

●?信號(hào)線上不應(yīng)該有銳角和不合理的直角。

●?布線過(guò)程中盡量減少T型走線的STUB影響。

●?差分對(duì)之間是否盡量執(zhí)行了3W原則，打孔過(guò)層注意耦合性。

●?相鄰兩層信號(hào)層走線，盡量垂直走線，確實(shí)不能滿足垂直走線的，需符合3W原則。

間距

● Spacing rule set要滿足最小間距要求。

●?不同的總線之間、干擾信號(hào)與敏感信號(hào)之間是否盡量執(zhí)行了3W原則。

●?差分對(duì)之間是否盡量執(zhí)行了3W原則。

●?差分對(duì)的線間距要根據(jù)差分阻抗計(jì)算，并用規(guī)則控制。

●?非金屬化孔內(nèi)層離線路及銅箔間距應(yīng)大于0.5mm（20mil），外層0.3mm（12mil），單板起拔扳手軸孔內(nèi)層離線路及銅箔間距應(yīng)大于2mm（80mil）。

●?銅皮和線到板邊，推薦大于2mm，最小為0.5mm。

●?內(nèi)層地層銅皮到板邊1-2mm，最小為0.5mm。

●?內(nèi)層電源邊緣與內(nèi)層地邊緣是否盡量滿足了20H原則。

焊盤(pán)的出線

● 對(duì)采用回流焊的chip元器件，chip類的阻容器件應(yīng)盡量做到對(duì)稱出線、且與焊盤(pán)連接的cline必須具有一樣的寬度。對(duì)器件封裝大于0805且線寬小于0.3mm（12mil）可以不加考慮。

●?對(duì)封裝≤0805chip類的SMD, 若與較寬的cline 相連，則中間需要窄的cline過(guò)渡，以防止“立片”缺陷。

●?線路應(yīng)盡量從SOIC、PLCC、QFP、SOT等器件的焊盤(pán)的兩端引出。

過(guò)孔

●?鉆孔的過(guò)孔孔徑不應(yīng)小于板厚的1/8。

●?過(guò)孔的排列不宜太密，避免引起電源、地平面大范圍斷裂。

●?在回流焊面，過(guò)孔不能設(shè)計(jì)在焊盤(pán)上。正常開(kāi)窗的過(guò)孔與焊盤(pán)的間距應(yīng)大于0.5mm（20mil），綠油覆蓋的過(guò)孔與焊盤(pán)的間距應(yīng)大于0.15mm（6mil），方法：將Same Net DRC打開(kāi)，查DRC，然后關(guān)閉Same Net DRC）。

●?除散熱大焊盤(pán)以外，其他焊盤(pán)盡量不打過(guò)孔。

禁布區(qū)

●?金屬殼體器件和散熱器件下，不應(yīng)有可能引起短路的走線、銅皮和過(guò)孔。

●?安裝螺釘或墊圈的周圍不應(yīng)有可能引起短路的走線、銅皮和過(guò)孔。

大面積銅箔

●?若Top、bottom上的大面積銅箔，如無(wú)特殊的需要，應(yīng)用網(wǎng)格銅（單板用斜網(wǎng)，背板用正交網(wǎng)，線寬0.3mm（12mil）、間距0.5mm（20mil））。

●?大面積銅箔區(qū)的元件焊盤(pán)，應(yīng)設(shè)計(jì)成花焊盤(pán)，以免虛焊；有電流要求時(shí)，則先考慮加寬花焊盤(pán)的筋，再考慮全連接。

●?大面積布銅時(shí)，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接的死銅。

●?無(wú)孤島銅皮。

●?動(dòng)態(tài)銅皮確保處于smooth狀態(tài)（update to smooth）。

●?大面積銅箔還需注意是否有非法連線，未報(bào)告的DRC。

●?小焊盤(pán)避免與大銅皮全連接，以免造成銅皮散熱過(guò)快導(dǎo)致焊接問(wèn)題，若有電流要求時(shí)，增寬連接線的寬度。

測(cè)試點(diǎn)

●?各種電源、地的測(cè)試點(diǎn)是否足夠（每2A電流至少有一個(gè)測(cè)試點(diǎn)）。

●?測(cè)試點(diǎn)是否已達(dá)最大限度。

● Test Via、Test Pin的間距設(shè)置是否足夠。

● Test Via、Test Pin是否已Fix。

DRC

●?更新DRC，查看DRC中是否有不允許的錯(cuò)誤。

● Test via 和Test pin 的Spacing Rule應(yīng)先設(shè)置成推薦的距離，檢查DRC，若仍有DRC存在，再用最小距離設(shè)置檢查DRC。

光學(xué)定位點(diǎn)

●?原理圖的Mark點(diǎn)是否足夠。

● 3個(gè)光學(xué)定位點(diǎn)背景需相同，其中心離邊≥5mm。

●?管腳中心距≤0.5mm的IC，以及中心距≤0.8mm（31mil）的BGA器件，應(yīng)在元件對(duì)角線附近位置設(shè)置光學(xué)定位點(diǎn)。

●?周圍10mm無(wú)布線的孤立光學(xué)定位符號(hào)，應(yīng)設(shè)計(jì)為一個(gè)內(nèi)徑為3mm環(huán)寬1mm的保護(hù)圈。

阻焊檢查

●?是否所有類型的焊盤(pán)都正確開(kāi)窗。

● BGA下的過(guò)孔是否處理成蓋油塞孔。

●?除測(cè)試過(guò)孔外的過(guò)孔是否已做開(kāi)小窗或蓋油塞孔。

●?光學(xué)定位點(diǎn)的開(kāi)窗是否避免了露銅和露線。

●?電源芯片、晶振等需銅皮散熱或接地屏蔽的器件，是否有銅皮并正確開(kāi)窗。由焊錫固定的器件應(yīng)有綠油阻斷焊錫的大面積擴(kuò)散。

絲印

● PCB編碼（銅字）是否清晰、準(zhǔn)確，位置是否符合要求。

●?條碼框下面應(yīng)避免有連線和過(guò)孔；PCB板名和版本位置絲印是否放置，其下是否有未塞的過(guò)孔。

●?器件位號(hào)是否遺漏，位置是否能正確標(biāo)識(shí)器件。

●?器件位號(hào)是否符合公司標(biāo)準(zhǔn)要求。

●?絲印是否壓住板面銅字。

●?器件絲印層位號(hào)大小建議寬20-25mil，高30-35mil。根據(jù)板卡密度，可適當(dāng)調(diào)整。

●?器件的絲印層文字方向，頂層為從左到右，從下到上。底層為從右到左，從下到上。

●?打開(kāi)阻焊，檢查字符、器件的1腳標(biāo)志、極性標(biāo)志、方向標(biāo)識(shí)是否清晰可辨（同一層字符的方向是否只有兩個(gè)：向上、向左）。

●?背板是否正確標(biāo)識(shí)了槽位名、槽位號(hào)、端口名稱、護(hù)套方向。

●?生成GERBER文件后，重新導(dǎo)入絲印層單獨(dú)檢查，確保絲印層準(zhǔn)確無(wú)誤。

孔圖

● Notes的PCB板厚、層數(shù)、絲印的顏色、翹曲度，以及其他技術(shù)說(shuō)明是否正確。

●?疊板圖的層名、疊板順序、介質(zhì)厚度、銅箔厚度是否正確；是否要求作阻抗控制，描述是否準(zhǔn)確。疊板圖的層名與其光繪文件名是否一致。

其他

●?母板與子板的插板方向標(biāo)識(shí)是否對(duì)應(yīng)。

●?工藝反饋的問(wèn)題是否已仔細(xì)查對(duì)。

以上是PCB工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的檢查項(xiàng)，如果覺(jué)得逐項(xiàng)檢查比較麻煩，或者怕經(jīng)驗(yàn)不足出現(xiàn)漏檢情況，也推薦大家使用專業(yè)的可制造性設(shè)計(jì)分析軟件——華秋DFM，它可以幫助工程師在設(shè)計(jì)初期，就避免很多因設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致的制造缺陷，提高工作效率。