在現代電子產品中，印刷電路板（PCB）是不可或缺的重要組成部分。它不僅提供了電子元件的物理支撐，還實現了元件之間的電氣連接。隨著科技的發展，PCB工藝也不斷進步，成為電子行業中提高產品質量和可靠性的重要環節。

PCB設計（Printed Circuit Board Design）是指利用電子設計自動化軟件（EDA）進行電路板的設計,設計出印刷電路板（PCB）的布局和電路連接。電路板是電子產品中的重要組成部分，它可以將電子元器件連接在一起，并且通過導線進行信號傳輸。PCB設計是將電路原理圖轉化為實際的電路板布局和連接的過程,在PCB設計過程中，需要考慮電路的性能、可靠性、EMC（電磁兼容）等方面的要求，同時也需要考慮PCB的制造工藝和成本因素。

而PCB板的設計是整個加工工藝最高質量，也是非常關鍵的一步。設計時需要考慮到電路板的尺寸、布線、元件布局、電氣特性等因素。設計完成后，需要使用專業的PCB設計軟件生成對應的PCB文件，以供后續加工使用。所以，一流的生產來自一流的設計,生產離不開PCB設計的配合,所以就需要按生產制作工藝詳解來進行設計PCB了：

一、PCB設計的相關參數

1、線路

a、最小線寬：6mil(0.153mm)

也就是說如果小于6mil線寬將不能生產,如果設計條件許可,設計越大越好,線寬越大，工廠越好生產，良率越高一般設計常規在10mil左右此點非常重要，設計一定要考慮。

b、最小線距：6mil(0.153mm)

最小線距，就是線到線，線到焊盤的距離不小于6mil從生產角度出發，是越大越好，一般常規在10mil,當然設計有條件的情況下，越大越好此點非常重要，設計一定要考慮。

c、線路到外形線間距0.508mm(20mil)。

2、via 過孔(就是俗稱的導電孔)

a、最小孔徑:0.3mm(12mil)。

b、最小過孔(VA)孔徑不小于 0.3mm(12mi),焊盤單邊不能小于 6mil(0.153mm),最好大于8mil(0.2mm)大則不限，此點非常重要，設計一定要考慮。

c、過孔(VIA)孔到孔間距(孔邊到孔邊)不能小于:6mil 最好大于 8mil 此點非常重要，設計一定要考慮。

d、焊盤到外形線間距 0.508mm(20mil)。

3、PAD焊盤(就是俗稱的插件孔(PTH))

a、插件孔大小視你的元器件來定，但一定要大于你的元器件管腳，建議大于最少 0.2mm 以上也就是說1)0.6的元器件管腳，你最少得設計成0.8，以防加工公差而導致難于插進。

b、插件孔(PTH)焊盤外環單邊不能小于 0.2mm(8mil) 當然越大越好(如圖2焊盤中所示)此點非常重要設計一定要考慮。

c、插件孔(PTH)孔到孔間距(孔邊到孔邊)不能小于:0.3mm 當然越大越好(如圖3中所標的)此點非常重要，設計一定要考慮。

d、焊盤到外形線間距 0.508mm(20mil)。

4、防焊

插件孔開窗，SMD開窗單邊不能小于0.1mm(4mil)。

5、字符(字符的的設計，直接影響了生產，字符的是否清晰以字符設計是非常有關系)

字符字寬不能小于0.153mm(6mi),字高不能小于 0.8llmm(32mil),寬度比高度比例最好為5的關系也為就是說，字寬0.2mm字高為1mm，以此推類推。

6、非金屬化槽孔

槽孔的最小間距不小于 1.6mm不然會大大加大銑邊的難度。

7、拼版

拼版有無間隙拼版，及有間隙拼版，有間隙拼版的拼版間隙不要小于16(板厚16的)mm 不然會大大增加銑邊的難度 拼版工作板的大小視設備不一樣就不一樣，無間隙拼版的間隙 0.5mm 左右 工藝邊不能低于 5mm。

二、PCB設計步驟

1、確定電路原理圖

在PCB設計前需要先進行電路原理圖的設計，方便后續布局和連線。

2、原理圖設計

將電路的原理圖繪制出來，包括電路中各個元器件的連接關系和電路的功能。

3、PCB封裝庫的建立

將電路中使用到的元器件進行封裝，建立封裝庫。

4、PCB版圖設計

將原理圖轉化為電路板上的布局和連接關系，包括電路板的大小、形狀、電路板上各個元器件的位置、導線的布局等。

三、PCB工藝設計的相關規范

因為線路設計是PCB制作中的關鍵環節。研發設計人員需要使用專業的PCB設計軟件，根據電路原理圖進行布線。布線時要考慮信號完整性、電源分配和地線設計等因素。合理的布線能夠減少信號干擾和電磁干擾，提高電路的工作穩定性。同時，設計人員還需遵循相關的設計規范，以確保PCB在制造過程中能夠順利生產。所以，以下PCB工藝設計的相關規范就是本章節我要跟大家分享的內容：

因為以上設計規范章節太多，剩下部分如有朋友有需要，可加入我“知識星球”免費下載PDF版本。注意：此資料只可供自己學習，不可傳閱，平臺有下載記錄，切記！文末有加入“星球”方式，歡迎加入后一起交流學習。

四、PCB設計的相關注意事項

1、關于 PADS設計的原文件

a、PADS鋪用銅方式,我司是Hatch 方式鋪銅,客戶原文件移線后,都要重新鋪銅保存(用Flood 鋪銅)避免短路。

b、雙面板文件PADS里面孔屬性要選擇通孔屬性(Through),不能選盲埋孔屬性(Partial)，無法生成鉆孔文件，會導致漏鉆孔。

c、在PADS里面設計槽孔請勿加在元器件一起添加，因為無法正常生成 GERBER，為避免漏槽，請在DrillDrawing 加槽。

2、關于 PROTEL99SE及DXP設計的文件

a、我司的阻焊是以 Solder mask 層為準，如果錫膏層(Paste 層)需做出來，還有多層(Multilayer)的阻焊窗無法生成 GERBER，請移至阻焊層。

b、在Protel99SE內請勿鎖定外形線，無法正常生成GERBER。

c、在DXP文件內請勿選擇KEEPOUT一選項，會屏蔽外形線及其他元器件，無法生成GERBER。

d、此兩種文件請注意正反面設計，原則上來說，頂層的是正字，底層的要設計成反字，我司是從頂層到底層疊加制板。單片板特別要注意，不要隨意鏡像!搞不好就做出來是反的。

3、其他注意事項

a、外形(如板框，槽孔，VCUT)一定要放在KEEPOUT層或者是機械層，不能放在其他層，如絲印會.線路層。所有需要機械成型的槽或孔請盡量放置于一層，避免漏槽或孔。

b、如果機械層和KEEPOUT層兩層外形不一致，請做特殊說明，另外形要給有效外形，如有內的地方，與內槽相交處的板外外形的線段需刪除，免漏鑼內槽，設計在機械層和KEEPOUT層的槽及孔一般是按無銅孔制作(做菲林時要掏銅)，如果需處理成金屬孔，請特別備注。

c、如果要做金屬化的槽孔最穩妥的做法是多個pad拼起來，這種做法一定是不會出錯。

d、金手指板下單請特殊備注是否需做斜邊倒角處理。

e、給GERBER文件請檢查文件是否有少層現象，一般我司會直接按照GERBER文件制作。

f、用三種軟件設計，請特別留意按鍵位是否需露銅。

五、PCB設計流程

1、導網表

首先準備好設計好的原理圖，以及PCB元件封裝庫，將原理圖的器件、網絡等一并導入到我們的PCB里，導網表需要保證網表無差異，如若有差異需要解決問題重新導網表，直至無差異才能保證原理圖設計上的網絡或器件等沒有遺漏。

2、導入結構圖

將結構圖DXF/DWG導入PCB文件，劃分好板框層及頂層、底層的結構層（機械層）進行自定義裁剪板子大小。并根據結構圖標注區分頂層（TOP Layer）結構、底層（Bottom Layer）結構，將頂底層結構圖進行重疊放置（如果底層結構為底視圖時，需要鏡像底層結構以至與頂層結構重疊）；一些復雜的結構還有區域限高、區域禁止布局、區域禁止擺放特殊器件或走特殊信號，我們在布局時就需要注意核對器件高度及結構圖。

3、放置結構件

將結構圖DXF/DWG里固定位置的器件放置好，以及螺絲孔，并鎖定，避免后期拖動其位置，通常需要固定多為：電源接口、通訊接口、高速連接器、天線、光纖口等。

4、區分模塊

整個原理圖是由不同功能的模塊電路組合而成，就如同汽車也是由不同大大小小的零件組裝而成；區分模塊別名“抓模塊”將不同功能的模塊從原理圖拆分出來，我們可以通過原理圖與PCB的交互模式來進行“抓模塊”。

5、建立層疊

根據設計要求及自己對整板設計的評估，來設定層疊的數量，并建立層疊。

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

6、建立網絡類

對于電源、高速信號、時鐘信號等特殊網絡可以建立網絡類進行區分和整合，建立好網絡類后再加以顏色設置，可以達到設計中一眼辨別的效果，從而可以有效的避免設計過程中的疏忽：電源漏加粗、電源漏孔、高速信號間距未拉開、時鐘信號沒包地等。

7、建立新規則

根據設計要求及板子空間、層疊數量進行設置規則，有阻抗需要可根據層疊來進行阻抗模板的選擇，或者跟合作板廠進行溝通，要一份所需層疊、阻抗的阻抗模板；通常主要設置的規則為：整板間距規則、單端阻抗、電源線寬、差分阻抗、過孔規則、板框規則、鋪銅連接規則、區域規則、SMD盤下孔規則。

8、模塊化布局

通過原理圖與PCB的交互模式來進行“抓模塊”后，我們需要根據結構的限制（板子大小限制、區域高度限制、區域禁止布局等）、以及固定的結構器件進行模塊化布局；我們可以先確認主控芯片的方向及位置（盡量放置對稱或中心；方向盡可能讓走線順暢），再慢慢根據各個主控周圍的模塊往外圍放置，最后再放置板邊的接插件模塊（前面設置的網絡類及顏色可以在布局時有效區分電源及地，以及時鐘和高速信號，方便更加一目了然的合理布局，只有合理的布局才有順暢的布線），對于特殊的模塊需要嚴格遵循設計手冊的推薦布局。

9、布局評審

布局完成后先自檢預估走線、電源平面、散熱、工藝方面等是否合理，是否滿足設計需求，自檢后需要給組織、部門或高級PCB工程師進行布局評審，檢查布局的合理性，保證設計的質量。

10、修改布局評審內容

經過組織、部門或高級PCB工程師進行布局評審后，修改評審提出設計不足點并優化。

11、模塊內布線

完成修改后就可以開始進行布線，布線從模塊內布線開始，完成每個模塊的模塊內的布線，模塊內需要往外連接的信號及電源和地都需要預先放置好過孔（電源和地需要根據電流大小放置足夠載流的過孔），避免漏孔情況。

12、模塊與模塊布線

完成模塊內布線，整板未連接的飛線視覺上就會少了一大半，只剩下模塊與模塊之間互連的飛線和電源未連接飛線。在進行模塊與模塊布線時，我們需要嚴格遵循設計要求進行互連：時鐘復位進行包地、高速信號盡量短、差分換層添加回流地過孔等；特殊信號有長度限制需要注意；所有信號盡可能在互連過程中少打孔（高速信號優先），阻抗線布線過程中禁止線寬突變、跨分割，避免阻抗突變不連續。

13、電源平面設計

做完模塊與模塊的布線，就只剩下電源及GND的飛線，在電源平面設計中我們要滿足：地平面的完整性、電源的載流、散熱情況等，盡可能滿足20H，可有效降低電源對外的輻射。

14、驗證DRC

在完成了所有的布線，我們需要進行DRC的驗證，檢測整板的間距、未連接、短路等錯誤。

15、設計時序等長

在確認DRC驗證沒有問題后才能進行時序等長的設計（避免等長后發現有開短路，導致前面做了無用功）。設計時序等長別名“繞等長”，等長需要根據不同速率和不同設計要求來控制等長的誤差。

16、優化銅箔

在繞完等長需要進行整板地及電源銅箔的優化，簡稱“修銅”，作用是消除細小尖長的銅箔，避免引起天線效應，對周圍的信號質量及EMC有很大的影響。

17、放置縫邊孔、縫合孔

在板邊放置地孔，以及板子空的區域、包地路上多放置地過孔，對信號回流，信號屏蔽，整板EMC都有好處（在放置完成后需要將所有過孔進行蓋油，散熱之類的孔可視情況不蓋油）。

18、調整器件位號

放置完過孔，我們需要調整器件位號，排放器件位號要盡可能讓其他人（測試工程師、維修工程師、硬件工程師等）方便理解，能夠一眼看懂，方便后期調試檢修查找到器件，當器件密度過大會采取隱藏器件位號并居中。

19、二次驗證 DRC

前面繞了等長、放置了地孔、調整了絲印，避免調動到其他內容引起報錯，我們需要再次進行 DRC驗證，確保無誤。

20 、PCB Check List

在二次驗證 DRC 無誤后，可以用Check List 來進行自檢，看是否達到設計、生產方面要求如有不符合應盡量修改，避免產品出現不良。

21、導入華秋 DFM檢查(PCB)

在 check List 對比修改后，可以用 PCB 文件導入華秋DFM(CAM350 之類的也可以)，目的是檢查整板工藝最小線寬、間距等，查看是否符合 PCB 文件內設置的規則和設計要求。

22、布線評審

經過check List自檢及華秋后確認無誤，需要給組織、部門或高級 PCB 工程師進行布線評審，檢查布線的合理性，檢查信號質量、電源質量及整板 EMC,確保設計的質量。

23、修改布線評審內容

經過組織、部門或高級 PCB 工程師進行布線評審后，修改評審提出設計不足點并優化。

24、三次驗證 DRC

修改了評審意見需要動到孔、線、銅等，避免誤碰到其他內容引起報錯，需要再次驗證 DRC(只需要有動到 PCB 板的任何東西，都需要 DRC驗證檢查，且輸出文件前必須再次確保無誤，再次驗證 DRC，保證設計的質量、嚴謹)。

25、出文件

在DRC驗證完成后，可以進行文件的輸出，需要輸出GERBER文件(菲林文件)，貼片坐標文件及裝配圖，并將文件進行分類。

26、二次華秋 DFM 檢查(GERBER)

此次檢查與第一次導入華秋 DFM檢查不同第一次是將PCB導入，第二次是將輸出的 Gerber文件導入，確認輸出的層數、結構、每一個層的內容是否與輸出時的 PCB 一致。

27、交付

將分類好的輸出文件進行交付，一份給部門歸檔，一份給硬件工程師，一份留備份，Gerber文件發給板廠（攜加工工藝說明）; 貼片坐標文件、鋼網文件、裝配圖發給SMT 貼片廠（加工廠）。

六、PCB加工的主要工藝步驟

1、設計階段

PCB的設計是整個加工過程的基礎。設計師需要利用專業的電路設計軟件，根據電路原理圖和元器件清單，繪制出電路板的布局和布線圖。設計過程中需要考慮到電氣性能、散熱性能、機械強度等多方面的因素。

2、制版階段

設計完成后，需要將電路圖轉換為實際生產的版圖。這一步驟通常包括光繪、底片制作等環節。光繪是將電路圖轉換為實際尺寸的圖形，而底片制作則是為了后續的曝光工藝。

3、材料準備

PCB的主要材料是絕緣基板，常見的有銅箔基板、鋁基板等。根據設計需求，選擇適當的基板材料和厚度。此外，還需要準備光刻膠、蝕刻液等輔助材料。

4、曝光與顯影

將制作好的底片放置在涂有光刻膠的基板上，通過曝光機進行曝光。曝光后，通過顯影工藝將未曝光部分的光刻膠去除，留下電路圖形的輪廓。

5、蝕刻

將曝光并顯影后的基板放入蝕刻液中，通過化學反應將未被光刻膠保護的銅箔蝕刻掉，形成電路圖形。

6、孔加工

根據需要，在電路板上進行鉆孔、沖孔等加工，以便元器件的插裝和焊接。

7、阻焊與字符印刷

在電路板上涂覆阻焊層，以保護電路不被氧化和短路。同時，根據需要印刷元器件的標識字符，便于后續的安裝和維修。

8、外形加工

根據設計要求，對電路板進行外形切割，形成最終的產品形狀。

9、質量檢測

對加工完成的電路板進行質量檢測，包括外觀檢查、電氣性能測試等，確保產品質量符合要求。

10、包裝與出貨

將檢測合格的電路板進行包裝，并根據客戶需求進行出貨。

PCB的加工工藝是一個復雜而精細的過程，需要多個環節的協同配合。隨著科技的不斷發展，PCB加工工藝也在不斷進步，為電子產品的創新與發展提供了有力支持。

總結一下

總之，PCB設計和生產工藝的精湛程度直接關系到電子產品的品質與性能。通過合理的材料選擇、科學的設計布局、嚴格的生產工藝和優秀的質量控制，能夠有效提升PCB的可靠性和穩定性。在這個快速發展的電子時代，掌握先進的PCB工藝，將為企業在激烈的市場競爭中贏得一席之地。持續的技術創新和對品質的追求，將推動PCB行業的不斷進步，助力電子產品的高效應用與發展。

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審核編輯 黃宇