新設計之初，大部分時間都花在了電路設計和元器件選擇上， PCB 由於缺乏經驗，佈局和佈線階段往往沒有綜合考慮。 未能在設計的 PCB 佈局和佈線階段投入足夠的時間和精力，可能會在設計從數字域過渡到物理現實時導致製造階段出現問題或功能缺陷。 那麼，設計一塊紙面和實物都真實的電路板的關鍵是什麼？ 讓我們探索在設計可製造的功能性 PCB 時需要了解的前五項 PCB 設計指南。

1 – 微調您的組件佈局

PCB 佈局過程的元件放置階段既是一門科學也是一門藝術，需要對板上可用的主要元件進行戰略性考慮。 雖然此過程可能具有挑戰性，但您放置電子設備的方式將決定製造電路板的難易程度以及它滿足您原始設計要求的程度。

雖然元件放置有一個通用的一般順序，例如連接器、PCB 安裝元件、電源電路、精密電路、關鍵電路等的順序放置，但也有一些特定的指導原則需要牢記，包括：

方向 – 確保類似的組件定位在同一方向將有助於實現高效且無錯誤的焊接過程。

放置 – 避免將較小的組件放置在較大的組件後面，因為較大組件的焊接可能會影響它們。

組織 – 建議將所有表面貼裝 (SMT) 組件放置在電路板的同一側，並將所有通孔 (TH) 組件放置在電路板頂部，以盡量減少組裝步驟。

一個最終的 PCB 設計指南——當使用混合技術組件（通孔和表面貼裝組件）時，製造商可能需要額外的流程來組裝電路板，這會增加您的總成本。

良好的芯片元件方向（左）和不良的芯片元件方向（右）

良好的元件放置（左）和不良的元件放置（右）

No. 2 – 正確放置電源、接地和信號線

放置元件後，您可以放置​​電源、接地和信號線，以確保您的信號具有乾淨、無故障的路徑。 在佈局過程的這個階段，請記住以下準則：

定位電源和接地平面層

始終建議將電源和接地平面層放置在電路板內部，同時對稱且居中。 這有助於防止您的電路板彎曲，如果您的組件位置正確，這也很重要。 為IC供電，建議每個電源使用一個公共通道，確保牢固穩定的佈線寬度，並避免設備到設備的菊花鏈電源連接。

信號線通過電纜連接

接下來，按照原理圖中的設計連接信號線。 建議始終採用最短路徑和組件之間的直接路徑。 如果您的元件需要水平放置而沒有偏置，建議您基本上將電路板的元件從電線出來的地方水平佈線，然後在它們從電線出來後垂直佈線。 當焊料在焊接過程中遷移時，這會將組件保持在水平位置。 如下圖上半部分所示。 圖中下半部分所示的信號線可能會導致元件在焊接過程中隨著焊料的流動而偏轉。

推薦接線（箭頭表示焊錫流向）

不推薦的接線（箭頭表示焊錫流向）

定義網絡寬度

您的設計可能需要承載各種電流的不同網絡，這將決定所需的網絡寬度。 考慮到這一基本要求，建議為低電流模擬和數字信號提供 0.010″(10mil) 寬度。 當您的線路電流超過 0.3 安培時，應加寬。 這是一個免費的線寬計算器，可以簡化轉換過程。

第三。 – 有效隔離

您可能已經體驗過電源電路中的大電壓和電流尖峰會干擾您的低壓電流控制電路。 要盡量減少此類干擾問題，請遵循以下準則：

隔離 – 確保每個電源與電源和控制源分開。 如果必須在 PCB 中將它們連接在一起，請確保它盡可能靠近電源路徑的末端。

佈局——如果您在中間層放置了一個接地層，請務必放置一個小的阻抗路徑，以降低任何電源電路干擾的風險並幫助保護您的控制信號。 可以遵循相同的準則來保持數字和模擬分開。

耦合——為了減少由於在其上方和下方放置大地平面和佈線而導致的電容耦合，嘗試僅通過模擬信號線交叉模擬地。

元件隔離示例（數字和模擬）

No.4 – 解決散熱問題

您是否曾因發熱問題而導致電路性能下降甚至電路板損壞？ 因為沒有考慮散熱，所以一直有很多問題困擾著很多設計師。 以下是一些有助於解決散熱問題的指導原則：

識別有問題的組件

第一步是開始考慮哪些組件會從板上散發最多的熱量。 這可以通過首先在組件的數據表中找到“熱阻”級別，然後按照建議的指南來傳遞產生的熱量來實現。 當然，您可以添加散熱器和冷卻風扇來保持組件冷卻，並記住讓關鍵組件遠離任何高熱源。

添加熱風墊

添加熱空氣焊盤對於可製造的電路板非常有用，它們對於多層電路板上的高銅含量組件和波峰焊接應用至關重要。 由於工藝溫度難以保持，因此一直建議在通孔元件上使用熱風墊，通過減慢元件引腳處的散熱速度來使焊接過程盡可能簡單。

作為一般規則，始終使用熱空氣墊連接任何連接到接地或電源層的通孔或通孔。 除了熱風焊盤，您還可以在焊盤連接線的位置添加淚滴，以提供額外的銅箔/金屬支撐。 這將有助於減少機械和熱應力。

典型的熱風墊連接

熱氣墊科學：

許多在工廠負責Process或SMT的工程師經常會遇到自發電能，例如自發排空、去濕或冷濕等電路板缺陷。 無論工藝條件如何改變或回流焊爐溫如何調節，都有一定比例的錫無法焊接。 這到底是怎麼回事？

撇開元器件和電路板氧化問題不談，調查其返修後，現有的焊接不良有很大一部分其實是電路板佈線（layout）設計缺失造成的，其中最常見的一種是在元器件上。某些焊腳連接到大面積的銅板上，這些元件經過回流焊焊接焊腳， 一些手工焊接的元件也可能會因為類似的情況出現假焊或熔覆問題，有的甚至會因為加熱時間過長而導致元件無法焊接。

一般PCB在電路設計中往往需要鋪設大面積的銅箔作為電源（Vcc、Vdd或Vss）和地（GND、Ground）。 這些大面積的銅箔通常直接連接到一些控制電路（ICS）和電子元件的引腳。

不幸的是，如果我們要將這些大面積的銅箔加熱到熔化錫的溫度，通常比單個焊盤需要更多的時間（加熱較慢），而且散熱更快。 這麼大的銅箔佈線的一端接小電阻、小電容等小元件，另一端不接時，容易出現熔錫和凝固時間不一致的焊接問題； 如果回流焊的溫度曲線調整不好，預熱時間不夠，這些元件的焊腳連接在大銅箔上，容易造成虛焊的問題，因為它們達不到熔錫溫度。

在手工焊接過程中，連接到大銅箔的元件的焊點會很快消散，無法在要求的時間內完成。 最常見的缺陷是虛焊和虛焊，即焊錫只焊接在元件的引腳上，沒有連接到電路板的焊盤上。 從外觀上看，整個焊點會形成一個球； 更有什者，操作者為了將焊腳焊接在電路板上，不斷提高烙鐵的溫度，或加熱時間過長，使元器件在不知不覺中超過耐熱溫度而損壞。 如下圖所示。

既然知道了問題點，就可以解決問題。 一般我們需要所謂的Thermal Relief pad設計來解決大型銅箔連接元件焊腳造成的焊接問題。 如下圖，左邊的接線沒有使用熱風焊盤，而右邊的接線採用了熱風焊盤連接。 可以看出，焊盤與大銅箔的接觸區域只有幾條細線，可以大大限制焊盤上的溫度損失，達到更好的焊接效果。

No. 5 – 檢查你的工作

當你把所有的部分拼湊在一起時，很容易在設計項目結束時感到不知所措。 因此，在此階段對您的設計工作進行雙重和三次檢查可能意味著製造成功與失敗之間的差異。

為了幫助完成質量控製過程，我們始終建議您從電氣規則檢查 (ERC) 和設計規則檢查 (DRC) 開始，以驗證您的設計是否完全符合所有規則和約束。 使用這兩個系統，您可以輕鬆檢查間隙寬度、線寬、常見製造設置、高速要求和短路。

當您的 ERC 和 DRC 產生無錯誤結果時，建議您檢查每個信號的接線，從原理圖到 PCB，一次一根信號線，以確保您沒有遺漏任何信息。 此外，使用您的設計工具的探測和屏蔽功能來確保您的 PCB 佈局材料與您的原理圖相匹配。