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PCB设计流程详解

做任何复杂的事情,都会有着规定的流程,PCB设计也不例外,但是设计流程不是固定,我们团队提供的只是一个参考,不同的项目,不同的情况,以及不同的工程师设计习惯,都有着不一样的设计流程…

做任何复杂的事情,都会有着规定的流程,PCB设计也不例外,但是设计流程不是固定,我们团队提供的只是一个参考,不同的项目,不同的情况,以及不同的工程师设计习惯,都有着不一样的设计流程,但是我们的目标都一致,就是设计好我们的PCB。
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
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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
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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
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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”
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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