PCB与其他电子元件一样，不同之处在于它不会放在货架上等待客户购买，而是在客户下订单后才开始生产。在我看来，它是最重要的元件，因为它是连接其他元件的载体或基础。由于PCB肩负这一重任，因此要在生产前做些额外的工作，以确保所有数据正确且设计可行。糟糕的设计可能会导致连接不良和故障，这不是制造商想要的结果。

PCB设计中会产生层出不穷的问题。奇怪的是，经过多年的生产和发展，除了受与PCB技术相关变化的影响以外，许多问题仍然是相同的。

 

宁多毋少

对于经验不足的PCB设计师和工程师，多多寻求专业帮助，至关重要。

事先不提出问题的后果和代价可能很高。我的经验是，越早参与设计，产品就越好。从产品或PCB的创意开始，就让适当的团队参与进来。对PCB有了正确的了解，就能够根据知识和经验做出决策。这有助于确保PCB生产过程尽可能顺利。

 

双重检查

设计审查阶段确保由其他人再次检查PCB设计的特性和功能，检测各种电路的互连。对设计进行符合规范要求的审查时，错误可能会在生产早期被发现，否则往往到生产后期才能被发现，更糟的是，甚至根本没有发现错误。

 

多交流，跳出思维定势

PCB设计是一个长期的且需要协作的过程，如果工程师们仅专注于自己的难题而忘记了共享信息，就会出现错误甚至有挫败感。设计师应该不断进行交流，不仅互相之间要分享想法和改进措施，还要与项目的每位成员分享信息。

如果能避免这类常见错误，就能够节省PCB的设计时间和成本，构建从设计到生产都更稳定的高质量项目。

这些初始的基本阶段通常与功能、技术、材料选择、层和叠层的构建形式以及电气设计要求有关。此外成本因素也不容忽视。我之前已经在各种文章提到过这些因素，将来还会多次提到。

 

寻找错误就像鹰寻找猎物

然而这里有一个侧重点是，作为设计师完成最后一个连接后，成功运行了设计规则检查（DRC），没有收到任何错误消息，但设计仍尚未针对生产进行优化。

对此我已经解释过无数次了。在项目的这一阶段，寻找改进措施和错误，就像老鹰寻找猎物一样，要拿出鹰眼般的敏锐来研究设计，整理PCB布局。其目的是改进可制造性，从而提升PCB的品质及生产良率。更高的良率可以节省设计时间和成本。

作为一名设计师，了解最关键的工艺及选择的结果很重要，因为这对于获得成功生产PCB的最佳可能条件至关重要。这将有利于生成更稳定的高质量项目。

 

相关建议

其中一些选择可能会包含在CAD软件库中。例如，如何从一堆焊盘选定SMT焊盘?我建议选用圆角方形/矩形焊盘（图1）。这类焊盘电气性能良好，有利于PCB生产、组装和焊接。

 

 

需要注意什么

如何改进布线？

通过尽可能增加导体、导通孔和焊盘之间的距离来改进布线。移动连接线使其居中（图2）。图3中的所有样例走线距离机械钻孔太近，需要增加焊盘和走线以及差分对之间的距离。

 

 

如何连接相邻的焊盘？

它不应该看起来像成品板上的短路（图4）。

 

 

焊接中防止焊膏在未覆盖阻焊膜的导通孔上流动

确保导通孔与SMD焊盘之间有足够的空间放置阻焊膜。另一种方法是缩小阻焊膜开口，使其略大于钻孔。具体请参阅IPC标准《IPC-4761印制板PCB导通孔结构保护设计指南》，以找到适合设计的解决方案。或直接询问相关人员。

 

 

需要参考平面的关键信号

确保连接与相邻焊盘之间的距离足够远，以便它们能够在其下方或上方获得所需的参考铜平面（图6）。

 

 

分布不均衡的铜分布会导致弓曲和扭曲

层间铜覆盖率是指由PCB的黏合过程造成层间的低压区。图7中，所有红色特征是内层的平衡图形。该PCB为14层，其中有8层为相似的层。

 

 

相同的网间距

从电气设计的角度，不同的网间距是没问题的（图8），但在自动光学检测(AOI)时，会出错并延误生产。通常在样本中，相同的网间距在45μm以下。

 

 

多余的角会造成酸性物质的残留

在这些尖利的锐角中，工艺中的化学物质会残留下来，随着时间的推移会导致连接减少或断开（图9）。

 

 

后处理中设置和关注的参数

你是否会保留或移除无用的焊盘和导通孔？任何规则都有例外，但我的建议是，对于通孔元件和螺丝孔，要保留所有层上的焊盘（图10）。

 

 

如果低压区域没有风险，允许去除未使用的导通孔焊盘。不要在导通孔比例较高的局部区域（例如典型的BGA区域）去除所有未使用的导通孔焊盘。BGA区域在焊接过程中可能需要较高的温度。去除所有未使用的导通孔焊盘会加快分层。

 

添加泪滴焊盘或者雪人焊盘？

我的建议是添加该特征（图11）。

 

 

我研究PCB几十年了。其间，我举办了许多线下研讨会和线上研讨会，与客户沟通，改进设计，取消设计，指导学生，绘制了数百张图纸，讲解基础知识，体验先进的技术和材料，并将PCB设计推向极限。

然而，即使技术已经很先进了，有时候回归原点，问一些简单的问题是很有必要的，在考虑炫酷和先进的功能之前，先确保你想设计的东西是可行的。只要问，你就会得到答案。务必确保资源可靠。

 

John Steinar Johnsen 任 Elmatica 公司高级技术顾问。

 

由于篇幅有限，本文节选刊登，更多内容请点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》7月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。

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