《电路板设计教学》课件

电路板设计教学欢迎参加电路板设计教学课程本课程将系统地介绍印刷电路板PCB设计的基础知识和高级技术，从原理图设计到最终的制造考虑，全面涵盖设计流程的各个方面PCB无论您是初学者还是希望提升技能的工程师，本课程都将为您提供实用的知识和技能，帮助您设计出高质量、高可靠性的电路板我们将结合理论知识和实际案例，帮助您掌握现代设计的核心概念PCB和最佳实践课程概述基础知识结构、材料和设计流程的基本概念PCB设计工具等主流设计软件的使用Altium DesignerPCB实际技能从原理图设计到布局布线的全流程技能培养PCB高级主题信号完整性、电源完整性和设计等高级主题的探讨EMC电路板设计的重要性提高产品可靠性降低生产成本缩短上市时间良好的设计可以显著提高电子产品优化的设计可以减少材料浪费，提规范的设计流程可以缩短产品开发PCB PCB PCB的可靠性和使用寿命通过合理的布局高制造良率，从而降低生产成本合理周期，加快产品上市时间通过减少设和布线，可以减少电磁干扰，提高信号的设计还可以简化装配过程，减少返工计错误和修改次数，可以更快地将产品完整性，确保产品在各种环境条件下稳率，进一步节约成本推向市场，获得竞争优势定工作第一章设计基础PCB基本概念1学习的定义、类型和历史发展，建立对电路板设计的基础认识PCB结构2PCB了解的多层结构、铜箔、绝缘材料和过孔技术PCB设计流程3掌握从需求分析、原理图设计到布局布线的完整工作流程PCB设计规范4学习工业标准和设计规范，确保设计的通用性和可制造性什么是？PCB定义演变历史分类PCB印刷电路板是电子元器件的支撑从早期的点对点布线，到现代的多层高按层数可分为单面板、双面板和多层板；PCB体，在其上通过蚀刻等工艺形成导体图密度互连板，技术不断发展如今按材料可分为、陶瓷、金属基板等；PCB FR-4形，用于连接各电子元器件，实现电路的可以支持高速信号传输、高密度按应用可分为刚性板、柔性板和刚挠结PCB功能已成为现代电子设备不可或元器件封装和复杂的电路功能实现合板等多种类型PCB缺的基础部件的结构和层次PCB表面元件层放置各类电子元器件1阻焊层保护导体，限定焊接区域2信号层传输电路信号3电源接地层/提供稳定电源和参考地4介质层绝缘和支撑作用5多层通过过孔技术连接不同层的导体过孔分为通孔、盲孔和埋孔三种类型，用于不同层间的连接需求层数越多，可实现的布线密度和布线自由度越高，PCB但制造成本也相应增加材料介绍PCB基板材料导体材料表面处理常用环氧玻璃纤维，主要使用铜箔，厚度一般常见表面处理工艺包括FR-4具有良好的机械强度和绝为至（、、、沉金、1/2oz3oz17μm-HASL OSPENIG缘性能特殊应用可使用）特殊应用可使沉银等不同工艺具有不105μm陶瓷基板、聚酰亚胺、用铝、银或金等材料铜同的平整度、焊接性能和等材料，以满足高频、箔与基板间通过热压和粘保存期限，需根据产品要PTFE高温或柔性需求合剂结合求选择阻焊材料通常使用绿色阻焊油墨，也有蓝色、红色、黑色等颜色选择阻焊层保护导体不被焊接，并提供绝缘和防潮功能设计流程概览PCB需求分析明确电路功能、性能指标、成本预算、尺寸限制等设计需求，这是整个设计过程的起点原理图设计根据功能需求绘制电路原理图，定义元器件和电气连接关系，是设计的逻辑基础PCB布局PCB确定尺寸和层数，放置元器件，考虑信号流向、热设计和设计要求PCB EMC布线PCB根据网络连接关系，完成导线布线，确保满足设计规则和性能要求设计验证进行、检查和信号完整性分析，确保设计无错误且性能满足要求DRC ERC生成制造文件生成、钻孔、等制造文件，供制造和装配使用Gerber BOMPCB第二章设计软件PCB软件选择1了解市场主流设计软件的特点和适用场景，选择PCB最适合项目需求的工具软件安装2掌握设计软件的安装和配置方法，确保运行环境正常界面熟悉3熟悉软件界面和基本操作，提高设计效率项目管理4学习创建和管理设计项目，包括文件组织和版本控制设计工具掌握5掌握各类设计工具的使用方法，包括原理图编辑器、编辑器和库编辑器PCB常用设计软件介绍PCBAltium DesignerKiCAD CadenceAllegro专业级软件，功能全面，适合复杂开源免费的软件，功能不断完善，高端平台，在通信、计算机等高端EDA EDAEDA设计提供从原理图到的完整设计适合学习和中小型项目近年来发展迅领域广泛应用提供强大的高速设计和PCB流程，支持预览和高级仿真功能在速，已能满足大多数普通设计需求，且复杂布线功能，适合大型团队协作的复3D中国工业领域应用广泛有活跃的社区支持杂项目开发软件界面Altium Designer属性面板项目面板查看和编辑对象属性2管理项目文件和结构1工作区主要设计区域3库面板5面板管理和使用元器件库PCB4控制编辑功能PCB采用了集成化的界面设计，将原理图设计、设计、库管理等功能整合在一起熟悉软件界面可以提高设计效Altium DesignerPCB率，减少操作错误界面可以根据个人习惯进行定制，包括快捷键设置、工作区布局和显示设置等创建新项目设置项目属性选择项目模板设置项目名称、保存路径和版本信息等基根据设计需求选择合适的项目模板，如本属性项目、项目等2PCB FPGA添加项目文件1创建或添加原理图、文件、库文PCB3件等项目所需文件保存项目5建立文件关联保存项目文件，建立版本管理策略，确保4设计安全确保原理图文件和文件正确关联，便PCB于后续同步更新设置工作环境工作环境设置是设计的重要准备工作，包括设置网格大小、单位制式、设计规则和快捷键等合理的工作环境可以提高设计效率和准确性PCB网格设置通常采用公制或英制，需根据项目要求选择设计规则包括线宽、间距、过孔尺寸等参数，需根据制造能力设置图层颜色设mm mil置可根据个人习惯定制，以提高视觉辨识度第三章原理图设计库元件选择1学习如何选择和管理原理图元件库，确保元件规范一致绘制原理图2掌握原理图绘制技巧，建立清晰、规范的电路图添加网络标签3学习使用网络标签和电源符号，简化复杂连接电气规则检查4掌握检查方法，确保原理图电气连接正确ERC原理图符号库库类型库管理元件参数原理图库分为集成库、独立库和数据库良好的库管理策略可以提高设计效率，元件参数包括型号、封装、供应商、价库等多种类型集成库包含原理图符号减少错误建议建立公司级标准库，统格等信息，完整的参数有助于后期的和封装信息，便于统一管理；独立一元器件命名和参数，并定期更新和维生成和采购参数设置应遵循一PCB BOM库分别管理符号库和封装库，灵活性更护版本控制对库管理至关重要致的命名规则，便于筛选和查询高绘制原理图准备工作区1设置页面大小、网格和设计规则，准备好需要使用的符号库合理的工作区设置可以提高绘图效率和规范性放置元件2按功能模块放置元件，保持布局清晰有序相关元件应放置在一起，便于理解电路功能和后期修改连接导线3使用导线、总线或网络标签连接元件，避免导线交叉和重叠连接应尽量简洁明了，反映实际电路连接关系添加注释4添加元件编号、参数、注释等信息，确保原理图信息完整注释应简明扼要，突出重点信息，便于理解和使用电气规则检查未连接检查短路检查电源引脚检查检查是否存在未连接的引脚检查是否存在意外的短路连检查电源引脚是否正确连接或网络，确保所有信号都有接，尤其是电源和地之间到相应的电源网络不同电正确的源和负载连接未连短路问题在原理图阶段就应压等级的电源网络应有明确接的引脚可能导致电路功能被发现并解决，避免转入区分，避免误连接导致元器缺失或异常后造成更大问题件损坏PCB重复编号检查检查元件编号是否存在重复，确保每个元件都有唯一的标识重复编号会导致后续设计和装配过程中的混PCB乱网络标签和电源符号网络标签网络标签用于连接不同位置的同名信号，避免直接导线连接，使原理图更加清晰同名网络标签在电气上被视为直接连接，在原理图中出现的所有同名标签都属于同一网络电源符号电源符号是特殊的网络标签，用于标识电源和地连接常见的电源符号包括、VCC、等使用电源符号可以简化原理图，避免大量交叉的电源线VDD GND总线总线用于表示一组相关的信号线，如数据总线、地址总线等总线可以大幅简化原理图复杂度，特别是对于有大量平行信号的数字电路更为有效层次化设计层次化设计通过子电路和端口实现复杂电路的模块化多页原理图之间通过端口和接口连接，使大型设计更加结构化和易于理解第四章封装库PCB封装概念1了解封装的基本概念和分类，掌握不同封装类型的特点PCB封装创建2学习创建标准和自定义封装的方法和技巧标准规范3理解等行业标准对封装设计的规范要求IPC库管理4掌握封装库的组织和管理方法，提高设计效率什么是封装库？定义与功能封装类型封装信息封装库定义了电子元器件在上的物常见封装类型包括通孔、等和完整的封装包含焊盘通孔、丝印层、PCB DIPSIP/理布局和连接点它包含了元器件的外表面贴装、、等两大类装配层、模型等信息这些信息不SOIC QFPBGA3D形尺寸、焊盘形状、钻孔尺寸等物理特随着电子技术发展，封装朝着更小尺寸、仅用于制造，也可用于装配指导和PCB性信息，是将原理图转换为的关键更高密度方向发展，如微型和空间干涉检查PCB BGACSP桥梁等创建自定义封装收集数据从元器件数据手册中收集尺寸和公差信息，包括引脚间距、焊盘尺寸、元件外形等关键参数设置网格根据元器件尺寸设置合适的网格和单位，通常使用毫米或密耳单位，便于精确绘制创建焊盘根据元器件引脚类型和尺寸创建焊盘，设置合适的形状、尺寸和钻孔大小，考虑制造工艺能力排列焊盘按数据手册要求排列焊盘，确保间距和位置准确，为复杂封装可使用阵列功能快速创建添加丝印添加元件轮廓、极性标记、参考编号位置等丝印信息，帮助识别和装配添加模型3D关联或创建模型，用于装配空间检查和可视化展示，提高设计准确性3D PCB封装库管理标准化维护更新验证检查共享机制建立公司或团队内部的封装库定期检查和更新封装库，确保建立严格的封装验证流程，包建立团队内部封装库共享机制，标准，包括命名规则、参数设与最新的元器件规格和设计标括尺寸检查、规则验证和首件避免重复工作并保持一致性置和检查流程标准化可以提准一致随着电子元器件的不验证通过样板测试验证关键考虑使用中央化管理工具或版高设计一致性和可靠性，减少断更新，封装库也需要相应更或新创建的封装，确保实际制本控制系统管理封装库，确保因封装错误导致的问题新以支持新型元器件造和装配无问题设计师使用最新版本标准介绍IPCIPC-7351IPC-2221/2222IPC-A-610这是表面贴装元器件封装设计的行业标这是设计的通用标准，涵盖了电气这是电子组件装配验收标准，定义了三PCB准，定义了焊盘尺寸、公差和命名规则间隙、机械间隙、导线宽度和电流能力个质量等级的验收条件它不直接影响该标准提供了三个密度级别的等方面的规定它为设计者提供了基础封装设计，但了解装配标准有助于设计A/B/C设计参数，分别对应不同的生产能力和设计规则和指导，确保的可靠性和更易于装配和检验的封装PCB PCB技术要求制造性第五章布局PCB准备阶段导入网表和设置板框1元件分组按功能模块和信号类型分组2关键元件放置优先放置关键元件和接口3其他元件放置合理布置剩余元件4布局优化检查和优化整体布局5布局是设计的关键环节，合理的布局可以简化布线、提高信号完整性并减少电磁干扰布局需考虑电路功能、热设计、机械限制和制造工艺等多种因PCB PCB素，是一个需要经验和耐心的过程导入网表生成网表从原理图生成网表文件，包含元器件和网络连接信息确保原理图设计完整并通过电气规则检查，避免将错误传递到设计阶段PCB导入设置配置网表导入选项，如封装关联、设计规则和层栈设置等根据设计需求确定层数、铜箔厚度和材料类型等基本参数PCB执行导入执行网表导入，将元器件信息和网络连接转换为对象系统会PCB自动检查封装可用性，并提示缺失的封装，需设计师处理验证结果检查导入结果，确保所有元件都有正确的封装且网络连接完整对于复杂设计，建议使用交叉探针功能验证关键网络连接是否符合预期设置板框板框尺寸形状设计根据产品要求和机械限制确定尺寸考虑标准板尺寸可以降低根据产品形态设计板形状，可能需要非矩形设计如圆形、异形等PCB制造成本，但自定义尺寸可以更好地满足空间限制记得预留安装异形板需考虑制造工艺限制，如直角可能需要倒角以避免开料过程孔和固定结构所需空间中的应力集中安装孔边缘约束设置安装孔位置和大小，确保符合机械设计要求标准安装孔设置边缘约束区域，确保元件和走线不会过于接近板边通常边缘PCB通常为或规格，孔周围需预留无铜区以避免短路风险约束至少为，取决于制造和装配工艺的精度要求M3M

2.51mm元件布局原则功能分区信号流向热设计考虑按电路功能将元件分组布局，元件布局应遵循信号流向，从考虑元件的发热特性，高发热如电源、模拟、数字、接口等输入到输出形成清晰的路径元件应分散布局并留有足够散相关功能的元件应放置在一起，合理的信号流向可以减少布线热空间必要时在设计中PCB减少信号传输距离，简化布线交叉，降低串扰风险，提高电加入散热孔、铜面或预留散热和维护路性能器安装位置装配便利性考虑装配工艺，元件布局PCB应便于自动化装配和手工焊接避免大小元件混放导致的装配困难，考虑元件高度限制和测试点访问需求关键元件布局技巧接口连接器1接口连接器通常需根据产品外壳设计放置在特定位置确保连接器定位精确，必要时与机械工程师确认尺寸和公差要求接口信号线应避免穿过噪声敏感区域电源元件2电源变换和调节电路应尽量靠近电源输入位置，减少电源分配路径开关电源元件布局应考虑环路面积最小化，减少辐射，并远离敏感模拟电路EMI高速元件3高速数字元件如微处理器、等应考虑信号完整性，减少关键信号传输长度FPGA时钟元件放置需特别注意，尽量居中布局，减少到各负载的距离差异敏感模拟元件4敏感模拟元件应远离数字噪声源和电源开关电路，必要时使用接地屏蔽高精度元件如、放大器等应考虑温度梯度影响，远离发热元件放置ADC第六章布线PCB设置布线规则设置线宽、间距、过孔规格等布线规则电源地布线/完成电源和接地网络的布线关键信号布线布线差分对、时钟、高速信号等关键信号一般信号布线完成剩余一般信号的布线优化和检查优化布线并进行设计规则检查布线规则设置参数类型标准值适用场景最小线宽一般信号线

0.15mm/6mil电源线宽根据电流大小选择

0.3-

1.0mm最小间距一般信号线间间距

0.15mm/6mil过孔直径标准过孔

0.6mm钻孔直径标准过孔

0.3mm过孔环宽标准过孔

0.15mm布线规则直接影响的可制造性和电气性能规则设置需考虑制造工艺能PCB力、设计要求和成本因素较大的线宽和间距可提高制造良率但降低布线密度；较小的尺寸可提高密度但增加制造难度和成本手动布线技巧布线顺序层次分配过孔使用先布关键网络，如时钟、差分对等高速合理分配信号层用途，如水平垂直走合理使用过孔，避免过度使用导致/PCB信号；然后是电源和地；最后是一般信线层、电源层、地平面层等通常采用强度下降关键高速信号应减少过孔使号这种顺序可以确保关键信号获得最成对走线层设计，相邻走线层方向垂直，用，必要时采用盲埋孔技术，但这会增佳布线路径，不受其他布线的限制和干减少交叉和串扰高速信号应邻近参考加制造成本，需谨慎使用扰平面走线自动布线使用前期准备策略设置设置布线规则和层配置1配置布线策略和优先级2结果优化执行布线4检查和改进布线结果运行自动布线算法3自动布线适用于复杂度中等的设计或初步布线方案，可以大幅提高设计效率但关键信号和高速信号通常仍需手动布线以确保性能自动布线前应正确设置布线规则和优先级，布线后通常需要人工优化，特别是对信号完整性敏感的设计使用自动布线工具时，建议先对关键信号预布线并锁定，然后再运行自动布线，以确保关键信号获得理想的布线路径差分对布线差分对定义差分对是两条传输相反相位信号的平行走线，常用于高速信号传输如、、USB HDMI等差分信号具有较强的抗干扰能力和较低的辐射，适合高速数据PCI-Express EMI传输布线要求差分对需保持等长和平行布线，线宽和间距应严格控制以维持一致的阻抗两线之间的间距通常等于或略小于线宽，形成紧耦合结构，增强抗干扰能力参考平面差分对应在完整参考平面上方布线，避免跨槽或开口参考平面的连续性对维持差分阻抗和减少共模噪声至关重要高速差分对宜在内层布线，减少外部干扰转折处理差分对转折处应采用°或圆弧，避免°直角在转折处应保持两线的耦合关系，4590可采用交错布线方式，确保外侧线路补偿额外长度，维持对称性第七章电源和接地设计电源完整性确保电源质量和稳定性1电源分配合理分配电源网络结构2去耦设计有效的去耦电容配置3接地设计低阻抗接地路径设计4隔离策略数字模拟电路隔离设计5/电源和接地设计是设计中最基础但也是最容易被忽视的部分良好的电源和接地设计可以提高电路稳定性，减少噪声干扰，是高性能的关键因素PCB PCB电源完整性电源噪声电源分配网络压降分析DC电源噪声是影响电路性能的主要因素，电源分配网络是连接电源到负载压降分析确保电源线宽足够，防止PDN DC包括电源纹波、瞬态响应不足和电源平的整个系统，包括电源线、电源平面、电压下降超过允许范围电源线宽度设面谐振等良好的电源完整性设计可以去耦电容和过孔等设计目标是在计需考虑电流大小、铜箔厚度、温升限PDN减少这些问题，确保电路稳定工作负载处提供稳定的电压，控制阻抗在目制等因素，可使用在线计算工具或软件标值以下进行分析接地平面设计完整接地平面1尽可能使用完整的接地平面，避免大面积开槽或分割完整的接地平面提供低阻抗回流路径，减少问题，同时为信号提供良好的参考平面，提高信号完整性EMI数字模拟分区2/对于混合信号设计，可考虑分区接地策略，将数字和模拟部分分开分区接地需在单点处连接，通常在附近或电源输入处，防止数字噪声影响敏感模拟电路ADC接地过孔3在关键位置如旁路电容附近和高频元件周围添加足够的接地过孔，确保低阻抗接地连接接地过孔也可用于加强层间接地连接和提高热传导效率屏蔽设计4对于需要屏蔽的区域，使用接地过孔栅栏围绕敏感电路，并考虑顶层和底层的接地铜覆盖屏蔽设计有助于减少辐射干扰和提高抗干扰能力去耦电容放置基本原则多级去耦电源入口去耦过孔优化去耦电容应尽量靠近电源引脚采用多级去耦策略，大容值电在电源进入的位置放置大容去耦电容的接地连接应使用尽IC PCB放置，最大限度降低环路面积容处理低频噪声，小容值电容量电解或钽电容，提供主要的可能短的连接和多个过孔，减理想位置是在电源引脚和接地处理高频噪声典型配置包括能量储备这些大容量电容能少寄生电感对于高速设计，IC引脚之间的最短路径上，环路、、和等够处理长时间的电流需求和低可考虑使用埋入式电容或特殊10μF1μF

0.1μF

0.01μF面积越小，去耦效果越好不同容值电容，共同构建宽频频噪声抑制封装的低电容进一步提高去ESL带去耦网络耦效果星型接地平面接地vs星型接地平面接地混合接地星型接地将所有接地点集中连接到一个平面接地使用大面积铜箔作为接地参考，混合接地结合了星型和平面接地的优点，公共点，形成星形拓扑这种方式可以提供低阻抗接地路径这种方式实现简通常在混合信号设计中使用数字电路有效避免地环路，减少共阻抗耦合，适单，提供良好的屏蔽效果和信号回流路使用平面接地，模拟电路使用分区接地，合低频和对噪声敏感的模拟电路缺点径，适合大多数数字电路和高频设计两部分在单点连接这种方式兼顾性能是实现复杂，且不适合高频设计缺点是可能形成地环路，需要合理规划和实用性，是现代电子设计的常用策略第八章信号完整性信号完整性基础1理解信号完整性的基本概念和影响因素反射和阻抗2掌握信号反射原理和阻抗控制方法串扰管理3了解串扰机制和减少串扰的设计技巧仿真分析4学习信号完整性仿真工具的使用方法信号完整性概念定义与重要性典型问题影响因素信号完整性是指信号在传输过程中保持信号完整性的常见问题包括反射、振铃、信号完整性受多种因素影响，包括传输其预期特性的能力随着时钟频率提高过冲、欠冲、串扰、时序抖动等这些线特性阻抗、终端匹配、布线拓扑、过和信号边沿变快，信号完整性问题变得问题会导致误码、错误触发和功能失效，孔特性、介质损耗、导体损耗等高速越来越重要良好的信号完整性是高速严重影响系统可靠性设计需综合考虑这些因素设计的基础串扰控制间距控制接地隔离正交布线增加关键信号线之间的间在关键信号线之间放置接尽量使不同层的信号线相距是减少串扰的最直接方地线或接地铜皮，形成屏互垂直布线，避免平行排法间距越大，串扰越小蔽效果接地隔离可以显列正交布线可以减少信对于敏感信号或高速信号，著降低耦合，特别是对于号线之间的互感和耦合电建议使用以上的间距长距离平行走线更为有效容，有效降低串扰3W W为线宽层间控制关键信号应靠近其参考平面布线，减少信号环路面积相邻信号层之间应有接地或电源平面隔离，避免层间串扰阻抗控制特性阻抗特性阻抗是传输线的固有属性，由线宽、线厚、介质厚度和介质常数等因素决定常见的阻抗值有欧姆单端和欧姆差分对控制阻抗一致性对减少反射至关50100重要阻抗计算阻抗计算通常使用特定公式或专业工具完成现代设计软件大多集成了阻抗计PCB算器，可以根据材料参数和线路几何形状计算阻抗值层叠结构的层叠结构直接影响阻抗控制能力设计层叠时需考虑阻抗需求，与制造PCBPCB商沟通确认材料参数和加工公差，确保实际阻抗符合设计要求终端匹配对于高速信号，通常需要在线路终端添加匹配电阻，减少信号反射常见的匹配方式包括串联匹配、并联匹配和匹配等，需根据实际电路选择合适的方TheveninDNA式长线效应处理传输线理论1当信号上升时间小于信号传输时间的两倍时，需要考虑传输线效应在这种情况下，走线不再是简单的连接导体，而是具有分布参数的传输线，需要特殊处理PCB终端匹配策略2根据信号类型和拓扑结构选择适当的终端匹配策略源端匹配适合点对点连接；终端匹配适合多负载总线；并联终端适合高阻抗接收端；理想情况下匹配电阻应等于线路特性阻抗布线拓扑优化3对于多负载信号，需慎重选择布线拓扑对于时钟和高速信号，一般推荐使用飞行时间拓扑而非菊花链拓扑，减少反射带来的信号完整性问题等长设计4对于高速并行总线和差分对，需控制信号线长度一致，减少时序偏差组内信号偏差不应超过规格要求，通常为信号上升时间的，必要时使用蛇形线进行补偿1/10第九章设计EMC基础知识EMC1理解电磁兼容性的基本概念和重要性产生机制EMI2了解电磁干扰的产生和传播方式设计优化方法3掌握减少电磁干扰的设计技巧PCB屏蔽与滤波4学习电磁屏蔽和滤波技术的应用测试与验证EMC5了解测试标准和验证方法EMC基础知识EMC定义干扰类型标准EMC EMC电磁兼容性是设备在其电磁环境电磁干扰可分为传导干扰和辐射干扰常见的标准包括国际标准EMC EMCIEC中正常工作且不对环境中其他设备产生传导干扰通过导体如电源线、信号线系列、欧洲标准系列、美国标61000EN不可接受干扰的能力包含两个方传播；辐射干扰以电磁波形式在空间传准等不同产品和应用领域有不同EMC FCC面电磁抗扰度和电磁干扰播不同干扰类型需要不同的抑制手段的要求，设计时需了解并遵循相关EMS EMIEMC控制标准层叠设计PCB层数选择根据设计复杂度合理选择层数1层次安排合理安排信号层与平面层位置2材料考虑选择适当的基板材料和介电常数3阻抗控制确保特征阻抗符合设计要求4良好的层叠设计是设计的重要基础一般原则是关键信号层应紧邻其参考平面；电源和地平面应紧密耦合形成低阻抗电源分配；PCB EMC信号层之间应有参考平面隔离减少串扰多层板设计中，层叠对称有助于减少翘曲，提高加工精度和可靠性PCB电磁屏蔽技术接地屏蔽金属外壳导电垫片在敏感电路周围布置接地铜使用金属外壳或屏蔽罩覆盖在屏蔽外壳的接缝处使用导皮和过孔栅栏，形成法拉第敏感或高发射电路，提供物电垫片，确保良好电气连接，笼效应，阻止电磁干扰进入理屏蔽屏蔽外壳应良好接防止射频泄漏垫片材料可或辐射出去屏蔽过孔间距地，所有缝隙和开口应小于选择导电橡胶、金属编织网应小于干扰信号波长的，干扰波长的，避免形成或金属弹簧，需根据频率范1/201/20确保有效屏蔽辐射槽天线围和环境条件选择开口处理设备上必要的开口如显示屏、通风孔等需特殊处理可使用导电玻璃、金属网格或蜂窝状屏蔽结构，在保持功能的同时提供电磁屏蔽测试和优化EMC测试分为传导发射测试、辐射发射测试、传导抗扰度测试和辐射抗扰度测试等多种类型正式的认证需在授权的测试实验室进行，成本高且周期EMC EMC EMC长为提高测试通过率，建议在产品开发过程中进行预测试和优化常见的问题解决方法包括添加滤波器、优化布线、增强屏蔽、改进接地和使用抑EMCEMCEMI制元件等预测试可使用简单设备在实验室环境中进行，帮助识别潜在问题第十章热设计考虑热分析基础了解散热机理和热分析方法PCB热源识别识别主要发热元件和热量分布散热策略制定有效的散热设计方案热仿真验证使用热仿真工具验证设计效果散热原理PCB热对流热辐射热量通过流体空气或液体流动热量以电磁波形式传递，无需传递，是向环境散热的主介质黑色或暗色表面具有更PCB要方式自然对流或强制对流好的热辐射效率，但在一般热传导热阻风扇均可增强热对流效率温度下，辐射散热比例较PCB小热量通过物质直接接触传递，热阻是衡量热传递阻力的指标，是内部主要的热传递方式类似于电阻概念降低热源到PCB铜的热导率高，是上的主散热路径的热阻是散热设计的PCB要热传导材料核心目标2314热设计仿真仿真工具仿真流程结果分析热仿真工具包括专业计算流体动热仿真流程通常包括建立模型、仿真结果通常以温度云图形式呈现，直CFD3D力学软件和集成在工具中的热分设置材料属性、定义热源及功率、设置观显示温度分布和热点位置分析时需EDA析模块这些工具可以预测上的温边界条件、运行仿真和分析结果完整关注最高温度是否超过元器件规格，温PCB度分布，识别热点，评估散热方案效果的仿真需考虑、元器件、散热器和度梯度是否过大，以及空气流动路径是PCB外壳等所有热相关因素否合理等问题散热元件布局热源分散1避免将高发热元件集中放置，尽量分散布局以避免热量集中如果多个高发热器件必须靠近，应确保它们之间有足够的空间和散热路径，防止热量互相影响气流考虑2元件布局应考虑气流路径，确保空气能顺畅流过发热元件高发热元件应放置在气流入口附近或气流路径上，避免放在热气团区域或气流死角处温度敏感元件3温度敏感元件如晶振、传感器等应远离高发热元件放置，避免温度影响其性能如不可避免，可考虑添加热隔离设计或专门的温度控制措施高度分区4考虑元件高度对气流的影响，避免高大元件阻挡气流到达其后方元件可采用高度分区设计，将元件按高度从低到高排列，与气流方向一致热设计优化技巧铜面积增加热过孔阵列散热器选择增加铜箔面积和厚度可以在高发热元件下方添加热过孔对于功率元件，选择合适的散PCB提高热扩散能力对于高发热阵列，连接顶层和底层铜面，热器至关重要散热器选择需元件，可在其下方和周围添加增强垂直方向热传导热过孔考虑热阻、尺寸、重量和安装大面积铜皮，形成散热平面，应尽量填充或镀满铜，减少热方式等因素大型散热器需考并通过热过孔连接多层铜面阻，提高散热效率虑机械固定和振动因素强制风冷当自然散热不足时，需考虑添加风扇进行强制风冷风扇选择需考虑风量、静压、噪音和寿命等因素，风道设计应确保气流能有效流过热点区域第十一章制造和装配制造文件生成1学习生成、钻孔、等制造文件Gerber BOM检查DFM2了解制造工艺限制和设计检查方法表面处理选择3掌握不同表面处理工艺的特点和适用场景装配考虑4学习装配工艺和设计注意事项PCB生成制造文件文件Gerber是制造的标准文件格式，包含各层的图形数据现代设计通常使用扩展Gerber PCBPCB格式，它包含了光圈和填充信息，无需额外的光圈文件每个层铜GerberRS-274X PCB层、阻焊层、丝印层等都需要一个独立的文件Gerber钻孔文件钻孔文件通常使用格式，包含所有孔的位置和尺寸信息现代设计中，通常需要Excellon分别生成普通钻孔和微孔埋孔盲孔的钻孔文件，并提供孔表信息//装配文件装配文件包括装配图、坐标文件和表装配图显示元件位置和方向；坐标文件提供元BOM件中心点和角度信息，用于自动贴片机；表列出所有元件的型号、数量和封装等信息BOM其他文件根据需要可能还需提供网表用于电气测试、模型用于机械集成和装配指导文档等IPC3D与制造商沟通，了解他们需要的具体文件格式和要求，确保生产顺利检查DFM最小线宽间距1/检查上的线宽和间距是否满足制造商的最小要求普通工艺通常要求最小线PCB宽间距不小于，高精度工艺可达到或更小，但成本会相应增加/4-6mil3mil孔径和环宽2检查钻孔直径和焊盘环宽是否符合要求标准工艺通常要求最小钻孔直径不小于，最小环宽不小于微孔和高密度设计需特殊工艺处理

0.3mm

0.15mm铜平衡3检查各层铜箔分布是否均匀，避免大面积铜箔不平衡导致的翘曲问题必要时在空旷区域添加铜填充或网格，但须保持适当间距避免形成大面积铜箔丝印可制造性4检查丝印文字和图形是否满足最小尺寸要求，通常要求线宽不小于，字

0.15mm高不小于丝印不应覆盖在焊盘上，应与焊盘保持适当距离

0.8mm表面处理PCB热风整平化学镀金有机保焊剂HASL ENIGOSP传统且成本较低的表面处理工艺，将在铜表面镀一层镍再镀一薄层金优点在铜表面涂覆一层有机保护膜防止氧化浸入熔融锡中后用热风吹平优点是表面平整度好、抗氧化能力强、适合优点是成本低、平整度好、环保无铅；PCB是成本低、焊接性好、保存期长；缺点细间距元器件；缺点是成本较高，且存缺点是保存期短、不耐多次回流焊、不是平整度较差，不适合细间距元器件，在黑垫风险，金层过薄时可能影响焊适合接触类元器件如连接器等且传统工艺含铅接性装配注意事项元件方向焊盘设计测试点相同类型的元件应采用一致的放置方向，焊盘设计应考虑焊接工艺和元件特性为便于测试和调试，关键网络应设置测便于视觉检查和自动化装配极性元件元件焊盘应遵循厂商推荐或标试点测试点应考虑测试探针尺寸和类SMT IPC如二极管、电解电容的方向应明确标准；大电流元件需增加焊盘面积；热质型，确保可访问性，并尽量放置在PCB识，可通过丝印标记或在极性一端添加量大的元件可能需要特殊焊盘设计以避同一侧以简化测试过程方块焊盘设计免虚焊课程总结基础知识我们学习了结构、材料和设计流程的基本概念，为后续设计工作奠PCB定了理论基础设计工具掌握了等主流设计软件的使用方法，从原理图到Altium DesignerPCB的完整设计流程PCB高级技术深入学习了信号完整性、电源完整性、设计和热设计等高级主题，EMC提升了设计能力工程实践通过工程实例和最佳实践指导，培养了解决实际问题的能力和工程思维问答环节技术问题1欢迎提出课程中涉及的技术问题，包括设计难点、工具使用和行业标准等方面的疑问项目咨询2如果您有具体的项目设计问题，可以在这个环节提出，我们将提供专业建议和解决方案行业趋势3关于设计行业的发展趋势、新技术应用和职业发展路径的问题也是讨论的PCB好话题后续学习4对于想要进一步提升设计能力的学员，我们可以推荐后续学习资源和进阶PCB课程。