一名合格的PCB设计师需要做到这些

我是一名PCB 设计师，接触过的 PCB 设计产品主要有：射频功放产品、通信直放站产品、航天电子产品、医疗机械电子产品、视频 DVD 产品、音频 MP3 产品、安防监控产品等等。因此我从我所站的角度对此话题谈谈我的一些想法，说的不好，请大家多多包涵。

(1)软件操作

俗话说“吃饭用碗筷”。软件犹如我们的碗筷。软件虽说只是一个工具，但如果一名设计师连自己的工具都掌握不熟练的话，何谈优秀设计。故，软件对于  一名设计师来说是至关重要的。又有人会问，软件操作到什么样的程度才算是熟练掌握呢？故名思议“熟能生巧”，这话无可争议。对于软件上面的一些常用操作命令、高级操作技巧要精通。常用操作命令只是能保证设计师能完成设计任务； 而高级操作技巧则是用短时间完成相同的操作。举个例子：就拿 Altium designer 软件来说。FPGA 管脚调整操作。一般命令是先改原理图再导入到 PCB，使之对应；而对于该操作的高级技巧操作则是改 PCB 后反导原理图使之对应。相同模块布局布线操作。一般的命令是对每个相同模块分别布局布线；而高级技巧则是线  做好一个模块后，直接复用即可。两者相比之下，达到同样的效果，但所花的时  间则是不一样的。后者有着事半功倍的效果。

(2)工艺知识

其目的是：规范产品的 PCB 工艺设计，规定PCB 工艺设计的相关参数，使得

PCB 的设计满足可生产性、可测试性、安规、emc  等技术规范要求。在产品设计过程中，构建产品的工艺、技术、质量、成本优势。

作为一名设计师，需要掌握哪些相关工艺知识呢？①叠层。对自己设计的

PCB 板进行叠层。每个 PCB 板都是有相关叠层信息的。在叠层前需要了解生产工艺，即印制板生产的基本流程、业界印制板加工商的加工能力、加工成本等等。 印制板生产的基本流程（）是每个设计是都需要了解的。如果一个设计师不了解  制板流程，那也可以说这名设计师无法正确的验收自己的 PCB 板。业界制板的加工能力也是每个设计师必须掌握的。如果设计出来的产品超出了制板商的加工能  力，无法生产，再有利的产品也是徒劳。加工成本问题也是设计师需要了解的， 每个企业产品最终的目的无非是保证性能的前提下，以最少的成本达到理想的目标。

在掌握以上知识后，接下来开始叠层。叠层需要掌握些什么知识呢？

a、PCB 板厚的计算。PCB 板总厚度=基材厚度+铜薄厚度+沉铜厚度+丝印厚度

+绿油厚度。不能叠出来的厚度超过要求完成后的 PCB 厚度。当然了，这些参数部分可以在板材的数据手册上面可以找到。当然还有一些是要看你以什么标准来 加工了，民用品一般是按IPC 标准来执行的。IPC 标准又分为 3 个等级。选择不同的等级，这些参数加工控制又是不一样的。

b、阻抗计算。掌握一个阻抗计算软件，比如 Polar Si8000 软件。阻抗计算需要的条件：板厚、（层数、信号层数、平面层数）、基板材料、表面工艺、阻抗值、 阻抗公差、铜厚、检验标准。影响阻抗的因素有：介质厚度、介电常数、残铜率、 铜厚、线宽、线距、阻焊厚度。介质厚度、线距越大阻抗值越大；介电常数、铜 厚、线宽、阻焊厚度越大阻抗值越小。当然，信号层与平面层也是有要求的。一 般情况下需要满足，对称性；阻抗连续性；元件下面为地层（第二层或倒数第二层）；电源和地紧耦合；信号层靠近参考层；相邻信号层间拉开距离；信号层夹

在电源层和地层时，信号层要靠近地层；差分间距要小于等于 2 倍线宽；线宽调整在 4mil—6mil 范围；板层间半固化片越少越好。

②设计基本要求（满足可生产性、可测试性）。无非就是阻焊开窗、器件间距、 孔大小、丝印、拼板等。

器件焊盘开窗一般是不小于 2.5mil 的亚光区；器件间距要求可方便焊接，同时预留调试时的拆装空间；孔类型越少越好，孔大小按照通用大小即可，原则是 孔径比不小于 8:1；丝印只有 2 个方向且清晰；拼板原则：小于 50mm*50mm 需要做拼板。其他的我在这就不多说了，每位设计师多多少少都接触过了。

③钢网选型。根据 PCB 板贴片面尺寸和器件焊盘的间距及大小对钢网选型。具体需要根据PCB 板的具体情况而定。比如，PCB 板上有AD8312 类器件（焊盘大小为直径 0.2mm）非常小的焊盘时，就需要选择精密（激光）型。

④smt 组装知识。主要了解贴片流程。

设计师需要掌握 PCB 板在贴片过程中的一般步骤。钢网与 PCB 板对位上锡膏； 器件BOM 核对；贴装器件；回流焊；检板。

⑤焊接技术。作为一名设计师，应该要掌握焊接能力。不要求焊接技术有多强， 但简单的更换 0603 封装器件的焊接需要掌握。

(3)制作要求

对于PCB 板加工的基本信息需要备注清晰。这样才能使 PCB 在生产过程中更高效且无误。换句话说就是让加工商按照设计师的要求进行加工。对于 PCB 板上的备注基本信息有：板材、板厚、表面工艺、阻抗控制表、丝印颜色、绿油颜色、 是否塞孔（包含绿油塞孔和树脂塞孔）、验收标准等，如有特殊要求，需要在制 作要求中注明。

(4)结构知识

任何一个PCB 板在产品中不可能是悬空的，都是需要安装在产品中的。当然， 每种产品的结构都是不一样的。但作为一名设计师，最起码的螺钉大小需要了解 及结构图能看懂。比如 M2 的螺钉、M3 的螺钉、M4 的螺钉等。这里所对应 PCB 板上的孔径及焊盘是多少。结构图能看明白三视图。掌握 AutoCAD 软件里的一些简单操作。假如，硬件工程师给到你的是整个产品的结构图，需要自己在里面 提取需要的信息。这时就需要掌握些 AutoCAD 软件操作了。

(5)封装知识

在PCB 设计时，通过器件的 PCB 封装来体现实际器件的大小及位置（平面图）。那么，作为一名设计师，需要掌握哪些封装知识呢。

① 器件封装的常用代码（器件位号代码）。比如：C 代表电容、R 代表电阻、

L 代表电感、U 代表 IC 等等。如果再深入点就是这些代码依据的由来了（在国际上是有个通用的标准的）。

② 封装命名的意义及形状。比如：电容封装有很多种，0201、0402、

0603、0805、1210  等等（从这些封装命名就直接可以读出焊盘的大小及间距）。这些封装命名和实物有什么样的关系。看到一些常用的封装命名就能联系到

器件实物是什么样的。比如：BGA 封装、QFN 封装、PLCC 封装等等。

③ 封装制作。包括原理图封装和 PCB 封装制作。原理图封装相对来说可以不用那么严格，但为了能在 PCB 设计时，能够更准确的读懂其中的原理，还是需要按照严格的要求来制作。PCB 封装制作就直接关系到与实物的焊接及性能的发挥了。其中的重要性大家都知道，就不多说了。

PCB 封装既然这么重要，那么国际上又是通过一个什么样的标准来统一封装

大小，及芯片各生产商的规格和要求的呢？

在国际上有个 IPC-国际电子工业联接协会。主要是定制一些国际上电子方面的一些统一规范。PCB 封装制作的依据（IPC-7351）也就是来自 IPC 协会。

PCB 封装制作的标准有了，那么还需要注意些什么呢？业界各大芯片生产商加工出来的芯片大小都是不一样的，但都会有相应的技术规格书。里面主要包括  该芯片的主要参数及性能。当你在制作 PCB 封装的时候就需要掌握该在对应的技术规格书上提取哪些信息了。比如：一个器件的焊盘大小尺寸、焊盘间的间距、 丝印大小、封装命名等等（这里又牵涉到了一些结构的基本知识了，要能看懂平  面图）。PCB 封装制作时，可以根据各公司的工艺水平进行优化，但总体还是根据IPC-7351 标准来制作。

(6)电路知识

在一个产品中，有着不同的电路模块。而每个产品所实现的功能都是靠电路 中的每个子电路一起来实现的。换句话说，需要实现什么样的功能，就需要有什 么样的电路。

① 硬件基础知识

原理图上的一些基本的知识作为一名设计师必须要掌握的。那么包括哪些知 识呢？

a、能准确的看懂整个电路的信号流向。

电路中的输入输出，信号转换等电路，并且要大概的知道每个电路模块实现 的功能。比如，SDRAM FLASH DDR 属于存储器类等。

在数模混合板中，要掌握模拟输入或输出的优势是什么。模拟电路转换成数 字电路或者说数字电路转换成模拟电路，都是通过什么电路转换的，为什么要转 换才能实现其各自的功能等等。关于射频方面的一些知识在这就不多讲了。

b、电源分配情况。

对于PCB 板上的电源分配情况要非常清楚。电源输入口的处理，电源 DC 转换的处理及开关电源的处理等等。电源芯片散热问题也是需要考虑进去的。比如，

28V 输入，5V 输出。这中间的压差电源芯片肯定消耗掉了。电源芯片消耗掉肯定会产生热（热功耗），这就需要注意散热问题了（电源输入输出的压差值越大， 芯片的发热就越大）。

c、基础元器件的作用。

分清楚有源器件和无源器件；电阻、电容、电感、运放等基础器件的作用； 电容滤波特性曲线等等。比如，原理图在数字信号上面串联了一个电容，你要准 确的判断原理图有问题。

② 数字电路、模拟电路知识

能准确的区分数字电路和模拟电路；明白同步电路和异步电路的概念和区 别；串行总线和并行总线的概念；明白数字信号在理想状态下的波形和实际状态 下的波形等等。举个很简单的例子，有一组数据信号，在你不清楚他是串行信号 还是并行信号的时候，在 PCB 设计时你就不能确定要不要做等长。当你非常清楚的明白这组信号的属性的时候，PCB 设计时就很准确的判断出要不要做等长了

（串行信号可不做等长，并行信号必须做等长）。

模拟电路的一些基本知识。三极管曲线特性；运算放大器的分类（电压放大和电流放大等等）；模拟信号的波形叠加相关知识；在模拟电路里，电容、电感的作用等等。

③ 数模电路知识

掌握数模电路之间的转换关系及特点。详细点说吧。一个小信号（音频或 视频）输入，通过运算放大器将信号放大后，转入模数转换芯片，将模拟

信号转换成数字信号后，由模数转换后的信号输入到 FPGA 或者其他数字处理芯片对信号进行处理，处理完毕后再通过数模转换芯片将数字信号转换成模拟信 号，信号经过放大后模拟输出。

④ 射频电路知识

能清楚的理解射频电路与其他电路的区别。了解阻抗对射频板的重要性。 射频电路的特性，主要包括有：a.空间和平面传播方式；b.射频微带严格按照 50 欧姆阻抗控制，阻抗突变对信号影响较大；c.表面工艺（推荐沉金）处理要求非  常平整，减小趋肤效应；d.射频需要与结构配合（屏蔽罩）等等。

(7)常见电路模块设计注意事项

(8)EMC、SI、PI 知识

(9)仿真知识