PCB设计成败应该要注意的问题分享

　　在PCB设计中，Design Rule设计规则是关系到一个PCB设计成败的关键。所有设计师的意图，对于设计的功能体现都通过设计规则这个灵魂来驱动和实现。精巧细致的规则定义可以帮助设计师在PCB布局布线的工作中得心应手，节省工程师的大量精力和时间，帮助设计师实现的设计意图，大大方便设计工作的进行。

　　在设计数据从原理图阶段转移到PCB设计阶段之后，进行PCB设计布局布线时，就需要提前定义好设计规则Design Rule。后续的整个PCB设计都需要遵守规则定义。包括基本的电气规则（间距，短路断路），布线规则（线宽，走线风格，过孔样式，扇出等），平面规则（电源地平面层连接方式，铺铜连接方式）；以及其他常用的辅助规则如布局规则，制造规则，高速设计规则，信号完整性规则等等。在规则驱动的设计完成之后，还可以进行规则检查Design Rule Check来重新审视您的设计，看看有无违反规则的情况发生并加以改进和完善。终设计出完全符合规则定义并满足设计意图的作品。

　　相对于PCB制造相关的设计规则尤其具有现实意义。倘若设计规则设置的不符合PCB工艺制造的要求，将不仅仅是影响产品功能那么简单，甚至会无法加工无法实现工程师的设计意图。因此，在定义设计规则的时候，了解下下游制造方对设计的工艺制造要求是至关重要的。

　　PCB加工的制造工艺有哪些方面的要求？

　　如下图所示为某家PCB制版生产厂家的工艺要求。包括电路板层数，厚度，孔径，线宽线距，铜厚等基本参数要求；也包括板材类型，表面处理，特殊加工等特别要求。一般在PCB加工的时候，分测试用的打样加工，以及终成型的批量产品加工。对于设计师来说，有实际意义并需要严格遵守的是批量产品加工的工艺要求。

　　而对于制造相关的工艺要求来说，基本重要的是线宽线距和孔径。也即加工厂能处理多细的线宽以及多大的孔。如果线宽在设计中没有达到要求，太细的话是无法正确加工出来的。线宽线距同样影响到丝印层上的文字图案是否清晰。而孔径太小的话也是没有相应的钻头支持的。孔径所对应的钻头尺寸同样影响到机械孔，安装孔等各种类型板形剪切的公差。

　　线宽线距与孔径规则设置注意事项

　　本文带您了解如何根据PCB生产制造工艺要求，在PCB制造方面，设置合乎要求并且满足设计意图的线宽线距与孔径规则。

　　线宽/间距4mil

　　在PCB设计中，批量加工所能支持的为线宽线距4mil。即布线宽度必须大于4mil，两条线之间的间距也需要大于4mil。当然只是线宽线距的极限值。在实际的工作中线宽需要按照设计需要定义为不同的值。比如电源网络定义宽一些，信号线定义细些。这些不同的需求都可以在规则Design - Rules - RouTIng - Width 里定义不同网络不同的线宽值，然后根据重要程度设置规则应用优先级。同样，对于线距来说，在规则页面Design - Rules - Electrical - Clearance 里定义不同网络之间的电气安全间距，当然也包括线距。

　　另外有一种特殊情况。对于高密度管脚的元器件来说，器件内焊盘之间的间距一般很小，比如6mil，虽然满足线宽或间距大于4mil的制造方面的要求，但作为设计PCB来说可能不符合规则设计要求。如果整个PCB的安全间距设置是8mil，那么元器件焊盘的间距明显违反了规则设置。在规则检查时或在线编辑时会一直绿色高亮来显示违规。这种违规显然是不需要处理的，我们应该修正规则设置来消除绿色高亮显示。在原来的处理办法中，是用query语言单独为这个器件定义不同的安全间距规则，并设置为高优先级。在新的版本中，只需要简单的勾选选项即可解决这个问题，即忽略封装内的焊盘间距Ignore Pad to Pad clearance within a footprint。如下图所示。

　　用此选项勾选非常简便。不需要原来那样用Query语句InComponent（‘U1’） ，然后设置其安全间距为6mil，并设为间距优先级。

　　2. 机械孔径0.2mm（8mil）镭射孔径4mil

　　PCB设计中不可避免要用到钻孔。而在设计规则的设置方面，甚至具体的钻孔操作方面，具体要钻怎样的孔（通孔，盲孔，埋孔，还是背钻孔？）以及钻多大尺寸的孔，您做到心中有数了吗？您会不会看别人钻多大孔自己也钻多大孔，或者随便填写个尺寸以满足板面布局和走线的方便程度？

　　孔的类型如下图所示。一般不太复杂的设计，板层叠层不多的设计中通常用到通孔。在复杂的设计中，特别是多层板，高速高密设计，PCB布线空间要求很高的情况下，可根据实际需要设置盲孔或埋孔。当然盲埋孔因为制造工艺上比通孔复杂，制造成本会相应增高。

　　机械钻孔与镭射钻孔的区别

　　首先了解下钻孔的过程。如下图所示，钻孔是用不同规格的钻头尺寸来进行的。如果您的设计中过孔孔径的尺寸与加工厂现有的钻头尺寸不相同，那么会选择离您的设计值近的钻头规格来钻孔。而Entry面板是用来防护钻头及台面，减少毛刺并降低钻头温度的作用。Backup底板是用来保护板面防止压痕，防止打滑导向并减少毛刺的作用。

　　机械钻孔的钻头通常有ST型和UC型。一般来说UC型比ST型钻孔的更高。

　　镭射钻孔一般用于微通孔。随着PCB想微型和高密度互联的方向发展，越来越多制板加工采用导孔的连接方式实现高密度互连。而传统机械钻孔的小孔能力，几乎到了极限。随着盲孔设计的发展，高密度的需求其可靠性也要新的工艺来改善，镭射钻孔应运而生。如下图所示为镭射钻孔的方法。

　　

　　所以，机械钻孔与镭射钻孔的区别如下：

　　

　　镭射钻孔的会比机械钻孔高出许多。因此机械钻孔的孔径在规则设置里不得小于0.2mm（8mil）。镭射孔径在规则里设置不能小于4mil。

　　3.孔径设置与板层厚度，层数等关系

　　孔径的设置大小首先在满足工艺要求的情况下，根据板子要求的，板层厚度，叠层数等共同决定。它们之间的关系如下：

　　

　　因此，在设置孔径尺寸的时候可以参考上面的表格来根据板厚，叠层数等来设置相应的符合要求的尺寸。也可通过如下简易的板厚/孔径比来大概根据整个板厚尺寸来定义合适的钻孔孔径的尺寸。