设计PCB板时有哪些步骤？其规则是什么？

不管是单面板、双面板、多层板的设计，之前都是用protel设计出来的，现有用Altium Designer（前身即protel）、PADS、Allegro等设计。

设计PCB（印刷电路板）主要包括以下几个核心步骤，每个步骤都有其规则和注意事项：

一、PCB设计主要步骤

需求分析与规格定义
- 目标：明确电路功能、性能指标（如频率、功耗）、尺寸限制、接口、工作环境等。
- 规则：需与硬件工程师确认关键参数（如电压/电流、信号类型）。
原理图设计（Schematic Design）
- 目标：使用EDA工具（如Altium Designer、KiCad、OrCAD）绘制电路逻辑图。
- 规则：
  - 元器件符号需符合标准库规范。
  - 标注清晰的网络标签（Net Labels）。
  - 检查电气规则（ERC）：避免未连接引脚、电源冲突等。
元器件选型与封装确认
- 目标：选择元件并确定物理封装（Footprint）。
- 规则：
  - 封装尺寸需与实物匹配（Datasheet为准）。
  - 考虑散热（如加散热焊盘）、安装方式（贴片/插件）。
PCB布局（Placement）
- 目标：将元件合理放置在板子上。
- 规则：
  - 分区布局：按功能模块划分（电源、模拟、数字、高频区）。
  - 关键器件优先：先放置接口、主芯片、晶振等。
  - 散热考虑：大功率器件留出散热空间，远离热敏感元件。
  - 机械约束：避开安装孔、外壳边缘。
布线（Routing）
- 目标：连接所有电气网络。
- 规则：
  - 线宽与电流：根据电流大小计算线宽（例：1A电流需≥0.5mm）。
  - 信号完整性：
  - 高速信号（如USB、HDMI）需等长布线、阻抗匹配。
  - 避免直角走线（用45°或圆弧减少反射）。
  - 电源分层：大电流电源用宽线或铺铜，避免与敏感信号平行。
铺铜（Copper Pour）
- 目标：增加接地层、减少噪声。
- 规则：
  - 整板铺地铜，提高抗干扰能力。
  - 高频区域需避免形成闭合环路（用开槽或分割平面）。
设计规则检查（DRC）
- 目标：验证是否符合生产要求。
- 规则：设置软件DRC参数：
  - 最小线宽/线距（如6mil/6mil）。
  - 孔径与焊盘比例（防止钻孔开裂）。
  - 丝印与焊盘间距（避免重叠）。
丝印与标注（Silkscreen）
- 目标：添加元件标识、方向、版本号。
- 规则：文字清晰（推荐≥1mm高度），避开焊盘。
生成生产文件（Gerber & Drill）
- 目标：输出制造商所需文件。
- 规则：
  - 包含所有层（布线层、丝印层、钻孔图）。
  - 提供IPC网表核对连通性。

二、关键设计规则总结

类别	规则要点
电气规则	- 电源/地线宽度 > 信号线 - 高频信号阻抗控制（50Ω/100Ω差分） - 避免天线效应（悬空走线）
EMC/EMI规则	- 敏感信号远离时钟源 - 关键信号包地处理 - 屏蔽罩接地点均匀分布
热管理规则	- 大功率元件加散热通孔（Via） - 热敏感元件远离发热源
生产工艺规则	- 线宽/线距 ≥ 厂家能力（常规≥4mil） - 焊盘与钻孔比例≥1.8（防止破孔）
DFM（可制造性）	- 元件间距≥0.3mm（贴片机要求） - 标记板边工艺边（≥3mm）