PCB布线设计是硬件电路设计的核心环节，需兼顾电气性能、可靠性、EMC和生产工艺等多方面要求。以下是主要设计原则和要求的系统性总结：

一、核心设计原则

1. 信号完整性优先

   • 高速信号（时钟、差分对、DDR等）优先布短而直的走线，避免锐角和直角（推荐45°角/圆弧转角）
   • 关键信号（如时钟线）与噪声源（电源/电机驱动）保持3倍线宽以上间距
   • 阻抗匹配：高速信号严格按层叠计算线宽（如USB差分对90Ω，HDMI 100Ω）

2. 电源与地系统优化

   • 电源树分层：高电流路径独立分层（如用内电层），避免与信号层交叉
   • 减小回路面积：关键IC旁就近放置去耦电容（0.1μF+10μF组合）
   • 地平面完整性：避免分割地平面，数字/模拟地单点连接

3. EMC/EMI控制

   • 3W原则：相邻信号线中心距≥3倍线宽以减小串扰
   • 包地处理：敏感信号两侧敷设地线并打地过孔（每λ/10距离一个过孔）
   • 边缘防护：板边20mil内铺地并加屏蔽过孔带

二、关键布线规则

1. 分层策略

2. 线宽与间距

• 电流承载能力：

  线宽(mil) ≥ (电流(A) / K) ^ (1/C)   // K=0.024 (外层), 0.048 (内层); C=0.44

  (例：1A电流需外层线宽≥15mil)

• 最小间距：
  • 常规信号：≥4mil (量产工艺下限)
  • 高压信号：按IPC-2221标准计算（如50V需≥8mil）

3. 特殊信号处理

• 差分对：
  • 等长控制：长度差≤5mil (如PCIe) / 50mil（如USB2.0）
  • 对称布线：避免参考平面不连续
• 高频信号：
  • 避免过孔（必要时用埋盲孔）
  • 参考层禁跨分割区

4. 过孔设计

• 类型选择：

  graph LR
  A[过孔类型] --> B[通孔]
  A --> C[盲孔]
  A --> D[埋孔]

• 参数要求：
  • 直径：外径/内径≥0.3（防止镀铜不均）
  • 数量限制：BGA区域过孔数≤焊盘数30%

三、DFM(可制造性)要求

1. 工艺边界

   • 线宽/间距 ≥ 厂商能力×1.2（如厂商4mil则设计用5mil）
   • 阻焊桥宽度≥3mil（防止焊盘连锡）

2. 焊盘处理

   • 散热焊盘：十字连接+过孔阵列（QFN底部需透气孔）
   • BGA出线：盘中孔(0.1mm) + 激光钻孔

3. 测试与调试

   • 关键网络预留测试点（直径≥30mil）
   • 高精度ADC旁预留接地焊盘（屏蔽罩安装位）

四、可靠性强化措施

• 热设计：
  • 铜箔载流余量≥50%
  • 高热器件（如LDO）铺Thermal Relief焊盘
• 机械强度：
  • 板角禁布元器件（分板应力区）
  • 连接器下方禁放过孔（防弯折断线）

五、认证标准参考

• 安规间距：IEC/UL 60950 (一次侧/二次侧≥6.4mm)
• 汽车电子：AEC-Q100（温度循环试验需无热应力断裂）

设计禁忌示例：
❌ 开关电源回路穿过敏感模拟区域
❌ DDR地址线长度偏差>200mil
❌ 晶振下方走高速信号线

实际设计中需用工具进行DRC（设计规则检查）、SI（信号完整性仿真）和热仿真验证。建议在Layout前建立规则约束文件（如Altium Designer的.Rule），并在投板前进行DFM专项审查。