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先有一些基本PCB概念，再開(kāi)始進(jìn)行軟件上教學(xué)。首先要有個(gè)觀念，PCB談的是制作工藝，不是電路設(shè)計(jì)。所以即使你不太懂什么叫電路設(shè)計(jì)，只要確定有一個(gè)可正常工作的電路圖 ，基本上也就可以做出一個(gè)PCB板。你也可以做出你自己的PCB板，只要你掌握了一些的Design Rule。

 

至于如何確定這是一個(gè)可以"工作" 的電路圖? 你可以先用洞洞板手焊驗(yàn)證一下電路或用面包板插一插，先確定一下這是可工作的...Layout PCB時(shí)，IC零件再選擇SMD的版本)

 

要完成一個(gè)PCB電路板，基本上可分為主要三個(gè)階段， 第一個(gè)階段電路圖繪制，第二個(gè)階段電路布局，第三階段為建立BOM表，然后進(jìn)行備料及手焊樣品。

 

若你的PCB 需要layout到4層板以上或者高速，RF，天線這種高頻的東西，這已經(jīng)屬pro專(zhuān)業(yè)等級(jí)了，沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)家指導(dǎo)并不容易，再加上你沒(méi)有太多量測(cè)儀器，有些也不太可能自己做，這已經(jīng)是另一個(gè)level了，建議找具相關(guān)設(shè)計(jì)專(zhuān)長(zhǎng)領(lǐng)域的Layout House 代工，因?yàn)榭赡芎罄m(xù)還有EMI，F(xiàn)CC，CE，NCC規(guī)范要過(guò)。

 

階段1: 電路圖繪制

這是電路圖繪制階段

 

電路繪圖的流程

 

繪制電路圖--> 對(duì)元件進(jìn)行編號(hào)(Annotate the component ) -->執(zhí)行DRC --> 產(chǎn)生Netlist檔案。

 

1、依照參考電路進(jìn)行電路圖繪制，將每一個(gè)電路元件 (component ) ，完成其連線. 即Schematic symbol的連線圖。

 

2、元件進(jìn)行編號(hào)(Annotate the component ): 加入的每一個(gè)電路元件，包含IC或被動(dòng)零件，都是沒(méi)有編號(hào)過(guò)的，所以要從新給予編號(hào). U?，U? --> U1，U2. R? R? R? --> R1，R2，R3

 

3、執(zhí)行DRC: 即執(zhí)行 Design Rule Check，如可能有元件pin沒(méi)有連接線 (這個(gè)要放"x"，No Connect)，或線路這一端找不到另一端的命稱(chēng)? 或...

 

4、產(chǎn)生Netlist檔案: Netlist檔案，是為了給PCB Layout軟件讀的。有了Netlist，Layout 軟件才知道每一個(gè)元件的線路連接關(guān)系，更重要的是，每一個(gè)元件的Footprint。Netlist 要能正確產(chǎn)生，必須要把電路圖上每一個(gè)component (Schematic symbol) 關(guān)聯(lián)到一個(gè)Footprint實(shí)體 。 Footprint 就是元件的輪廓(contour) ，尺寸，外型，如IC的封裝樣式，連接器的外型等。如SOP8，SOP-24，0805，0604，0402，..

 

Note: 一個(gè)Schematic symbol可以對(duì)到多個(gè)Footprint ，如同一顆IC，可以有多種不同的封裝樣式，BGA，PLCC，TQFP，SOP，SSOP等。Schematic symbol 就只是一個(gè)電路符號(hào)，PCB已經(jīng)是到了實(shí)際生產(chǎn)端，要能實(shí)際焊接。 footprint不對(duì)，PCB板做出了，IC元件上不了。所以你備了什么料，footprint 就得是什么。通常Layout設(shè)計(jì)軟件都會(huì)有footprint library，讓你挑，如果沒(méi)有你要自己產(chǎn)生這個(gè)footprint，尺寸很重要，所以你要有IC的DataBook才好做。

 

Note: 若你要的Schematic symbol，library找不到，也必須自己來(lái)做，也就是加入一個(gè)新的symbol 到component library。

把電路圖上每一個(gè)component (Schematic symbol) 關(guān)聯(lián)到一個(gè)Footprint實(shí)體
 

miniUSB 連接器的Footprint

 

階段2: 開(kāi)始進(jìn)行PCB Layout 

 

PCB Layout 流程

 

載入Netlist--> 將footprint擺放位置 (Placement) --> Routing (走線) --> 對(duì)Ground產(chǎn)生銅面(鋪銅)---> 執(zhí)行DRC -->產(chǎn)生Gerber檔案。

 

將footprint擺放位置 (Placement): 將netlist載入后，電路圖上的元件都會(huì)呈現(xiàn)，并且有 ratsnest。ratsnest是用描述電路圖上元間彼此間的"線"連接關(guān)系。這里的"線"是virtual wire 只是知道連線關(guān)系 ，之后對(duì)這些線進(jìn)行實(shí)際routing 布線，也就是繪制Track。track 是實(shí)際的線， 所以就會(huì)有線寬的問(wèn)題， 電流愈大的線， 線寬要設(shè)比較大。 例如: Track width : 0.2mm 可走0.5A; 0，5mm : 1.25A

 

進(jìn)行Layout 之前，要在Edge.cut這一層設(shè)定PCB outline 板框大小，元件就只能放在這范圍里面。

 

另外也要描述Copper layer 的層數(shù)，如雙層板及四層板，六層板，所謂幾層板指的就是copper 層的數(shù)量，copper數(shù)愈多當(dāng)然可以走線的平面就愈多。 

 

設(shè)定一些設(shè)計(jì)規(guī)則: 如最小Track Width，Clearance ，Via Diameter，Drill size。另外就是設(shè)定各種幾種布線會(huì)用到的Track width，Via Size.

Note: Clearance: track，pad，via都會(huì)有凈空空間，Clearance即extra space outside the border

Note: width 單位通常用 mm (Millimeter)或 mil。mil是千分之一英吋inch. 1 mil=0.00254 cm。

2.54mm=0.1 inches

所以40mil約等于1mm; 10 mil 約等于0.25mm

要描述Copper layer 的層數(shù); 此圖為copper layer為2
 

 

Via:

Via 指的就是鉆孔這件事。電路板是由一層層的copper迭出來(lái)的，而不同電路copper層之間的連通靠的就是via。當(dāng)你布線時(shí)，元件間的走線會(huì)需要從TOP層走到Bottom 層(或稱(chēng) Front 層走到Back層)，就會(huì)須要鉆孔。

 

Plated-thru Hole: 指的是孔壁上有鍍銅

copper 之間透過(guò)Via 來(lái)連接。
 

不同的Via型式:

 

* Through Via (Through Hole) 指的是要打穿的孔(貫孔)。從PCB8外觀看的到。

* Blind Via (buried via): 在多層板中，線路連接在只在中間的幾層而非全部。依據(jù)穿透的型式又區(qū)分為盲孔(Blind hole)及埋孔(Buried hole)。

* 另一種via為NPTH (non-plated through hole) ，它是Through-Hole 但孔壁沒(méi)有鍍銅(Non-plated)，主要是用在機(jī)構(gòu)上的螺絲鎖孔。

 

Via 參數(shù):  通常會(huì)描述Via的直徑及Drill size。Drill size指的是鉆孔口徑的大小。

 

Pad錫墊其實(shí)分好多種:

1、Through hole pad: DIP元件使用的Pad (有鉆孔) 

2、SMD pad: SMD元件使用的Pad(不用鉆孔) 

3、Anti pad(絕緣錫墊 )：用于隔離孔與內(nèi)層電器連接圍繞在孔周?chē)母綦x環(huán).如果孔在內(nèi)層中不需要線路連接，就需Anti pad要來(lái)隔離.其內(nèi)徑當(dāng)然要大于孔的外徑.

 

Copper zone:

就是指在PCB鋪銅 (Copper Pour) 一般PCB在電路設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常需要鋪設(shè)大面積的銅箔來(lái)當(dāng)作電源(Vcc、Vdd或Vss)與接地(GND，Ground)之用。F.Cu及B.Cu都可以鋪.

 

Thermal relief Pad:

copper zone所連接的pad，會(huì)有設(shè)定Thermal relief 的需要。由于pad 連接(接觸)大面積的銅箔 (copper plane) 會(huì)增加散熱的速度，導(dǎo)致該pad需要升溫才能容易焊上，這會(huì)很容易造成空焊或冷焊的情況。所以解決方去　就是pad 仍然可以連接到銅箔，但必須減少其接觸的面積。隔離環(huán)修改為輪輻狀，用以將隔離環(huán)的內(nèi)部的銅連接到隔離環(huán)的外部。

TOP層鋪鋪的狀態(tài)，到下方排pad為GND，連接GND Copper zone 都是設(shè)定Thermal relief Pad
 

 

一般F.Cu及B.Cu 都會(huì)同時(shí)鋪 Copper zone for GND，所以也都會(huì)設(shè)定Thermal relief Pad 

 

第三階段: 建立BOM表，進(jìn)行備料及手焊樣品。

建立BOM表以進(jìn)行后續(xù)的備料及手焊第一版的Sample。透過(guò)產(chǎn)測(cè)程式，確認(rèn)功能無(wú)誤，這就是第一片Engineer Sample。

 

經(jīng)客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品規(guī)格及功能驗(yàn)證通過(guò)(承認(rèn)Acknowledgment)后，才會(huì)進(jìn)行試產(chǎn) Pilot run (注1)，然后才是進(jìn)入MP (Mass Production)量產(chǎn)階段。

 

試產(chǎn) Pilot run 可交由加工廠，由機(jī)臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行SMD/DIP零件焊接，這就是PCBA (PCB Assembly)

 

注1: Pilot run  : 是用來(lái)評(píng)估產(chǎn)品的成熟度是否可進(jìn)入正式大量生產(chǎn)的生產(chǎn)階段。

手焊 PCB Sample