【圖文】工程師必須要知道的12個PCB設計原則

今天給大家分享：工程師必須知道的 12 個PCB設計原則

1、控制走線長度

控制走線的長度，顧名思義，就是短走線的規則，PCB 設計時應控制走線長度盡可能短，以免因走線過長而引入不必要的干擾。

特別是對于一些重要的信號線，例如時鐘信號走線，一定要將其振蕩器放置得離器件非常近。在驅動多個設備的情況下，應根據具體情況確定網絡拓撲。

控制走線長度

2、盡量避免形成自環走線

PCB 設計時，要注意信號線在不同層間形成自環路，特別是在多層板布線時，信號線在層間走線，形成自環路的機會較大，自環路會造成輻射干擾。

盡量避免形成自環走線

3、最小接地環路原則

接地環路最小規則，即信號線及其環路形成盡可能小的環路面積，環路面積越小，對外輻射越少，受到外界的干擾也越少。

對于這個規則，在地平面劃分時，要考慮到地平面和重要信號線的分布，防止地平面開槽等帶來的問題。

在雙層板設計中，在為電源留出足夠空間的情況下，留下的部分應填充參考地，并添加一些必要的過孔以有效連接兩側信號，盡量使用地隔離對于一些關鍵信號，對于一些頻率較高的設計，需要特別考慮其地平面信號環路問題，建議采用多層板為宜。

最小接地環路原則

4、高速信號屏蔽設計

相應的接地環路規則，其實也是為了盡量減少信號環路面積，多用于一些比較重要的信號，比如時鐘信號、同步信號。

對于一些特別重要、特別高頻的信號，應考慮采用銅軸電纜的屏蔽結構設計，即布上的線上下左右與地線隔離，同時還要考慮如何有效地讓屏蔽層接地并與地線隔離。實際地平面有效結合。

高速信號屏蔽設計

5、避免“天線效應”

一般不允許一端懸空布線，主要是為了避免“天線效應”，減少不必要的干擾輻射和接收，否則，可能會帶來不可預測的結果。

6、倒角規則

PCB 設計應避免產生尖角和直角，產生不必要的輻射，同時工藝性能也不好。所有線與線的角度應≥135°。

倒角規則

7、避免不同電源層重疊

不同電源層在空間上要避免重疊，主要是為了減少不同電源之間的干擾，特別是一些電壓差異很大的電源之間，電源平面重疊的問題必須盡量避免，難以避免時可以考慮間隔地面層。

避免不同電源層重疊

8、避免過孔距離 SMT焊盤太近

如果過孔沒有油塞孔，在布局時很容易將過孔打的太靠近SMT焊盤，這會導致 SMT 焊盤回流時焊料通過過孔流到 PCB 的另一面，造成SMT焊料不足導致虛焊等問題。

一般建議過孔邊緣與 SMT 焊盤的距離大于 25mil，并在過孔上涂油。

9、不要將比 SMT 焊盤寬的走線直接拉入焊盤中

如果走線比焊盤大的話，SMT焊盤的窗口面積一般會擴大超過焊盤的尺寸，這就會導致原來 SMT 焊盤窗口的露銅部分在走線上擴大，這意味著，如果回流焊時焊盤上的焊錫膏稍微不足，就會存在虛焊風險，如下所示：

不要將比 SMT 焊盤寬的走線直接拉入焊盤中

另外，使用比焊盤大或者比焊盤稍小的走線也可以避免焊接時散熱過度的問題。

10、不要將元件放置得太靠近板邊緣

在 PCB 的組裝和焊接階段，PCB 會在各個工藝區域來回傳送，比如錫膏，傳送到貼片機，然后傳送到回流焊機進行焊接，所以我們在設計 PCB 時，板上必須至少有一對面在另一面為傳送帶留出足夠的空間，即工藝邊。

工藝邊的寬度不小于3mm，長度不小于50mm。工藝邊的范圍內元件和引線之間不能有干擾，否則會影響 PCB 板的正常傳輸。

如果 PCB 板的布局不能滿足，可以采用單獨增加 3mm工藝邊或面板的方法。（注：SMT元件不可能在工藝板 兩側距離板邊 5mm 以內放置，這樣方便回流焊。）當然，如果你的 PCB 上的元件是手工焊接的，你就不需要通過傳送帶時，可以忽略。

不要將元件放置得太靠近板邊緣

如果采用拼版，元件應與 V 形切口或郵票孔的邊緣保持安全距離，以避免在板分離過程中損壞元件或對焊盤造成應力損壞。

對于需要機器自動分板的 PCB，要求 V-CUT 線兩側（Top和Bottom面）各保留不少于1mm的器件禁區，以避免自動分板時損壞器件。

V-CUT 線兩側（Top和Bottom面）各保留不少于1mm的器件禁區

同時，還需要考慮自動分板機刀片的結構。距單板登機區 5mm 范圍內，不允許布放高度高于 25mm 的器件。

自動分板機刀片：不允許布放高度高于 25mm 的器件

采用 V-CUT 設計時，需要綜合考慮以上兩項，以較嚴格者為準。確保V-CUT過程中不會損壞元件，并且方便 PCB 分離。

如果拼版通過郵票孔連接，則組件距離郵票孔板邊緣應大于 100mil。

組件距離郵票孔板邊緣應大于 100mil

11、阻焊開窗尺寸盡量保持統一

我們知道 PCB 封裝焊盤需要在阻焊層中開孔。阻焊開口意味著焊盤區域不能被綠色阻焊覆蓋。為了保護PCB電路在焊接時不被氧化和短路，我們的 PCB 外層通常會覆蓋一層阻焊層。常用的阻焊劑是綠油（當然也有黑、紅、黃、藍等油）。

但焊盤上不能涂綠油，以免焊上錫。為了避免阻焊層因工藝公差而作用在焊盤上，從而影響焊盤的可焊性，我們一般會設計比焊盤更大的阻焊層開口面積，一般擴大0.1毫米（4mil），當然也可以不擴大，使阻焊開口面積與焊盤尺寸相同，工廠統一為你處理。

但這要求在制作 PCB 封裝時，阻焊開口的尺寸必須相同，例如與焊盤尺寸一樣大，或者比焊盤尺寸大0.1mm。如果有一些外部膨脹0.05mm的和一些0.1mm的外擴，工廠處理起來會比較困難。

阻焊開窗尺寸盡量保持統一

12、減少 EMI 干擾

每個 PCB 都可能受到 EMI 的影響或成為干擾源。作為工程設計，在在進行PCB 布局時需要非常注意：

• 增加高頻走線與低頻或模擬走線之間的間隙。

• 最大限度地減少高速信號的返回路徑并確保它們不會跨越分割平面。較小的電流環路可降低 EMI 輻射的強度。

• 高速差分信號應并排走線且長度相等，否則會抵消差分對的噪聲抑制特性。

• 避免在高速走線上使用過孔，因為它們可能會導致 EMI 發射。