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好的PCB设计工程师需要掌握哪些知识?

发布时间 :2021-01-05 17:39 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCB设计部
深圳宏力捷电子是拥有平均超过10年工作经验的PCB设计团队,能熟练运用市场主流PCB设计软件,专业高效沟通保证PCB设计进度,助您早一步抢占市场先机的专业PCB设计公司,接下来为大家介绍好的PCB设计工程师需要掌握哪些知识。
 
好的PCB设计工程师需要掌握的知识体系比较广泛,涵盖电气理论、元器件性能、数字电路与模拟电路、PCBA加工工艺制程及DFM可制造性理论、焊接实践操作、原理图绘制与Layout、单片机程序逻辑及基本原理等。
 
深圳PCB设计公司
 
1、如果设计的电路系统中包含FPGA器件,则在绘制原理图前必需使用Quartus II软件对管脚分配进行验证。(FPGA中某些特殊的管脚是不能用作普通IO的)。
 
2、4层板从上到下依次为:信号平面层、地、电源、信号平面层;6层板从上到下依次为:信号平面层、地、信号内电层、信号内电层、电源、信号平面层。6层以上板(优点是:防干扰辐射),优先选择内电层走线,走不开选择平面层,禁止从地或电源层走线(原因:会分割电源层,产生寄生效应)。
 
3、多电源系统的布线:如FPGA+DSP系统做6层板,一般至少会有3.3V+1.2V+1.8V+5V。
 
3.3V一般是主电源,直接铺电源层,通过过孔很容易布通全局电源网络;
 
5V一般可能是电源输入,只需要在一小块区域内铺铜。且尽量粗。
 
1.2V和1.8V是内核电源(如果直接采用线连的方式会在面临BGA器件时遇到很大困难),布局时尽量将1.2V与1.8V分开,并让1.2V或1.8V内相连的元件布局在紧凑的区域,使用铜皮的方式连接
 
总之,因为电源网络遍布整个PCB,如果采用走线的方式会很复杂而且会绕很远,使用铺铜皮的方法是一种很好的选择!
 
4、邻层之间走线采用交叉方式:既可减少并行导线之间的电磁干扰,又方便走线。
 
5、模拟数字要隔离,怎么个隔离法?布局时将用于模拟信号的器件与数字信号的器件分开,然后从AD芯片中间一刀切!
 
模拟信号铺模拟地,模拟地/模拟电源与数字电源通过电感/磁珠单点连接。
 
6、基于PCB设计软件的PCB设计也可看做是一种软件开发过程,软件工程最注重“迭代开发”的思想,减少PCB错误的概率。
 
(1) 原理图检查,尤其注意器件的电源和地(电源和地是系统的血脉,不能有丝毫疏忽);
(2) PCB封装绘制(确认原理图中的管脚是否有误);
(3) PCB封装尺寸逐一确认后,添加验证标签,添加到本次设计封装库;
(4) 导入网表,边布局边调整原理图中信号顺序(布局后不能再使用OrCAD的元件自动编号功能)。
 
深圳PCB设计公司.
 

在具体的PCB设计过程中,需要掌握的基础知识包含:

 
1、前期准备
包括准备元件库和原理图。在进行PCB设计之前,首先要准备好原理图SCH元件库和PCB元件封装库。
 
PCB元件封装库最好是工程师根据所选器件的标准尺寸资料建立。原则上先建立PC的元件封装库,再建立原理图SCH元件库。
 
PCB元件封装库要求较高,它直接影响PCB的安装;原理图SCH元件库要求相对宽松,但要注意定义好管脚属性和与PCB元件封装库的对应关系。
 
2、PCB结构设计
 
根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,在PCB设计环境下绘制PCB板框,并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。
 
充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。
 
3、PCB布局设计
 
布局设计即是在PCB板框内按照设计要求摆放器件。在原理图工具中生成网络表(Design→CreateNetlist),之后在PCB软件中导入网络表(Design→ImportNetlist)。网络表导入成功后会存在于软件后台,通过Placement操作可以将所有器件调出、各管脚之间有飞线提示连接,这时就可以对器件进行布局设计了。
 
PCB布局设计是PCB整个设计流程中的首个重要工序,越复杂的PCB板,布局的好坏越能直接影响到后期布线的实现难易程度。
 
布局设计依靠电路板设计师的电路基础功底与设计经验丰富程度,对电路板设计师属于较高级别的要求。初级电路板设计师经验尚浅、适合小模块布局设计或整板难度较低的PCB布局设计任务。
 
4、PCB布线设计
 
PCB布线设计是整个PCB设计中工作量最大的工序,直接影响着PCB板的性能好坏。
 
在PCB的设计过程中,布线一般有三种境界:
 
首先是布通,这是PCB设计的最基本的入门要求;
 
其次是电气性能的满足,这是衡量一块PCB板是否合格的标准,在线路布通之后,认真调整布线、使其能达到最佳的电气性能;
 
再次是整齐美观,杂乱无章的布线、即使电气性能过关也会给后期改板优化及测试与维修带来极大不便,布线要求整齐划一,不能纵横交错毫无章法。
 
5、布线优化及丝印摆放
 
“PCB设计没有最好、只有更好”,“PCB设计是一门缺陷的艺术”,这主要是因为PCB设计要实现硬件各方面的设计需求,而个别需求之间可能是冲突的、鱼与熊掌不可兼得。
 
例如:某个PCB设计项目经过电路板设计师评估需要设计成6层板,但是产品硬件出于成本考虑、要求必须设计为4层板,那么只能牺牲掉信号屏蔽地层、从而导致相邻布线层之间的信号串扰增加、信号质量会降低。
 
一般设计的经验是:优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。PCB布线优化完成后,需要进行后处理,首要处理的是PCB板面的丝印标识,设计时底层的丝印字符需要做镜像处理,以免与顶层丝印混淆。
 
6、网络DRC检查及结构检查
 
质量控制是PCB设计流程的重要组成部分,一般的质量控制手段包括:设计自检、设计互检、专家评审会议、专项检查等。
 
原理图和结构要素图是最基本的设计要求,网络DRC检查和结构检查就是分别确认PCB设计满足原理图网表和结构要素图两项输入条件。
 
一般电路板设计师都会有自己积累的设计质量检查Checklist,其中的条目部分来源于公司或部门的规范、另一部分来源于自身的经验总结。专项检查包括设计的Valor检查及DFM检查,这两部分内容关注的是PCB设计输出后端加工光绘文件。
 
7、PCB制板
 
在PCB正式加工制板之前,电路板设计师需要与PCB甲供板厂的PE进行沟通,答复厂家关于PCB板加工的确认问题。
 
这其中包括但不限于:PCB板材型号的选择、线路层线宽线距的调整、阻抗控制的调整、PCB层叠厚度的调整、表面处理加工工艺、孔径公差控制与交付标准等。
 
深圳PCB设计打样

 

深圳宏力捷PCB设计能力

最高信号设计速率:10Gbps CML差分信号;
最高PCB设计层数:40层;
最小线宽:2.4mil;
最小线间距:2.4mil;
最小BGA PIN 间距:0.4mm;
最小机械孔直径:6mil;
最小激光钻孔直径:4mil;
最大PIN数目:;63000+
最大元件数目:3600;
最多BGA数目:48+。

 

PCB设计服务流程

1. 客户提供原理图咨询PCB设计;
2. 根据原理图以及客户设计要求评估报价;
3. 客户确认报价,签订合同,预付项目定金;
4. 收到预付款,安排工程师设计;
5. 设计完成后,提供文件截图给客户确认;
6. 客户确认OK,结清余款,提供PCB设计资料。


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