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PCB優(yōu)化設計

上世紀90年代中期由美國提出的，國外一般稱為DFx。DFx是基于并行設計的思想，在產品首次設計時就考慮制造和測試過程中的工藝要求，并在設計階段進行解決，從而實現(xiàn)設計到制造一次性成功的目標。優(yōu)化設計應貫穿于整個設計過程，而非最終出圖前。優(yōu)化設計，包括可制造性設計 (；可測試/可分析設計；可組裝設計(Design for Assembly, DFA)；可環(huán)保設計; 為PCB可制造性設計；可周轉性設計; 可靠性設計; 為成本而設計，國內一般都統(tǒng)稱為可制造性設計。這種設計概念及設計方法可縮短產品投放市場的時間、降低制造成本、提高產量和產品質量。

PCB設計中的常見不良現(xiàn)象

• • 導致設備無法貼裝的原因：PCB缺少工藝邊或工藝邊設計不合理。
• PCB缺少定位孔，定位孔位置不正確，設備不能準確、牢固的定位。
• 缺少Mark點，Mark點設計不規(guī)范，造成機器識別困難。
• 螺絲孔金屬化，焊盤設計不合理。
• PCB焊盤尺寸設計錯誤。
• 焊盤上有過孔或焊盤與過孔距離太近。
• 測試點過小，測試點放在元件下面或距離元件太近。
• 絲印或阻焊在焊盤、測試點上，位號或極性標志缺失，位號顛倒，字符過大或過小等。
• 元件之間的距離放置不規(guī)范，可維修性差。
• IC焊盤設計不規(guī)范。
• PCB拼板設計不合理。
• 采用波峰焊接工藝的IC及Connector缺少導錫焊盤，導致焊接后短路。
• 元件的排布不符合相應的工藝要求。
  

造成PCB設計不良的原因主要有以下幾點：

1. 由于設計人員對SMT工藝、設備及可制造性設計不熟悉；
2. 企業(yè)缺乏相應的設計規(guī)范；
3. 在產品的設計過程中沒有工藝人員參與，缺乏DFM評審；
4. 管理和制度方面的問題。

為了有效的解決這個問題，進行PCB優(yōu)化設計是非常必要的。

元器件布局設計

元器件的布局是按照原理圖的要求和元器件的封裝，將元器件整齊、美觀的排列在PCB上，滿足工藝性、檢測、維修等方面的要求，并符合電路功能和性能要求。進行元器件布局設計時要做到工藝流程最少，工藝性最佳。元器件布局設計的基本原則如下：

• 元器件的排布均勻，盡可能做到同類元器件按相同的方向排列，相同功能的模塊集中在一起布置；相同結構電路部分應盡可能采取對稱布局。
• 元器件布局遵照“先難后易，先大后小”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件應當優(yōu)先布局，其他元器件圍繞它來進行布局。
• 有相互連線的元器件應靠近排列，以保證走線距離最短，有利于提高布線密度。
• 縮短高頻元器件之間的連線，減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件應隔離或屏蔽。
• 對于熱敏感元器件(除溫度檢測元件)，布線時應遠離發(fā)熱量大的元器件。發(fā)熱元件一般應均勻分布，排布在通風、散熱良好的位置，以利于單板和整機的散熱。
• 強信號和弱信號、高電壓信號和弱電壓信號要完全分開；模擬信號和數(shù)字信號分開；高頻信號與低頻信號分開；高頻元器件的間隔要充分。
• 熱容量大的元器件排布不宜過于集中，以免局部溫度低造成焊接不良。
• 對于電位器、可調電感等可調元器件的布局應考慮整機的結構要求。若在機內調節(jié)，應放在PCB上方便于調節(jié)的地方；若在機外調節(jié)，其位置要與調節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應。
• 元器件的排列要便于調試和維修，QFP、BGA、PLCC等器件周圍要留有一定的維修空間。
• 高大、貴重元器件不要放在PCB邊緣或靠近插件、貼裝孔、槽、V-CUT等高應力集中區(qū)，減少開裂或裂紋。
• 要考慮插座、接頭等元器件之間是否干涉，與結構設計是否矛盾。
• 同類型的插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向放置。同類型的有極性插裝元器件盡量在X或Y方向上保持一致，便于生產和檢驗，同一塊板最多允許2個方向。

PCB布線優(yōu)化設計

布線是按照原理圖和導線表布設PCB導線，布線優(yōu)化設計的一般原則如下：

1. 密度優(yōu)先原則：從PCB上連接關系最復雜的器件著手布線，從PCB上連線最密集的區(qū)域開始布線。
2. 核心優(yōu)先原則：例如 DDR、RAM等核心部分應優(yōu)先布線，類似信號傳輸線應提供專層、電源、地回路。其他次要信號要顧全整體，不可以和關鍵信號想抵觸。
3. 關鍵信號線優(yōu)先原則：電源、模擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關鍵信號優(yōu)先布線。
4. 布線層數(shù)選擇原則：在滿足使用要求的前提下，選擇布線的順序優(yōu)先為單層布線，其次為雙層布線，最后是多層布線。