PCB优化设计

上世纪90年代中期由美国提出的，国外一般称为DFx。DFx是基于并行设计的思想，在产品首次设计时就考虑制造和测试过程中的工艺要求，并在设计阶段进行解决，从而实现设计到制造一次性成功的目标。优化设计应贯穿于整个设计过程，而非最终出图前。优化设计，包括可制造性设计 (；可测试/可分析设计；可组装设计(Design for Assembly, DFA)；可环保设计; 为PCB可制造性设计；可周转性设计; 可靠性设计; 为成本而设计，国内一般都统称为可制造性设计。这种设计概念及设计方法可缩短产品投放市场的时间、降低制造成本、提高产量和产品质量。

PCB设计中的常见不良现象

• • 导致设备无法贴装的原因：PCB缺少工艺边或工艺边设计不合理。
• PCB缺少定位孔，定位孔位置不正确，设备不能准确、牢固的定位。
• 缺少Mark点，Mark点设计不规范，造成机器识别困难。
• 螺丝孔金属化，焊盘设计不合理。
• PCB焊盘尺寸设计错误。
• 焊盘上有过孔或焊盘与过孔距离太近。
• 测试点过小，测试点放在元件下面或距离元件太近。
• 丝印或阻焊在焊盘、测试点上，位号或极性标志缺失，位号颠倒，字符过大或过小等。
• 元件之间的距离放置不规范，可维修性差。
• IC焊盘设计不规范。
• PCB拼板设计不合理。
• 采用波峰焊接工艺的IC及Connector缺少导锡焊盘，导致焊接后短路。
• 元件的排布不符合相应的工艺要求。
  

造成PCB设计不良的原因主要有以下几点：

1. 由于设计人员对SMT工艺、设备及可制造性设计不熟悉；
2. 企业缺乏相应的设计规范；
3. 在产品的设计过程中没有工艺人员参与，缺乏DFM评审；
4. 管理和制度方面的问题。

为了有效的解决这个问题，进行PCB优化设计是非常必要的。

元器件布局设计

元器件的布局是按照原理图的要求和元器件的封装，将元器件整齐、美观的排列在PCB上，满足工艺性、检测、维修等方面的要求，并符合电路功能和性能要求。进行元器件布局设计时要做到工艺流程最少，工艺性最佳。元器件布局设计的基本原则如下：

• 元器件的排布均匀，尽可能做到同类元器件按相同的方向排列，相同功能的模块集中在一起布置；相同结构电路部分应尽可能采取对称布局。
• 元器件布局遵照“先难后易，先大后小”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局，其他元器件围绕它来进行布局。
• 有相互连线的元器件应靠近排列，以保证走线距离最短，有利于提高布线密度。
• 缩短高频元器件之间的连线，减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件应隔离或屏蔽。
• 对于热敏感元器件(除温度检测元件)，布线时应远离发热量大的元器件。发热元件一般应均匀分布，排布在通风、散热良好的位置，以利于单板和整机的散热。
• 强信号和弱信号、高电压信号和弱电压信号要完全分开；模拟信号和数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。
• 热容量大的元器件排布不宜过于集中，以免局部温度低造成焊接不良。
• 对于电位器、可调电感等可调元器件的布局应考虑整机的结构要求。若在机内调节，应放在PCB上方便于调节的地方；若在机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
• 元器件的排列要便于调试和维修，QFP、BGA、PLCC等器件周围要留有一定的维修空间。
• 高大、贵重元器件不要放在PCB边缘或靠近插件、贴装孔、槽、V-CUT等高应力集中区，减少开裂或裂纹。
• 要考虑插座、接头等元器件之间是否干涉，与结构设计是否矛盾。
• 同类型的插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同类型的有极性插装元器件尽量在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验，同一块板最多允许2个方向。

PCB布线优化设计

布线是按照原理图和导线表布设PCB导线，布线优化设计的一般原则如下：

1. 密度优先原则：从PCB上连接关系最复杂的器件着手布线，从PCB上连线最密集的区域开始布线。
2. 核心优先原则：例如 DDR、RAM等核心部分应优先布线，类似信号传输线应提供专层、电源、地回路。其他次要信号要顾全整体，不可以和关键信号想抵触。
3. 关键信号线优先原则：电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。
4. 布线层数选择原则：在满足使用要求的前提下，选择布线的顺序优先为单层布线，其次为双层布线，最后是多层布线。