怎樣才算是一名合格的PCB設(shè)計師

Pcbbar

我是一名PCB 設(shè)計師，接觸過的 PCB 設(shè)計產(chǎn)品主要有：射頻功放產(chǎn)品、通信直放站產(chǎn)品、航天電子產(chǎn)品、醫(yī)療機械電子產(chǎn)品、視頻 DVD 產(chǎn)品、音頻 MP3 產(chǎn)品、安防監(jiān)控產(chǎn)品等等。因此我從我所站的角度對此話題談談我的一些想法，說的不好，請大家多多包涵。

1）軟件操作

    俗話說“吃飯用碗筷”。軟件猶如我們的碗筷。軟件雖說只是一個工具，但如果一名設(shè)計師連自己的工具都掌握不熟練的話，何談優(yōu)秀設(shè)計。故，軟件對于  一名設(shè)計師來說是至關(guān)重要的。又有人會問，軟件操作到什么樣的程度才算是熟練掌握呢？故名思議“熟能生巧”，這話無可爭議。對于軟件上面的一些常用操作命令、高級操作技巧要精通。常用操作命令只是能保證設(shè)計師能完成設(shè)計任務；而高級操作技巧則是用短時間完成相同的操作。舉個例子：就拿 Altium designer 軟件來說。FPGA 管腳調(diào)整操作。一般命令是先改原理圖再導入到 PCB，使之對應；而對于該操作的高級技巧操作則是改 PCB 后反導原理圖使之對應。相同模塊布局布線操作。一般的命令是對每個相同模塊分別布局布線；而高級技巧則是先做好一個模塊后，直接復用即可。兩者相比之下，達到同樣的效果，但所花的時  間則是不一樣的。后者有著事半功倍的效果。

2）工藝知識

    其目的是：規(guī)范產(chǎn)品的 PCB 工藝設(shè)計，規(guī)定PCB 工藝設(shè)計的相關(guān)參數(shù)，使得PCB 的設(shè)計滿足可生產(chǎn)性、可測試性、安規(guī)、emc  等技術(shù)規(guī)范要求。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，構(gòu)建產(chǎn)品的工藝、技術(shù)、質(zhì)量、成本優(yōu)勢。

作為一名設(shè)計師，需要掌握哪些相關(guān)工藝知識呢？

對自己設(shè)計的PCB 板進行疊層。每個 PCB 板都是有相關(guān)疊層信息的。在疊層前需要了解生產(chǎn)工藝，即印制板生產(chǎn)的基本流程、業(yè)界印制板加工商的加工能力、加工成本等等。印制板生產(chǎn)的基本流程,是每個設(shè)計是都需要了解的。如果一個設(shè)計師不了解  制板流程，那也可以說這名設(shè)計師無法正確的驗收自己的 PCB 板。業(yè)界制板的加工能力也是每個設(shè)計師必須掌握的。如果設(shè)計出來的產(chǎn)品超出了制板商的加工能力，無法生產(chǎn)，再有利的產(chǎn)品也是徒勞。加工成本問題也是設(shè)計師需要了解的， 每個企業(yè)產(chǎn)品最終的目的無非是保證性能的前提下，以最少的成本達到理想的目標。

在掌握以上知識后，接下來開始疊層。疊層需要掌握些什么知識呢？

a、PCB 板厚的計算。PCB 板總厚度=基材厚度+銅薄厚度+沉銅厚度+絲印厚度+綠油厚度。不能疊出來的厚度超過要求完成后的 PCB 厚度。當然了，這些參數(shù)部分可以在板材的數(shù)據(jù)手冊上面可以找到。當然還有一些是要看你以什么標準來 加工了，民用品一般是按IPC 標準來執(zhí)行的。IPC 標準又分為 3 個等級。選擇不同的等級，這些參數(shù)加工控制又是不一樣的。

b、阻抗計算。掌握一個阻抗計算軟件，比如 Polar Si8000 軟件。阻抗計算需要的條件：板厚、（層數(shù)、信號層數(shù)、平面層數(shù)）、基板材料、表面工藝、阻抗值、 阻抗公差、銅厚、檢驗標準。影響阻抗的因素有：介質(zhì)厚度、介電常數(shù)、殘銅率、 銅厚、線寬、線距、阻焊厚度。介質(zhì)厚度、線距越大阻抗值越大；介電常數(shù)、銅 厚、線寬、阻焊厚度越大阻抗值越小。當然，信號層與平面層也是有要求的。一 般情況下需要滿足，對稱性；阻抗連續(xù)性；元件下面為地層（第二層或倒數(shù)第二層）；電源和地緊耦合；信號層靠近參考層；相鄰信號層間拉開距離；信號層夾在電源層和地層時，信號層要靠近地層；差分間距要小于等于 2 倍線寬；線寬調(diào)整在 4mil—6mil 范圍；板層間半固化片越少越好。

4）設(shè)計基本要求（滿足可生產(chǎn)性、可測試性）

無非就是阻焊開窗、器件間距、 孔大小、絲印、拼板等。器件焊盤開窗一般是不小于 2.5mil 的亞光區(qū)；器件間距要求可方便焊接，同時預留調(diào)試時的拆裝空間；孔類型越少越好，孔大小按照通用大小即可，原則是 孔徑比不小于 8:1；絲印只有 2 個方向且清晰；拼板原則：小于 50mm*50mm 需要做拼板。其他的我在這就不多說了，每位設(shè)計師多多少少都接觸過了。

5）鋼網(wǎng)選型

根據(jù) PCB 板貼片面尺寸和器件焊盤的間距及大小對鋼網(wǎng)選型。具體需要根據(jù)PCB 板的具體情況而定。比如，PCB 板上有AD8312 類器件（焊盤大小為直徑 0.2mm）非常小的焊盤時，就需要選擇精密（激光）型。

6）smt 組裝知識

主要了解貼片流程。設(shè)計師需要掌握 PCB 板在貼片過程中的一般步驟。鋼網(wǎng)與 PCB 板對位上錫膏；器件BOM 核對；貼裝器件；回流焊；檢板。

7）焊接技術(shù)

作為一名設(shè)計師，應該要掌握焊接能力。不要求焊接技術(shù)有多強， 但簡單的更換 0603 封裝器件的焊接需要掌握。

8）制作要求

對于PCB 板加工的基本信息需要備注清晰。這樣才能使 PCB 在生產(chǎn)過程中更高效且無誤。換句話說就是讓加工商按照設(shè)計師的要求進行加工。對于 PCB 板上的備注基本信息有：板材、板厚、表面工藝、阻抗控制表、絲印顏色、綠油顏色、 是否塞孔（包含綠油塞孔和樹脂塞孔）、驗收標準等，如有特殊要求，需要在制 作要求中注明。

9）結(jié)構(gòu)知識

任何一個PCB 板在產(chǎn)品中不可能是懸空的，都是需要安裝在產(chǎn)品中的。當然， 每種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都是不一樣的。但作為一名設(shè)計師，最起碼的螺釘大小需要了解 及結(jié)構(gòu)圖能看懂。比如 M2 的螺釘、M3 的螺釘、M4 的螺釘?shù)�。這里所對應 PCB 板上的孔徑及焊盤是多少。結(jié)構(gòu)圖能看明白三視圖。掌握 AutoCAD 軟件里的一些簡單操作。假如，硬件工程師給到你的是整個產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖，需要自己在里面 提取需要的信息。這時就需要掌握些 AutoCAD 軟件操作了。

10）封裝知識

在PCB 設(shè)計時，通過器件的 PCB 封裝來體現(xiàn)實際器件的大小及位置（平面圖）。那么，作為一名設(shè)計師，需要掌握哪些封裝知識呢。

① 器件封裝的常用代碼（器件位號代碼）。比如：C 代表電容、R 代表電阻、L 代表電感、U 代表 IC 等等。如果再深入點就是這些代碼依據(jù)的由來了（在國際上是有個通用的標準的）。

② 封裝命名的意義及形狀。比如：電容封裝有很多種，0201、0402、

0603、0805、1210  等等（從這些封裝命名就直接可以讀出焊盤的大小及間距）。這些封裝命名和實物有什么樣的關(guān)系�？吹揭恍┏Ｓ玫姆庋b命名就能聯(lián)系到器件實物是什么樣的。比如：BGA 封裝、QFN 封裝、PLCC 封裝等等。

③ 封裝制作。包括原理圖封裝和 PCB 封裝制作。原理圖封裝相對來說可以不用那么嚴格，但為了能在 PCB 設(shè)計時，能夠更準確的讀懂其中的原理，還是需要按照嚴格的要求來制作。PCB 封裝制作就直接關(guān)系到與實物的焊接及性能的發(fā)揮了。其中的重要性大家都知道，就不多說了。

PCB 封裝既然這么重要，那么國際上又是通過一個什么樣的標準來統(tǒng)一封裝

大小，及芯片各生產(chǎn)商的規(guī)格和要求的呢？

在國際上有個 IPC-國際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會。主要是定制一些國際上電子方面的一些統(tǒng)一規(guī)范。PCB 封裝制作的依據(jù)（IPC-7351）也就是來自 IPC 協(xié)會。

PCB 封裝制作的標準有了，那么還需要注意些什么呢？業(yè)界各大芯片生產(chǎn)商加工出來的芯片大小都是不一樣的，但都會有相應的技術(shù)規(guī)格書。里面主要包括  該芯片的主要參數(shù)及性能。當你在制作 PCB 封裝的時候就需要掌握該在對應的技術(shù)規(guī)格書上提取哪些信息了。比如：一個器件的焊盤大小尺寸、焊盤間的間距、 絲印大小、封裝命名等等（這里又牽涉到了一些結(jié)構(gòu)的基本知識了，要能看懂平  面圖）。PCB 封裝制作時，可以根據(jù)各公司的工藝水平進行優(yōu)化，但總體還是根據(jù)IPC-7351 標準來制作。

11）電路知識

在一個產(chǎn)品中，有著不同的電路模塊。而每個產(chǎn)品所實現(xiàn)的功能都是靠電路 中的每個子電路一起來實現(xiàn)的。換句話說，需要實現(xiàn)什么樣的功能，就需要有什 么樣的電路。

① 硬件基礎(chǔ)知識

原理圖上的一些基本的知識作為一名設(shè)計師必須要掌握的。那么包括哪些知 識呢？

a、能準確的看懂整個電路的信號流向。電路中的輸入輸出，信號轉(zhuǎn)換等電路，并且要大概的知道每個電路模塊實現(xiàn) 的功能。比如，SDRAM FLASH DDR 屬于存儲器類等。在數(shù)�；旌习逯校�要掌握模擬輸入或輸出的優(yōu)勢是什么。模擬電路轉(zhuǎn)換成數(shù) 字電路或者說數(shù)字電路轉(zhuǎn)換成模擬電路，都是通過什么電路轉(zhuǎn)換的，為什么要轉(zhuǎn) 換才能實現(xiàn)其各自的功能等等。關(guān)于射頻方面的一些知識在這就不多講了。

b、電源分配情況。

對于PCB 板上的電源分配情況要非常清楚。電源輸入口的處理，電源 DC 轉(zhuǎn)換的處理及開關(guān)電源的處理等等。電源芯片散熱問題也是需要考慮進去的。比如，28V 輸入，5V 輸出。這中間的壓差電源芯片肯定消耗掉了。電源芯片消耗掉肯定會產(chǎn)生熱（熱功耗），這就需要注意散熱問題了（電源輸入輸出的壓差值越大， 芯片的發(fā)熱就越大）。

c、基礎(chǔ)元器件的作用。

分清楚有源器件和無源器件；電阻、電容、電感、運放等基礎(chǔ)器件的作用；電容濾波特性曲線等等。比如，原理圖在數(shù)字信號上面串聯(lián)了一個電容，你要準 確的判斷原理圖有問題。

② 數(shù)字電路、模擬電路知識

能準確的區(qū)分數(shù)字電路和模擬電路；明白同步電路和異步電路的概念和區(qū) 別；串行總線和并行總線的概念；明白數(shù)字信號在理想狀態(tài)下的波形和實際狀態(tài) 下的波形等等。舉個很簡單的例子，有一組數(shù)據(jù)信號，在你不清楚他是串行信號 還是并行信號的時候，在 PCB 設(shè)計時你就不能確定要不要做等長。當你非常清楚的明白這組信號的屬性的時候，PCB 設(shè)計時就很準確的判斷出要不要做等長了（串行信號可不做等長，并行信號必須做等長）。

模擬電路的一些基本知識。三極管曲線特性；運算放大器的分類（電壓放大和電流放大等等）；模擬信號的波形疊加相關(guān)知識；在模擬電路里，電容、電感的作用等等。

③ 數(shù)模電路知識

掌握數(shù)模電路之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系及特點。詳細點說吧。一個小信號（音頻或 視頻）輸入，通過運算放大器將信號放大后，轉(zhuǎn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將模擬

信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號輸入到 FPGA 或者其他數(shù)字處理芯片對信號進行處理，處理完畢后再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信 號，信號經(jīng)過放大后模擬輸出。

④ 射頻電路知識

能清楚的理解射頻電路與其他電路的區(qū)別。了解阻抗對射頻板的重要性。射頻電路的特性，主要包括有：a.空間和平面?zhèn)鞑シ绞剑籦.射頻微帶嚴格按照 50 歐姆阻抗控制，阻抗突變對信號影響較大；c.表面工藝（推薦沉金）處理要求非  常平整，減小趨膚效應；d.射頻需要與結(jié)構(gòu)配合（屏蔽罩）等等。

12）常見電路模塊設(shè)計注意事項

13）EMC、SI、PI 知識

14）仿真知識

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