转载自微信公众号硬件WIKI——PCB Checklist 100条
一、布局
封装
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确认哪些元器件无PCB封装,提供资料(规格书、2D或3D结构图等)给EDA工程师新建封装。对于老封装,则需要提供对应的封装库给EDA工程师,并注意下有无用错库。
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新建封装检查:各焊盘大小、各焊盘的相对位置、pin脚顺序、相关丝印如1脚标志位和本体大小,place holder(周边不能放器件的大小)。有些器件中间有地焊盘,注意不要遗漏。如有实物,也一并检查确认。
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结构件尤其要检查PCB封装、原理图封装和实物三者的Pin脚顺序是否一致。
天线
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和天线工程师、结构工程师确认净空位置和大小。
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和天线工程师、结构工程师确认天线的连接方式,扣线、弹片还是弹针等。
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布局完成之后,给天线工程师确认每个天线的连接位置和净空空间是否OK。
结构
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确认板框是否和结构图一致,特别是开槽、开孔等特殊位置。
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核对结构的限高图,器件高度不能超过结构限高图的要求。
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结构图内的禁布区域不能放置器件,禁止布线区域不能走线。
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根据结构图放置相应的结构件,如开关、灯、接插件。
插件
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手焊器件的周围注意留空,附近避免有其他器件,以方便焊接
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插件建议在同一面,方向极性一致(至多不超过两种),方便插件、焊接。
散热
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确定哪些芯片功耗大发热严重需要散热。
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确定散热方案,发热芯片的上方或背面是否需要散热片,整机是否需要加风扇强制散热。如有必要,建议热仿真确认。
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芯片背面如果需要加散热片,建议背面露铜,方便贴导热硅胶垫,面积不小于芯片的地pad大小。
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各发热器件尽量错开,避免热源过于集中。
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对热敏感的元件(如电解电容、晶体)尽量远离大功率的元器件、散热器等热源。
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散热片尽可能选用通用规格物料,定制散热片需要开模,成本高。
EMC、ESD
哪些器件需要放在不同屏蔽罩内,同一屏蔽罩内,是否需要筋条做隔断。
1.尽量选用已开模的屏蔽罩,避免重新开模成本。
2.屏蔽罩内器件高度需低于屏蔽罩的高度,如有屏蔽盖,需要考虑盖子被按压情况下,屏蔽盖不能和内部的器件短路,需留有充分的余量或贴绝缘材料。
3.屏蔽罩不能太大,需要关注腔体的自谐振频率。谐振频率计算参考在线计算器Cavity Resonance Frequency Calculator
4.器件和屏蔽罩之间的间距大于0.25mm。
器件尽量远离壳体开孔区域(如壳体壁挂孔、散热孔),避免空气放电的ESD问题。
ESD器件如TVS管、压敏电阻,防雷器件如气体放电管靠近入口放置。
其他
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不同功能的电路放置在不同的区域,如发射和接收分开,数字和模拟分开。
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强相关的电路尽量靠近放置,如电源离其负载的距离不能过远,CPU和DDR靠近放置。
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高速线的匹配串接电阻应靠近发送端器件放置,端接电阻靠近末端放置。
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测试点位置确认,不能和其他有干涉,尽量规整放置,方便夹具下针或点测,错误的如放在屏蔽罩内、放在散热片下方等。
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屏蔽框焊盘因出线,在有些地方没有画出,在这个地方放置器件,很多EDA软件不会报错,需特别注意这种干涉问题。
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去耦电容的摆放是否合适,一般都是越小容量的电容越靠近芯片对应Pin脚摆放。
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电源是否有PDN的要求,如有要求需要仿真,以预留电源平面。
PCB工艺
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根据结构图确定板厚;根据电路复杂程度,综合考虑成本和性能,选择PCB层数和阶数,并确认最终的叠层结构。
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确认PCB的最小线宽、线距、孔径等规则设置是否满足PCB加工厂的工艺要求,工艺要求高成本也高。
PCB设计规则
添加最小线宽、线距、过孔孔径等规则。
所有特性阻抗(单端如射频线,差分阻抗如USB、PCle),均按叠层仿真确定了其线宽、线距等,并添加到规则中。推荐方案按顺序如下:
1.如果PCB厂家有提供相应的工具,则按照其工具计算,仿真会更准确,如嘉立创阻抗计算神器。
2.工具Polar Si9000选用对应的模型计算。
3.简单的也可参考在线计算器PCB(印制电路板)》走线阻抗计算器。
添加差分线或一组单端线之间的等长控制规则。如果芯片或模块给出了其内部等长线的线长差,则在计算等长时需考虑,另走线长度应包含过孔和封装焊盘的长度。
二、布线
线
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布线角度优选水平、垂直和45°,任意角度出线可能会导致制版出线工艺问题。
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布线避免直角或者锐角布线,导致转角位置线宽变化,阻抗变化,造成信号反射。
- 布线应从焊盘的长方向出线,避免从宽方向或者焊盘四角出线。
- 相邻焊盘是同网络的,不能直接相连,需要先连接出焊盘之后再进行连接,直接连接容易在手工焊接时连锡。
- 对于小CHIP器件,要注意布线的对称性,保持2端布线线宽一致,如一个管脚铺铜,另一管脚也尽量铺铜处理,减少元件贴片后器件漂移旋转。
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大电流线宽计算,1OZ铜厚,可简单按1mm线宽对应1A电流来估算,准确的可参考在线计算器PCB布线宽度计算器(IPC-2221)。
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出线宽度应不大于PAD宽度,如果两者区别太大,建议加渐变线。
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走线尽可能短,和其回路构成的环路面积尽可能小,特别是高频、高速、时钟及敏感线。另对于单面或双面板,因无地平面,需特别注意其回流路径。
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走线避免形成自环,自环辐射干扰大。
过孔
- 走线换层,且换层前后参考层为地平面时,需要在信号过孔旁边放一个伴随过孔,以保证回流路径的连续性。特别注意大电流、高速信号和射频信号线。
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结构孔,如定位孔,需确认是否金属化,建议金属化孔直接在原理图内体现。
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大电流过孔需要多个,包括电源线上的地过孔和相应的地线上的地过孔。过孔的通流能力可以大致按照孔径周长来估算,0.5oz铜厚,1mm的周长对应1A的电流,具体计算参考PCB(印制电路板)》PCB Via Current Calculator
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接插件(如按键、SIM卡座)的贴片焊盘建议加地过孔加固。
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检查地平面的完整性,不允许出现浮铜,任何地平面均需要地过孔到主地,无法加地过孔的,建议直接删除。
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板周边适当打地孔,避免EMC问题,同时加固板。
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对于多层非通孔版,表层的地过孔附近需要有中间层的地过孔到内部的主地。
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对于通孔板,过孔一般不放在焊盘上,个别特殊的过孔如芯片地焊盘的散热过孔、固定焊盘的过孔可以放在焊盘上。
丝印
- 检查相关丝印标识,尽量方便生产及维修,常见丝印如下:
1.极性器件的正负极标识,如电池、二极管、电解电容
2.各芯片的第一脚以及芯片外框的丝印
3.各接口的标识,如LAN、WAN、ANTx等
4.各测试点丝印,如电源加电压、串口加信号名
5.认证标志如CE FCC UL等
6.PCB版本、公司名称等
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丝印字体大小是否合适,太小不方便肉眼查看。
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丝印避免和器件焊盘或者其他干涉,导致丝印不清晰。
EMC
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模拟线如音频,容易被干扰,需要注意和其他走线(如大电源、高速和时钟线)加地线隔离。
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强干扰(大电流、高速信号等)和弱信号之间需要保证隔离度,如射频TX和RX之间,PCle和射频Rx之间。
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有相互影响的线组之间保证有足够的隔离度,如PCle的TX、Rx和CLK差分线对。
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时钟线是个强信号,尤其是容易认证超标,走线需要做包地等处理,避免其辐射干扰。
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电源之间避免上下层大面积重叠,避免相互之间的干扰。
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各模块(如电源、PA等)的输入和输出需要隔离。
高速、射频
- 对于射频线和高速线的兼容设计,分叉路的器件共焊盘,避免影响阻抗。布线不允许出现STUB情况,如下图:
- 布线尽量减小残桩长度,避免过孔残桩效应,当残桩长度超过信号波长的1/10时,建议通过仿真来评估过孔残桩对信号完整性的影响。如有必要,可通过Back-drill去除残桩。Back-drill成本略高,谨慎采用此工艺。
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等长绕线建议在差异位置的绕线,其他位置尽量保证对称。绕线不易间距过小,避免信号直接跨线传输,建议间距大于离参考平面距离的两倍。
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高速线可以参考地或者电源,优选参考地平面。参考平面如果被分割,则在分割处需加缝合电容。信号线参考地平面转为参考电源平面,则参考地平面和参考电源平面之间需要加缝合电容。电容大小可根据信号频率的大小选择,高速信号线一般选择0.1uF。
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匹配器件需要靠近阻抗失配的地方放置。
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高速线不布在板边,避免EMC问题。
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如果要给高速信号网络包地线保护,要有足够的距离(至少两倍于离参考平面的距离),避免因为包地导致新的信号完整性问题。如果间距不够,建议直接包地线。
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高速信号网络的via不易过多,一般除了BGA或者Connector处,其它区域不超过1个,最差不超过2个via,同时要优化via到比较合适的大小。
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对于包地线,线上应有地过孔,地过孔直接的间距不大于信号线波长的1/16。波长和对应频率的在线计算器见Frequency to Wavelength Calculator 或Wavelength to Frequency Calculator
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射频或高速线上的大焊盘,为减小阻抗突变的影响,在焊盘的正下方按焊盘大小挖去一层参考地。
三、器件
两电感之间不能平行放置,磁力线需相互垂直,避免互感。
非磁屏蔽功率电感下方地需要净空,周边的金属也不能靠太近,避免影响感值。
滤波器、双工器、合路器等射频器件,其匹配器件要靠近相应的pin放置,具体可参考器件规格书。
防雷击连接器与气体放电管及保护二极管之间的布线要尽量粗,并且其布线到地的距离要大于80mil以上。
DCDC的大电流环路面积尽量小。
晶体或晶振电路需要和其他电路隔离,地直接到主地,不和任何其他的地相连,也不能有任何线穿过此区域。
四、其他
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器件规格书布局布线的特殊要求是否满足
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pin脚密集区域,如果pin脚之间无法加绿油隔离,可以加丝印白油,如RJ45插件座。
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哪些pin脚需单独接主地。另在改版的时候需特别注意,很多EDA同事直接就全部铺铜,导致单独接地无效。为避免这种问题,建议在原理图内加单独接地的封装,对应的短路PCB封装直接放在主地平面所在层。
五、出投板文件前检查
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检查PCB是否和最终的原理图一致。
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按照结构图,核对限高图、禁止布线和布局区域、板框以及固定结构件位置等。
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不允许有浮铜,也不允许有大面积无地过孔的区域。
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多个过孔的排列不宜过密,避免地平面或电源平面被分割。
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确认是否有违反设定规则的布局和布线。阻抗和串扰可仿真确认,具体参考PCB 阻抗和耦合检查-基于Sigrity 2018
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如果是改版项目,需要对比改版前后的PCB差异,确认每一项更改。
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投板资料&生产文件
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资料包括Gerber文件、制版说明文档,以及拼版文件(不建议让板厂拼版)。
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检查投板文件的加工要求文档,注意各参数以及需要阻抗控制的走线。PCB表面处理,首选沉金,次选低成本的OSP,整版OSP测试点等露铜区域夹具顶针可能会接触不良,另时间久了,也容易生锈。
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CAM350检查Gerber文件,查看各层文件,特别注意阻焊、钢网层和丝印层是否正确。
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投板前找结构工程师提供拼版文件,如果需要可以找贴片工厂评估拼版是否合理,拼版重点确认图纸是否镜像错误,单板之间是否有干涉,分板是否方便。
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生产文件位号图和Value参数图检查,位号应在器件中心,标注字体大小应满足打印要求。
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