1、熟悉工(gōng)廠制造流程

很(hěn)多(duō)PCB設計工(gōng)程師隻懂得畫闆子、拉線(xiàn)，對PCB生産(chǎn)步驟與化學(xué)處理(lǐ)工(gōng)藝完全不了解，這并不令人驚訝。不過這種實作(zuò)知識的缺乏，往往導緻新(xīn)手工(gōng)程師做出不必要的較複雜設計決策。

設計真的需要那麽複雜嗎？難道不能(néng)用(yòng)更大的網格來進行布線(xiàn)，從而降低電(diàn)路闆成本并提高可(kě)靠性？設計新(xīn)手容易犯的其他(tā)錯誤，還有(yǒu)不必要的過小(xiǎo)通孔尺寸以及盲孔(blind via)和埋孔(buried via)。那些先進的通孔結構是PCB設計師的利器，但其有(yǒu)效性高度情境化(effectiveness)，它們雖然是可(kě)用(yòng)的工(gōng)具(jù)，但并不表示一定要使用(yòng)。

PCB設計專家Bert Simonovich的一篇博客文(wén)章就談到了通孔尺寸比例的問題：“長(cháng)寬比6:1的通孔，能(néng)确保你的電(diàn)路闆可(kě)以在任何地方生産(chǎn)。”對于大多(duō)數設計來說，隻要稍加思考和規劃，就可(kě)以避免那些高密度(HDI)特征并再次節省成本、提高設計的可(kě)制造性。

那些超小(xiǎo)尺寸或單端(dead-ended)通孔進行鍍銅所要求的物(wù)理(lǐ)學(xué)和流體(tǐ)力學(xué)能(néng)力，并不是所有(yǒu)PCB代工(gōng)廠都擅長(cháng)的。記住，隻要有(yǒu)一個不良通孔就可(kě)以毀掉整片電(diàn)路闆；如果你的設計裏有(yǒu)2萬個通孔，那麽你就有(yǒu)2萬次失敗的機會。不必要地使用(yòng)HDI通孔，失敗率立刻飙升。

PCB設計公(gōng)司

2、電(diàn)路圖能(néng)簡化設計任務(wù)

有(yǒu)時候隻是設計一片簡單電(diàn)路闆，畫電(diàn)路圖(schematic)似乎是在浪費時間；特别是如果你已經有(yǒu)過完成一、兩個設計的經驗。但對于初次設計PCB的人來說，畫電(diàn)路圖也會是個艱巨任務(wù)。跳過電(diàn)路圖是新(xīn)手和具(jù)備中(zhōng)等程度經驗的設計工(gōng)程師經常采取的一種戰略，但請從一個可(kě)以做為(wèi)參考的完整電(diàn)路圖為(wèi)起點來發展你的布線(xiàn)，有(yǒu)助于确保你的布線(xiàn)連結能(néng)全部完成；以下是其理(lǐ)由：

首先，電(diàn)路圖是PCB電(diàn)路的視覺呈現，能(néng)傳達多(duō)個層次的信息；電(diàn)路的子區(qū)域分(fēn)好幾頁(yè)詳細繪制，功能(néng)相對應的零組件能(néng)安(ān)排在鄰近的位置，無論其最終實體(tǐ)布局為(wèi)何。其次，由于電(diàn)路圖符号會标示每個零組件的每一支接腳，很(hěn)容易檢查出未聯機的接腳；換句話說，無論描述電(diàn)路的正式規則是否被遵循，電(diàn)路圖有(yǒu)助于你快速以視覺判定，确保電(diàn)路的完整。

在設計PCB時如果有(yǒu)一個電(diàn)路圖可(kě)做為(wèi)基礎模闆，能(néng)簡化布線(xiàn)任務(wù)。利用(yòng)電(diàn)路圖符号來完成鏈接，同時你就在不需要反複思索那些連結的前提下克服了走線(xiàn)挑戰；最後你會因為(wèi)抓到了在第一次修訂時遺漏的走線(xiàn)連結而節省了設計重做。

電(diàn)路圖能(néng)簡化設計任務(wù)

3、使用(yòng)自動布線(xiàn)器但勿依賴

大多(duō)數專業級PCB CAD工(gōng)具(jù)都有(yǒu)自動布線(xiàn)器，不過除非你設計PCB很(hěn)專業，自動布線(xiàn)器充其量隻能(néng)被用(yòng)來讓設計初步過關；對PCB電(diàn)路鏈接來說，自動布線(xiàn)器并非一次點擊就能(néng)完成的解決方案，你仍然應該要知道如何以手工(gōng)布線(xiàn)。

自動布線(xiàn)器是一種高度可(kě)配置的工(gōng)具(jù)，為(wèi)充分(fēn)發揮它們的作(zuò)用(yòng)，每次任務(wù)都要對布線(xiàn)器參數進行仔細、考慮周全的設置，甚至對單片PCB上的各個模塊都要個别考慮，總之就是沒有(yǒu)任何恰當的基本通用(yòng)默認值。

當你問一個經驗豐富的設計工(gōng)程師：“哪種自動布線(xiàn)器最好用(yòng)？”他(tā)們會回答(dá)：“兩邊耳朵中(zhōng)間的的東西(眼睛)；”而且他(tā)們是認真的。布線(xiàn)這個過程如同算法一般更像是一種藝術，本身就是啓發式(heuristic)的，因此很(hěn)類似傳統的回溯算法(backtracking algorithm)。

回溯算法很(hěn)适合用(yòng)來尋找解決方案，特别是迷宮或拼圖等路徑選擇受限的場合；但在一個開放、不受限制的場合，例如預先放置了零組件的PCB，回溯算法就無法發揮尋找優化解決方案的強項。除非自動布線(xiàn)器的約束條件經過工(gōng)程師仔細微調，其布線(xiàn)成品還是需要人工(gōng)檢查回溯算法結果中(zhōng)的弱點。

走線(xiàn)尺寸是另一個問題點，自動布線(xiàn)器無法百分(fēn)之百确定你打算在一條走在線(xiàn)通過多(duō)大的電(diàn)流，所以也不能(néng)幫你确定要用(yòng)多(duō)寬的走線(xiàn)；結果是大多(duō)數自動布線(xiàn)器産(chǎn)生的走線(xiàn)寬度不符規格。

當你考慮使用(yòng)自動布線(xiàn)器時，先問問自己：“在我為(wèi)闆子設置好自動布線(xiàn)器約束條件、甚至為(wèi)電(diàn)路圖上的每條走線(xiàn)都設置了約束條件之後，還有(yǒu)多(duō)少時間讓我用(yòng)手工(gōng)布線(xiàn)？”設計工(gōng)程師老手會把大部份精(jīng)力放在最初的零件布局上，幾乎整個設計時間的一半都緻力于從以下三個方面優化組件布局：

▪　布線(xiàn)簡化—盡量減少飛線(xiàn)(rat's nest，或譯鼠線(xiàn)、鼠迹網)的交叉等等。

▪　組件的近接—繞線(xiàn)越短越好。

▪　信号時序(signal timing)考慮。

老前輩們經常使用(yòng)混合方法來布線(xiàn)—用(yòng)手工(gōng)進行關鍵布線(xiàn)，固定它們的位置，然後以自動布線(xiàn)器處理(lǐ)非關鍵走線(xiàn)；設計中(zhōng)的自動布線(xiàn)區(qū)域有(yǒu)助于管理(lǐ)在布線(xiàn)算法中(zhōng)的“失控(runaway)狀态”，這種方法有(yǒu)時能(néng)在手工(gōng)布線(xiàn)的可(kě)掌控性與自動布線(xiàn)的速度之間取得良好折衷。

老前輩們經常使用(yòng)混合方法來布線(xiàn)—用(yòng)手工(gōng)進行關鍵布線(xiàn)，固定它們的位置，然後以自動布線(xiàn)器處理(lǐ)非關鍵走線(xiàn)；

4、考慮電(diàn)路闆尺寸和電(diàn)流

大多(duō)數從事電(diàn)子設計的人都知道，就像沿着河道走的河流，流動的電(diàn)子也可(kě)能(néng)會遇到咽喉點和瓶頸；這一點被直接應用(yòng)在車(chē)用(yòng)保險絲(automotive fuse)的設計中(zhōng)。透過控制走線(xiàn)的厚度和形狀(U型彎曲、V型彎曲、S形等)，保險絲可(kě)以經過校準，在電(diàn)流超載時熔斷于咽喉點。

問題是，設計工(gōng)程師偶爾會在他(tā)們的PCB設計中(zhōng)遭遇類似的電(diàn)氣咽喉點；舉例來說：在用(yòng)兩個陡峭45度也可(kě)以的地方，使用(yòng)90度彎角；當彎曲度大于90度時，采用(yòng)之字形狀。充 其量那些導線(xiàn)隻會讓訊号傳播速度變慢；最糟糕的情況是它們會像汽車(chē)保險絲一樣在電(diàn)阻點熔斷。

考慮電(diàn)路闆尺寸和電(diàn)流

5、避開裂片風險

裂片(sliver)是一種制造上的失誤，可(kě)透過适當的電(diàn)路闆設計獲得最佳管理(lǐ)(如圖1)；為(wèi)了理(lǐ)解裂片問題，我們需要複習一下化學(xué)蝕刻工(gōng)藝。化學(xué)蝕刻是為(wèi)了分(fēn)解不需要的銅，但如果要蝕刻的部分(fēn)特别長(cháng)、薄、呈片狀，那些形狀有(yǒu)時候會在完全被分(fēn)解之前整塊剝離；這種裂片會飄浮在化學(xué)溶液中(zhōng)，有(yǒu)可(kě)能(néng)随機落在另一片電(diàn)路闆上。

圖1 在這個案例中(zhōng)，走線(xiàn)之間的窄屏蔽對電(diàn)路基闆來說是安(ān)全的。

圖1 在這個案例中(zhōng)，走線(xiàn)之間的窄屏蔽對電(diàn)路基闆來說是安(ān)全的。

同樣有(yǒu)可(kě)能(néng)發生的風險是，裂片仍留在原來那片電(diàn)路闆上；如果裂片夠窄，酸液池可(kě)能(néng)會腐蝕掉下方足夠多(duō)的銅，使裂片部分(fēn)剝離。于是裂片像旗子一樣黏着電(diàn)路闆四處飄，最後還是免不了落到那片闆子上導緻其他(tā)走線(xiàn)短路。

那麽該去哪裏尋找潛在的裂片？又(yòu)如何避免裂片産(chǎn)生呢(ne)？在進行PCB布線(xiàn)時，最好避免留下非常窄的銅線(xiàn)區(qū)域(如圖2)；這種區(qū)域通常是走線(xiàn)與焊墊間隙出現交叉、平面被填滿的情況造成(圖3)。将銅線(xiàn)的最小(xiǎo)寬度設置為(wèi)大于制造商(shāng)允許的最小(xiǎo)值，你的設計應該就不會有(yǒu)這方面的問題。标準的最小(xiǎo)蝕刻寬度是0.006英吋。

圖2 一個非常狹窄的裂片風險區(qū)域，例如圖中(zhōng)這個原始設計檔内的案例，在制造時可(kě)能(néng)不受控制地剝離，導緻短路和良率問題。

圖2 一個非常狹窄的裂片風險區(qū)域，例如圖中(zhōng)這個原始設計檔内的案例，在制造時可(kě)能(néng)不受控制地剝離，導緻短路和良率問題。

圖3 在這個案例中(zhōng)，化學(xué)蝕刻會改變狹窄裂片填充的形狀/尺寸；裂片剝離時會産(chǎn)生意料不到的碎屑或漂浮物(wù)。

圖3 在這個案例中(zhōng)，化學(xué)蝕刻會改變狹窄裂片填充的形狀/尺寸；裂片剝離時會産(chǎn)生意料不到的碎屑或漂浮物(wù)。

6、關注DRC

自動布線(xiàn)器的設置通常是針對設計功能(néng)，而設計規則檢查器(Design Rule Checker，DRC)一般是用(yòng)來撷取制造商(shāng)的設計約束；雖然設置過程同樣繁瑣，跟自動布線(xiàn)器比起來要好得多(duō)。大多(duō)數設計團隊最終都會建立一整套設計規則，目的是标準化裸闆制作(zuò)成本、最大化良率，并讓組裝(zhuāng)、檢查和測試盡可(kě)能(néng)一緻。

除了有(yǒu)益于設計，這些設計規則——透過将設計維持在預定義的制造限制之内——也同樣有(yǒu)助于在采購(gòu)部門建立一緻性；如果電(diàn)路闆制造的價格是一緻的，通常采購(gòu)就能(néng)減少需要維護的特定PCB制造協議數量。

為(wèi)了解決所有(yǒu)這些問題，許多(duō)PCB設計工(gōng)具(jù)都内建了DRC——有(yǒu)些工(gōng)具(jù)把它們叫做是“約束管理(lǐ)器 (constraint managers)”——當你在編輯時，DRC會以互動方式标記出設計違例；而一旦你針對選擇的制造商(shāng)設置好DRC規則，就要準備好認真對待錯誤。

DRC工(gōng)具(jù)一般在設計上很(hěn)保守，它們在報告可(kě)能(néng)的錯誤時也會犯錯，而必須由你來判定；要篩選幾百個“可(kě)能(néng)的”問題會很(hěn)繁瑣，但無論如何都得做。在這份問題清單中(zhōng)可(kě)能(néng)隐藏着你的第一次流片注定失敗的原因。除此之外，如果你的設計觸發大量的可(kě)能(néng)錯誤，代表你的走線(xiàn)方式需要改進。

擁有(yǒu)超過二十年豐富經驗的Sunstone Circuits電(diàn)路闆設計工(gōng)程師Dave Baker建議：“花(huā)點時間去了解并正确地設置布線(xiàn)工(gōng)具(jù)提供的約束系統，并審閱所有(yǒu)層級的約束；約束工(gōng)具(jù)可(kě)以是很(hěn)強大且靈活的，但也會令人困惑和帶來危險。錯誤的約束很(hěn)容易導緻有(yǒu)缺陷或無法制造的電(diàn)路闆，約束設置中(zhōng)的錯誤很(hěn)可(kě)能(néng)限制DRC或使其無法作(zuò)用(yòng)。”

他(tā)舉例指出:“可(kě)能(néng)發生的情形是，每次DRC都通過了，但電(diàn)路闆仍然無法制造或沒有(yǒu)功能(néng)。我以前見過這種情形，本來設計團隊因為(wèi)電(diàn)路闆通過了DRC檢查都很(hěn)高興，結果首批産(chǎn)品一放上測試台就冒煙；為(wèi)了追蹤故障原因，團隊回到CAD工(gōng)具(jù)的約束管理(lǐ)器；約束管理(lǐ)器沒有(yǒu)設計意識，它會讓你做任何事，無論事情多(duō)麽糟糕。”