PCB制作总结

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PCB制作总结

一、PCB制作注意事项

1、电源

1)根据设计要求选择电源，线性电源纹波较小，发热量比较大；开关电源纹波较大，但其可靠性高，效率高，温升小。在实际设计中，要通过对比各种参数确定。

2)选择好电源种类之后，首先计算电源电流大小，根据芯片需求进行设计，一般电源电流要大于需求电流。计算电流时要考虑瞬时电流的大小，布线时应依据线上可能通过的最大电流计算宽度，实际线宽大于其理论宽度，使他能通过更大电流，防止瞬时电流过大而使线烧坏发生断路。

3)电源线、地线的走向与数据传递的方向一致，能增加抗噪能力。   

4)PCB布电源线时尽量增加宽度，在必要情况下可以用铜皮覆盖增加线宽。

2、去耦电容

1)电源输入端加10-100uf电解电容，每个集成电路芯片安置一个0.01uf陶瓷电容，或者每几个芯片加一个钽电容（高频阻抗小，漏电流小）。

2)可以在电源线和地线之间直接接入去耦电容。

3)电容无引线或引线要非常短。

3、地

    1)在高速PCB板中应尽量降低地线阻抗, 应采用多点接地法，加粗地线，或者采取大面积地覆铜。

2)重要的信号线周围最好用地线隔离，使信号不容易受影响。

3)差分对之间不能用地线进行隔离。

4、板型要求

1)焊接面焊盘距离板边≥4mm

    2)元件面元件的外形距离板边≥3mm

    3)焊盘间距应≥0.5mm（纵向），焊盘间距应≥0.8mm（横向）

4)定位孔位置，距边缘5±0.5mm，下方定位孔直径3-3.5mm，上方2.5-6mm

5、数字电路，模拟电路

尽量将两部分分开，两者地线不要相混，远距离共地或者不共地，加大其地线接地面积

6、返回电流

返回电流的流通，返回电流通过接地印制图案的路径由电流的频率决定：

1)返回电流为直流的情况，返回路径是最短的直线；

2)返回电流为高频电流的情况，返回路径是按照原路径的形式流通，也就是说，高频电流返回按原路径时，其阻抗变低，若采用直线返回，则阻抗变高。

    对于返回信号电流的平面跳跃问题，有许多解决办法：

1)合理安排板子，使高速走线的返回电流不在平面之间跳跃。这可以通过限制每条走线从一开始就保持在同一层上来实现。

2)限制走线，使它一开始就保持在离地平面最近的一面上。

3)在每个信号通孔旁边提供接地通孔，这样做的目的很明确，就是为了让返回电流在平面之间跳跃。

4)确保到处都有许多接地通孔。无论一个信号通孔在哪里，它的返回电流将不用转移很远去找一个地方跃层。

7、关于功率、电流的计算

1)通常我们在数据手册上看到的标称值是电路中每个元件的功率VI求和得到，是在没有负载的情况下的静态功耗。在计算电流设计线宽时，应包括动态功耗和驱动重负载时的功耗

2)动态功率是电容充电和放电消耗在驱动电路中的功率=FCVcc^2。

3)驱动重负载时的功率应先根据阻抗大小计算出电流，然后根据电流、电阻计算出消耗功率。

4)计算线宽时，要考虑瞬时电流的大小，使用其最大值进行计算。

8、线宽

    1)对于有线宽要求的器件，线宽严格按要求进行设计。

2)一般国内加工厂能做到  4mil线宽 4mil线间距（技术已较成熟），线宽越宽，阻抗越低，能通过的电流越大。

3)但走线越长越宽，天线效应越强，特别是在高速板中更为明显。

    4)线宽计算公式

PCB覆銅有厚度之分(有的叫底铜厚度)一般有0.5盎思-18um厚度(最常用的一种),1盎思-35um厚度,2盎思-70um厚度,随你选择.如需要更高厚度如3盎思,4盎思线路板厂可以电镀解决，可度铜,度银,镀金。

对于要求比较高的线或接口（比如金手指）采用镀金工艺。

PCB布线时首先要设置走线宽度，在此使用下式计算线宽与电流的关系：

                     I=KT^0.44A^0.75， W=A/d                     

式中  K——修正系数，一般覆铜线在内层时取0.024，在外层时取0.048；

      T——最大温升，单位为℃(铜的熔点是1060℃)；

      A——覆铜截面积，单位为平方mil；（注意不是mm,是square mil）

      I——容许的最大电流，单位为安培（A）。

    大部分PCB的铜箔厚度为35um，无特殊要求下d取35um

用铜皮作导线通过大电流时，铜箔宽度的载流量应参考表中数值降额50%去选择考虑。

9、线间距

    1)有具体线间距要求的线要按其硬件设计手册进行设计，比如时钟线、重要的信号线（DDR内存要按其布线要求进行布线）。

    2)一般无特殊要求的走线可按IPC-9592标准计算方法

导线间距(mm)=0.1 + Vpeak(峰值) x 0.005。

10、严格控制布线长度

    1)对于信号要求比较高的电路比如在DDR设计中，布线长度有严格要求，差分对线长差，信号线长度必须按技术要求设计，保证信号完整性。

2)关于有引脚器件，尽量减小引脚长度，能减小在高频情况下的分布电感。

11、EMC设计

    首先要了解EMC的基本测试项目，然后根据各测试项优化电磁兼容性。

1)EMC常用元件：磁珠、共模电感、滤波电容

磁珠：    应用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。

共模电感：抑制共模信号，不影响差模信号。

滤波电容（穿心电容）：滤除高频电磁噪声。

2)以电源何地之间的介质厚度（H）为单位，若电源层内缩20H则可以将70%的电场限制在接地层边沿内

3)对噪声敏感的线不要与大电流、高速开关线并行。

    EMC的优化还需要在设计中不断总结。

二、DDR布线规则总结

1、差分对

    差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线

CLK0+、CLK0-以差分形式布线，抑制共模噪声

单端阻抗40-50ohm；线长差10mil；线宽最小4mil，常用5-6mil，在布线层允许的情况下5-8mil；与其他信号线间距4W（4倍线宽）。

    DQS0_N、DQS0_P以差分形式布线

DQS1_N、DQS1_P以差分形式布线

DQS与时钟信号线不相邻。

此两对线称为伪差分对，差分对线间距4-5mil；单端阻抗40-50ohm；线长差10mil以内；线宽最小4mil，常用5-6mil，在布线层允许的情况下7-8mil；线间距最小15mil，一般为2-4W。

2、数据信号组

DQ0-DQ15 数据线：线宽最小4mil，常用5-6mil，在布线层允许的情况下7-8mil；与其他信号线间距4W；单端阻抗40-50ohm；

3、地址信号线、控制信号线、命令信号线   

线宽最小4mil，常用5-6mil，在布线层允许的情况下7-8mil；与DDR其他信号线间距2-3W，与其它非DDR连接线间距3-4W；单端阻抗40-50ohm；线长不超过4inch。

4、为了让确保DDR接口得到充分利用，推荐以下顺序为DDR内存布线

1)数据线信号线布线

2)地址、命令、控制信号线布线

3)时钟信号线

5、地址和控制信号线电阻功率

最坏情况的功率耗散

Power=I^2*RT=13mA*47ohm=7.9mW

小的电阻能使功率耗散达到极值1/16W。

6、VTT电压限制

    VTT为终端匹配电阻的电源，具有较大的瞬时电流，对于一片DDR负载，往往在2A到3A，布线时需要注意其线宽。

+ k4 [7 m# h! ^1 @7 H3 [+ @" I/ @/ y

驱动输入源依据于下列终端方案

(VDDQ(max)-VTT(min))/(RT+RDRVR)=(1.575-0.798)/(47+20)=13mA

驱动接受器依据于下列终端方案

(VTT(max)-VOL)/(RT+RS+RDRVR)=(0.798-0)/(47+0+20)=12mA

7、VREF

1)VREF的噪声和偏差能导致潜在的时序错误、不需要的震荡和内存总线不稳定。为了避免这些错误，VREF和VTT不能放在同一层。

2)需要加0.1UF去耦电容。

3)与其他线之间的间距必须大于20mil。

    4)对于轻载，（小于四个DDR3）可以通过简单的电阻分压产生VREF。这样VREF可以跟踪到VddQ的任何电压变化。

    5)对于较重的负载（小于四个DDR3），可使用IC来产生VREF。

以上参数参考freescale DDR3-Layout_Design

三、hi3521硬件设计总结

1、电源

1)CORE电源，连接数字1.0V电源，电流预计5A，选型按至少20%降额设计。

2)IO电源，连接数字3.3V电源，电流预计400mA，选型按至少20%降额设计。

3)DDR电源，连接数字1.5V电源，电流预计350mA，选型按至少20%降额设计。与所对接的DDR采用统一电源设计。

2、与DDR的链接问题

1)阻抗匹配问题

! I+ _, X- [, n" S

海思3521输出阻抗以上表所示，在配置好模式之后，根据输出阻抗确定匹配电阻的大小。如果选用DDR3，就考虑1.5V供电的三种模式。可以再确定模式之后，再确定DDR上匹配电阻的大小。

    2)DDR3时钟线的连接，上拉120ohm电阻，下拉120ohm电阻，

线长必须在4inch以内。走线长度差小于5mil。

3)走线

DQS走线以CLK长度进行参考，与CLK长度偏差600mil，差分长度偏差小于5mil，差分阻抗100ohm；

DQ走线以DQS长度进行参考，偏差50mil，同组同层走线；

DM走线以DQS长度进行参考，偏差50mil；

地址线以CLK长度进行参考，偏差500mil；

3、需要差分对布线的器件

与hi3521连接时，需要用到差分对的地方：USB接口、485总线、网口、硬盘数据接口、HDMI接口。

4、与其他器件的具体连接参数参考hi3521硬件设计手册。

   

三、关于成本优化的总结

制作PCB成本：制板主要成本是板子层数，层数越多，板子越贵。一般常用的为双面板、四层板、六层板。此外，线宽、线间距、埋孔、铜皮厚度、板子厚、板子大小也与成本有密切关系。现在国内一般工厂能做的是线宽4mil，线间距4mil，线越细，制作难度越大，成本越高，因此，在不必要的情况下，尽量不使用太细的线。电源线越粗越好，一般不小于18mil，尽量使用铺铜皮来增加其可靠性。在能满足可靠性的基础上，尽可能的使板子做的小一些，层数越少，成本越低。铜皮厚度，一般加工在没有要求的情况下是使用1oz的铜，即铜皮厚度是35um（10摄氏度，10mil线宽能通过的最大电流是1A）。同时也可以根据设计要求，增加铜皮厚度，同样，铜皮越后，成本相应增加。还可以采用镀锡、镀金、沉金等工艺，增加连接线的可靠性、导电性、抗老化性。板子厚度一般情况在2mm以下，1.6mm是经常使用的，板子越后，成本相应增加。制板的大小，大小是成本的另一个主要因素，在制作中一定要合理布局、布线，减少非必要的成本。

器件的选择，尽量使用贴片元件，贴片元件体积小，占的地方相对较小，能节省板面空间（要考虑其发热问题，也不要靠太近）。同时，贴片元件相对比较稳定。选择比较常用的元件，容易购买，而且出现问题也比较容易替换。关于有耐压要求的元件（比如电解电容），在满足使用的情况下，选取耐压值相对较小的，能节约部分成本。

   

以下是工厂加工收费方式：

一般收费计算：（以四层板为例，层数越多价格越高）

工程费：600    光绘费：1.5元/平方厘米    单价:0.18元/平方厘米

1)拼版费：拼版指的是不同的板（如果是相同的板则不算）放在一个文件内，那样则拼版一款加收50元，拼版方式，无论你是以邮票孔，长形 槽，或是直接铣开，都是要收拼版费

2)测试费：除样板外需要收取的测试费为测试点数*板子数量*0.006 根据你的实际情况来决定。

（样板免费测试）批量可开测试价。

3)沉金费：如是你选择沉金或镀金则多加收100元

4)半孔板：加收150元，即板边上的半孔需要做出孔内有铜的效果的工艺。

5)板厚工程费：就是线路板厚在0.8-1.6之外的板厚，需要增加100元的板厚工程费用

6)可靠性测试：开/短路测试、阻抗测试、可焊性测试、热冲击测试、金相微切片分析

7)铜厚度均为小于或等于1OZ,每大于1OZ,单价需加0.01元/平方厘米.

四、综述

在PCB制板时，应首先考虑其设计可行性，根据芯片需求的电压、电流，设计需要的电路，而且在保证各电路能正常工作的情况下，选择PCB的层数以及大小，优化成本。电路正常工作是电路设计的前提条件，在不增加成本的基础上，尽量选择合适的走线路径，让电路达到最优状态。

关于EMC的设计是制作高速板必须考虑的问题，这与PCB设计传统有很多不同，而且，使PCB达到EMC要求会增加相应的成本，需要在今后设计中不断发现问题，不断总结经验，优化EMC问题，尽量降低成本。

Dollche

膜拜楼主！！！GOOD，谢谢分享

架海梁心

好东西，楼主辛苦了。

jack_are

我会一点点，希望在这里可以得到升华

qianzhihe_1

感谢分享！