1 PCB Foundation

1.1 Concept

PCB (Printed Circuit Board) 印制电路板，简称电路板。PCB是电子元器件的电气连接载体和支撑体，在20世纪50年代开始推广，是现代广泛采用的集成电路构建技术。 Tips : Appendix-A Ancient circuit construction mode

1.2 Structure

PCB consists of Solder mask, Medium, Copper and Silk layer. 阻焊剂常呈绿色，覆盖于PCB上下表面以阻止被保护电路被焊接，丝印层于阻焊层之上用于描述元件、备注等信息，铜层是PCB的核心，表铜层覆盖于阻焊层之下，内铜层以介质层分隔，各层之间通过过孔通信。

Tips : PCB铜层厚度以盎司Oz为单位，1Oz = 35um，常规规格为1Oz，另有2Oz、3Oz等。介质层由FR-4等级的环氧树脂、玻璃纤维和填充剂复合而成。

1.3 PCB Design

Schematic layout and PCB layout are the core of PCB design，schematic uses nets to describe connection of circuit component pins and PCB uses the nets to generate pin-index to guide wiring.

Tips : PCB设计的重点是电路和电磁兼容性的设计，本质是对模电、数电和电磁理论的运用。设计软件本身并不重要。

1.3.1 Schematic & symbol

Schematic layout is the first step of PCB design and which is consists of symbols and net. symbols are abstractions of components with the same number of pins and nets indicates electrical connection between symbol pins.

Symbols are stored in symbol library and can be created in software.

Simple design steps in schematic layout : 1-circuit design, 2-select/create symbols, 3-nets connection.

Tips : It is feasible to design PCB directly without schematic, but it will make PCB design difficult. In addition, schematic diagram is very important for software engineers

1.3.2 PCB & footprint

PCB layout is the second step of PCB design and which is consists of footprint and wiring. footprints are graphical components with accuracy data info (package mode and size, pin spacing and LxWxHxD, etc) and wiring is the realization of (schematic) nets, it's a visible connection on the surface of PCB.

Footprints are stored in footprint library and can be created in software.

Simple design steps in PCB layout : 1-data set (wire width and spacing, drill diameter and spacing), 2-size and shape design and component palcement, 3-Wiring, 4-copper filled, 5-set origin and auxiliary flags

Tips : The placement of components directly affects the difficulty of wiring that use layers and drills (note : both sides can be used).

1.3.2.1 Layer

The concept of 'layers' in software is not exactly the same as that actual PCB and there are different names and types in different software and some layers are not real layers, such as 'mechanical layer' in Altium Designer and 'graphic x' in KICAD, all of these layers are auxiliary.

Only silk, solder mask and copper layers are unified and correspond to reality one by one.

Copper layers can be used as signal, GND or PWR, common design scheme as below :

Tips : Power layer can mix signal wire if necessary, but try to keep GND layer clean.

1.3.2.2 Drilling

Drilling is the electrical hub between PCB layers, including Through, Blind, Buried and Macro type.

1.3.2.3 NetList

Netlist is a text file with the content about 'nets' generated by the schematic automatically, it's also the hub for transition from schematic to PCB layout.

1.3.2.4 Copper filled

Copper filling objects are GND, PWR and other special nets on EACH LAYER to reduce the loop area and improve PCB performance.

Tips : Island copper filling is not allowed, connect to GND if it exist, otherwise, some unpredictable problems MAY arise. Note : Dense drilling affect the effect of copper filling.

1.3.3 Gerber, BOM and Drill Files

Gerber is an international standard format for describe PCB images, which provides data for each process of PCB maker. Drill files is extracted from Gerber for describe position, size and type of drillings. BOM-Bill of Material for describe PCB components and properties.

Tips : *.pcb file can be provided directly to PCB maker, but some unpredictable problems MAY arise.

1.4 PCB standard

IPC standard is an international PCB standard about the whole life cycle of PCB. Official website

2 PCB Electromagnetic compatibility

2.1 Concept

EMC (Electromagnetic compatibility) 电磁兼容性，用于描述设备或系统在电磁环境中抵抗干扰 (EMS-Electromagnetic susceptibility 电磁耐受性) 和释放干扰 (EMI-Electromagnetic interference 电磁干扰) 的特性.

2.2 Source

分布式电容、分布式电感、脉冲噪声、PCB天线、静电等辐射发射和传导发射源是电磁干扰的主要来源.

• 分布式电容 : 非电容态的形式电容，PCB上下层和同层导线可能产生的电容效应，影响高频电路。
• 分布式电感 : 非电感态的形式电感，PCB导线和元件的分布可能产生的电感效应，影响高频电路。

干扰源：

1. I/O
2. 电源
3. 辐射

2.3 Tactics

Copper filling, GND separation (for signal layer), 3W wiring (for same layer) & 20H, Cross wiring (between layers), Open-loop check, Resonance rules, Short line rules (for special signal, such as clock signal), Power overlap rules, Angle rules (acute and right angle are not allowed), Same type - Same side, Same type - Same layer and Less drilling .etc.

2.4 Impedance

TBD

3 PCB design software

3.1 KICAD

Refer to KICAD Official website

划线时按住Ctrl，可以走垂直、水平和45度角线

KICAD中的"点"

• 辅助轴原点，又称"钻孔/原点"

• 网格原点，又称“本地坐标原点"

• KICAD中的网格，每一个点又叫Achor锚点

以上三种点，在精确放置元件时都可以利用到，KIACD快捷键是Ctrl+M，此时可以输入XY坐标，并相对于以上三种点， 在移动元件时（只是用M快捷键）只能按网格的最小单位捕捉吸附移动，如果想移动在两个网格点中的位置，那么只能增大网格密度 ，但也未必能放到想要的位置，因为网格密度也有限，所以通过输入XY坐标可以精确移动到非网格点的任意位置 ，相对于以上三种任意一种都能做到相对精确位移

• 层对齐标记

注意

KICAD中执行电器规则检查（EMC）时可能在电源引脚处报错（引脚连接其他引脚，但不受任何引脚驱动），根据官方文档，可以给地与电源标记为PWR_FLAG（即地连接PWR_FLAG、VCC/+24V/+15V或其它电源等也要与PWR_FLAG连接），PWR_FLAG可以在KICAD的电源中寻找。

3.2 Altium designer

Refer to Altium Official website

知识点

• 可以从已有的PCB文件中导出封装库

Error

• 打开DXP中的原理图，生成PCB时出现“Footprint not found” 和 “unknown pin”的错误，后者的解决方法：首先切换到PCB设计界面，1)设计-》网络表-》清除所有网络 2）设计-》类-》Component classes 找到PCB名，右单击删除类 3）将当前的PCB文件删除，重新建立一个。前者的错误，没有找到原因，解决方法是在原理图中将出现问题的元件删除，重新放置一次

• 网络标签要贴近画的“线”而不能贴近引脚的线，否则PCB中将不显示飞线

关于器件摆放的心得

• 可以参考原理图，了解元件的作用，比如电容、电阻等元件，有些电容和电阻从哪些引脚引出的，是可以直接看到的，因此这些元件就要离这些引脚很近，以此类推，所有元件就有摆放位置了。然后是翻转、排版和正反面选择。所以摆放元件的第一步并不是上来就摆好，而是相关的元件先放到一起，然后再一个单元一个单元摆放

• 因此可以先摆放IC元件，然后将连接其引脚的电容、电阻等找到，最后排版

• 元件之间不能摆放的太密集，因为到布线的时候常常要在元件周围打过孔

• 在画原理图的时候，对元件的命名，尽量按顺序，比如U1、U2两个元件周围都有很多电阻和电容，U1使用的电阻和电容可以命名为：C1、C2、C3...、R1、R2、R3...，U2也是同样排序，而不是U1使用C1、C3、C18，在U2中又使用C2、C9、C5...。这样做的好处是1）方便维护，2）画PCB时，对摆放元件步骤很有帮助，你可以将U1的周围元件很快找出来并排列好。

• 元件命名还可以“批次化”，比如一个板子只有三个同样的IC，实现的功能和引脚都是一样的，则将U1使用的电阻命名为C1、C2、C3...，而U2中与U1同样位置的电阻命名为C11、C12、C13...。以此类推.这样在元件摆放时非常方便

• 同一类型元件尽量摆在一起，并且尽量方向一致（如二极管），这样方便维护和避免手工安装元件出错

• 发热元器件远离IC，并且要适当加大彼此间隔

• 丝印文字适当大小，并且尽量保持方向一致
• 输入输出引脚两侧对向放置
• 电源线和流经大电流的线要比信号线宽
• 在PCB布线时，如果有布不通的时候，也可以在原理图上做更改，然后更新到PCB；比如原理图上引脚顺序的变动对实际布线有很大的影响。
• 引脚第一针脚绕PCB按顺时针或逆时针放置，并且防呆接口的内外朝向要一致
• 电机驱动线1~1.5mm， 电源线可以更宽，一般信号线0.25即可。线间距0.3，边缘切割层线宽0.1mm
• 尺寸标注（是指标有N的工具），要选中.CrtYd层时绘制才有效（类似边缘切割层，一定要先切换到该层再绘制，绘制好之后再切换到同层时还会保留）
• 芯片封装，一定要搜索芯片的全称手册，否则封装可能不同，比如CD4051B和CD4051BM就是两个尺寸的封装
• 宁可走直角也不要走锐角
• 电源线宽度尽量全图一致

关于引脚Jx

• 引脚在排列时，一排或一列的第一个引脚方向要一致(并且按顺时针或逆时针顺序走)，这会为调试、使用者提供极大的方便。如果这样放置对布线增加了复杂度，那么就在原理图中重新定义引脚排序
• 输入引脚与输出引脚尽量分开排列，尽量在对立方向，比如一个驱动板，左面是主板输入信号的引脚，右边是输出信号驱动电机的引脚，这样分开有助于施工人员的现场布线， 也对抗干扰有一定的帮助
• 电源插座靠边放

为PCB生产而准备

PCB画好之后，就要开始生产，多数PCB厂家都支持GERBER文件，也有厂家可以直接支持原图，

1. 工艺边

如果需要SMT流水线焊接，那么你的PCB可能要加工艺边，加工艺边的目的是可以使你的PCB在机器上能加工，如果PCB元器件距离边界小于5mm，那么就需要加工艺边了，工艺边就是非电路板使用部分，只是为了生产而已，工艺边一般5mm。

另外，如果是不规则PCB，那么一定要加工艺边。如果规则图形一侧小于5mm，一侧大于5mm，那么一侧加工艺边就行，其实本质就是保证: 如果用SMT焊接，就需要加工艺边，目的是保证有一个平行边有5mm的宽度。

https://www.baidu.com/link?url=OEkEeqMCxsRNze53BxBp2DuqYH3c_QmaseOp2MepW_ZaYMr8LwuTud8Q3bXAdz9WH9pFl1Jskmv8aq9VKqjfM7akkxXoZZP8Ighbwy-8zja&wd=&eqid=936cd9620009cd2d000000065faf5f93

1. mark点

mark点也是为SMT焊接准备的，用于光学定位，有局部mark点，全局mark点，另外工艺边上一定要加mark点

KiCad中的mark点封装为Fiducial

详情参考：https://www.cnblogs.com/zhiqiang_zhang/p/11179605.html

https://blog.csdn.net/longkousong/article/details/83689873

1. 定位孔

定位孔是工艺边上，用于定位使用的机械孔

1. Vcut和邮票孔

如果需要自己拼板（拼板的目的是为了批量生产PCB，节省成本，因为做PCB有最小面积需求，小于最小面积都是一个价格，类似快递首重，所以要一次生产同样的多个板或者不同样的多个板子，那么就需要拼板），那么每个板子之间可以用Vcut槽或邮票孔，Vcut槽就是两个板子之间一条V沟壑的槽，等PCB生产回来之后 可以轻松分开使用，邮票孔也是同样的道理，将板子的连接处打上一条小孔，就减少了板子之间的连接力度，也是为了方便掰开，能用Vcut尽量用Vcut，Vcut比较整齐，但有些情况Vcut，因为大多数厂家对Vcut有要求：比如PCB的厚度、板子之间要“一条线”等等（一条线就是从A到B，A和B是必须是两边，中间不能有PCB），这时邮票孔就派上用场了。

邮票孔一般没有限制，但实际试用时 掰断有凹槽，影响美观。

https://bbs.21ic.com/icview-2578974-1-1.html https://jingyan.baidu.com/article/d71306357f850b52fdf475de.html https://www.bilibili.com/video/BV1xZ4y1x7Cy

1. 拼版

拼版（PANELIZING）

拼版目的是为了一次生产多块同样的或不同的PCB（PCB厂对于面积是收费标准之一，像快递的首重一样，没到首重算首重，PCB面积也是一样，没到一定面积收这个面积的钱，所以一块一块生产显然是不划算的，不如拼凑在一起当成一个PCB来处理），每块板子之间通过邮票孔或者Vcut连接，这时每个单独的一块板都不需要工艺边了，而是将整个拼好的板子加上工艺边。

另外，如果是SMT贴片的，还需要在拼版的工艺边上加上mark点。

参看：https://jingyan.baidu.com/album/d71306357f850b52fdf475de.html?picindex=1

https://hackaday.com/2019/03/12/panelizing-boards-in-kicad/

拼板与工艺边： https://www.baidu.com/link?url=J83m2_be7l97nUT1i4_2-OZd_n64jpUlMtXRKfCbBA8AlAuas0TsmHLQzIwwlwFN&wd=&eqid=c1e946ff0005b3a9000000065fafa78b

4-1 : kicad拼版

1. 从电脑中独立启动PcbNew（注意：不能从工程中启动，要独立启动，比如windows下的开始中可以找到PcbNew，实际上PcbNew、Schema等都是KICAD的独立程序）
    2. 点击设置电路板，进行图层数量、层勾选（如果参与拼版的PCB铜层数量相同就好办，还没试过铜层不同的，那应该与最多层的一致）
        3. 点击菜单栏“文件->添加PCB”，选择要拼版的PCB（在其它的KICAD工程中已经画好的PCB），并添加，反复如此添加所有要拼版的PCB
                注意：添加好之后每个板子之间会出现若干飞线，最起码有GND飞线，这是KICAD认为这些同名的点是电气相通的，不用理会，隐藏飞线即可
                    4. 每一种板 都可以选中（选中该板）后右单击，然后选择“重复”（这个类似复制一次）或者选择“创建阵列”（复制成 成行成列的）来创建多个副本，按需求创建，然后将所有板子排列好。板与板之间可以用邮票孔或者Vcut槽链接，板与板之间的距离根据邮票孔或Vcut或实际情况来确定。
                            邮票孔一般成两排，但每排长度根据实际情况确定，小板子拼接排长就短一点，否则就长一点
                                5. 以上步骤都是建立在每个板子都没有加工艺边的情况，因为要拼版生产，对单独一个板子加工艺边就根本没有必要了， 所以现在要对整个拼板加工艺边，工艺边与拼好的板子之间也可以选择用邮票孔或Vcut槽，工艺边宽度5mm，如有必要则在每个工艺边上加定位孔，如果要机器SMT贴装则还要在工艺边上加mark点


                                    注意：有些PCB厂家支持给用户拼版的，只需提供GERBER文件（或原图）。PCB厂家按最小面积或最指定量来生产，比如100平方mm是最小面积，你的板子是10个平方mm，那么默认就给你做10块，你给了gerber之后，注明最小面积，自由拼板，厂家就给你做出来了。

                                        自由拼板（不管是几种不同的还是相同的）省心省力，缺点是PCB厂可能不会按照最节省的方式拼接，同样是拼图，有省面积的方法，也有浪费的方法，PCB厂肯定不会考虑这些，他们应该考虑最高效的拼接方式。所以 如果你的板子 对于不同的拼接方法 会有很大面积的节省（也就是可以多产出很多板子），那么就自己拼，否则就让厂家搞定就好了。

                                            最终成品参看：https://image.baidu.com/search/detail?ct=503316480&z=0&ipn=d&word=PCB%E6%8B%BC%E6%9D%BF&step_word=&hs=0&pn=40&spn=0&di=40920&pi=0&rn=1&tn=baiduimagedetail&is=0%2C0&istype=0&ie=utf-8&oe=utf-8&in=&cl=2&lm=-1&st=undefined&cs=1613643730%2C4136934760&os=732104247%2C3610206982&simid=4219698652%2C964665625&adpicid=0&lpn=0&ln=594&fr=&fmq=1605346003639_R&fm=&ic=undefined&s=undefined&hd=undefined&latest=undefined&copyright=undefined&se=&sme=&tab=0&width=undefined&height=undefined&face=undefined&ist=&jit=&cg=&bdtype=0&oriquery=&objurl=http%3A%2F%2Fimg-blog.csdnimg.cn%2F20181103192314204.png%3Fx-oss-process%3Dimage%2Fwatermark%2Ctype_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk%2Cshadow_10%2Ctext_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvbmdrb3Vzb25n%2Csize_16%2Ccolor_FFFFFF%2Ct_70&fromurl=ippr_z2C%24qAzdH3FAzdH3Fks52_z%26e3Bvf1g_z%26e3BgjpAzdH3Fs5g2h57f5g2AzdH3Fw6ptvsjAzdH3F1jpwtsfAzdH3Fbnmblb0n&gsm=11&rpstart=0&rpnum=0&islist=&querylist=&force=undefined

                                                https://image.baidu.com/search/d

l?ct=503316480&z=0&ipn=d&word=PCB%E6%8B%BC%E6%9D%BF&step_word=&hs=0&pn=54&spn=0&di=28930&pi=0&rn=1&tn=baiduimagedetail&is=0%2C0&istype=0&ie=utf-8&oe=utf-8&in=&cl=2&lm=-1&st=undefined&cs=172591740%2C1824188642&os=2235375691%2C4158812490&simid=3413606615%2C358575057&adpicid=0&lpn=0&ln=594&fr=&fmq=1605346003639_R&fm=&ic=undefined&s=undefined&hd=undefined&latest=undefined&copyright=undefined&se=&sme=&tab=0&width=undefined&height=undefined&face=undefined&ist=&jit=&cg=&bdtype=0&oriquery=&objurl=http%3A%2F%2Fwww.51wendang.com%2Fpic%2Ffb3f043f8502a102e4b0803a%2F1-471-png_6_0_0_0_0_0_0_892.979_1262.879-893-0-0-893.jpg&fromurl=ippr_z2C%24qAzdH3FAzdH3Fooo_z%26e3Bc8ojg1wg2_z%26e3Bv54AzdH3F15vAzdH3Fuknua9nubcadw8adj9kabanw&gsm=11&rpstart=0&rpnum=0&islist=&querylist=&force=undefined

https://image.baidu.com/search/detail?ct=503316480&z=0&ipn=d&word=PCB%E6%8B%BC%E6%9D%BF&step_word=&hs=0&pn=30&spn=0&di=11220&pi=0&rn=1&tn=baiduimagedetail&is=0%2C0&istype=0&ie=utf-8&oe=utf-8&in=&cl=2&lm=-1&st=undefined&cs=1526030979%2C1507801258&os=732008947%2C1231645015&simid=0%2C0&adpicid=0&lpn=0&ln=594&fr=&fmq=1605346003639_R&fm=&ic=undefined&s=undefined&hd=undefined&latest=undefined&copyright=undefined&se=&sme=&tab=0&width=undefined&height=undefined&face=undefined&ist=&jit=&cg=&bdtype=0&oriquery=&objurl=http%3A%2F%2F5b0988e595225.cdn.sohucs.com%2Fimages%2F20180914%2F776d959fe8be47cfa282813597610b02.jpeg&fromurl=ippr_z2C%24qAzdH3FAzdH3Fooo_z%26e3Bf5i7_z%26e3Bv54AzdH3FwAzdH3Fdcnbmbmcl_0l8a8n&gsm=1e&rpstart=0&rpnum=0&islist=&querylist=&force=undefined


注：工艺边是因为SMT工艺存在的，如果你的板子不需要（SMT）机器上锡并且不需要（SMT）机器焊接，那么就不需要工艺边，换句话说，裸板生产是不需要工艺边的。

Dumor邮票孔参数：长6.4mm 宽（两排邮票孔之间）1.55mm，两排，每排7个孔 （整个宽度【含孔】推荐2mm）

拼版有两种方向：第一是通过将PCB在绘图中拼凑， 第二个是通过特别的软件将不同的gerber文件拼成一个gerber（较少用）# AD18 小技巧&快捷键

• 原理图

• PCB

  • shift + s，2阶淡退非相关层，有助于看清当前层元素，如焊盘和飞线，连续按三次恢复淡退。

Li PCB总结(+15V/+24V驱动板)

• 线宽

  • 混合线宽，24V电源线多种规格：80mil、60mil和30mil等。80mil的24V电源线呈总线形式贯穿（从左到右）PCB，支线电源线宽有60、30、20等。向芯片提供电源的线相对比较窄，向输出（引脚）提供的电源的线相对较宽。部分信号线
  • 线宽最终的依据是经过的电流大小，电流越大线宽要越宽。
  • 地线是回流的，所以也要根据电流大小设定粗线，另外对GND覆铜也相当于增大了宽度。

• 线间距

  • 6mil 8mil 10mil，一般使用8或10mil

• 孔

  • 孔大小无需严格，一般可选16、28、30mil等规格，太大的孔对走线有影响，尽量小孔
  • 对于很宽的线，可以打多个小过孔以建立更好的电气连接、承载更多的电流
  • GND层之间可以多打一些空，如果有位置的话，目的也是为了更好的电气连接

• IC下面打孔和走线是允许的，不会产生影响，而且可以节省空间

• 一面上的线不能呈锐角和直角，但过了孔就无所谓了，可以是直角锐角

• 分支线

  • 从A点引线要走到B和C，较好的走法是从A到B再到C或从A到C再到B，而不应该从A走到一个点，然后分岔路给B和C

• 相同的器件尽量朝一个方向摆放，以方便维护，也防止焊接出错。（宁可走线麻烦，也朝一个方向放）

• 适当的手动增加一些丝印，特别是对于引脚，这样在使用时可以直观看到功能，而不用去看图纸了。

• 板子是否引出地，连接机器外壳？

  • 主板可以，相当于无形的增加了覆铜面积，增大了抗干扰能力
  • 对于驱动板等大功率板，尽量不要，因为它们要与主板在一起工作，它们的回流地可能会通过机壳影响主板

• 留边

  • 不要太靠边界，可能导致器件、引脚不牢固等问题

• Ctrl+D调出视图，在这里可以隐藏、显示视图，如覆铜等

Appendix-A：Ancient circuit construction mode

A.1 快速构建

这是一种非常草率的方法，只对构造极其简单的电路原型有用。它通过在任意大小的空间里把元器件焊接在一起来构成非常简单的电路。

如图，将晶体放在处理器上方，晶体引线直接焊接到处理器引脚，其它引线也焊接到处理器引脚来引入电源和接地从而把处理器的I/O和外部连接起来。

A.2 面包板

面包板又称电路实验板，是带有排列孔的塑料/铁/磁块儿，它被设计用来盛放DIP封装（双列直插封装）的集成电路和离散元器件。术语“面包板”可追溯到真空管时代，当时真空管无线电设备是建立在一块用于切面包的结实木板上的，因此得名。

使用面包板也不是搭建健壮可靠系统的方法，面包板限制于过多的电容、串扰及噪声敏感度，长期使用后还有机器故障。面包板上的电路连接是通过一段段小的电线来实现的，而这些电线构成了小的天线，这些小天线会吸收周围零散的电磁辐射从而影响电路。

A.3 绕接技术

绕接曾经是常用的电路构建技术，必须是DIP封装的电路才能使用绕接，它通过约0.6英寸的引脚安装在插座上，然后用绕砸工具（绕砸器和剥线器）在引脚周围绕上电线，这样便构成了一个电路，这也被称为冷焊技术，即不带焊接的一种线与引脚间的紧密电气连接技术。

绕接是一种非常快速的原型技术，且健壮和可靠。在早期，NASA（美国国家航天局）惯于使用绕接技术构建宇宙飞船电子设备，并且许多大型计算机也使用这种技术。

Appendix-B：PCB process

B.x 焊接

PCB元件焊接有回流焊和波峰焊两种方法，回流焊是贴片元件焊接的一种低成本方法：将钢网抠刻出与欲焊接的PCB元件的位置和大小相同的区域，然后将PCB与铁网固定并刷锡浆，同时人工放置元件以完成焊接；使用SMT自动贴片机可高效完成贴片元件焊接，但成本较高。波峰焊是插件元件焊接的方法：PCB插装元件后经过锡炉即焊接完成，并通过剪脚机将管脚剪短。

Appendix-C：PCBA and ICT

C.1 Concept

PCBA（Printed Circuit Board +Assembly）又写作PCB’A，是指对PCB空板的装配过程，也指通过该过程生产的成品印刷电路板。PCBA测试是对完成焊接的PCBA板进行程序烧制和有关通路、环境、电压、电流、压力等方面的测试，是PCBA加工过程中的一个重要环节，处于生产工序的末端，是严控出货品质的重要手段。

C.2 PCBA测试方式及PCBA测试架

小批量生产的PCBA可以借助专业测试设备或手工万用表的方式对测试点检测，对于大批量生产的PCBA测试则要使用测试架（Fixture）来辅助完成。PCBA测试架又称PCBA测试治具，其原理是通过测试顶针与PCB板的测试点连接，从而获取电路中的电压、电流等关键数据，并在测试架的显示屏幕上显示，达到快速检测的目的。客户在设计PCB板时，就应该考虑其测试方案并预留PCB测试点，然后出具专业的测试文档或测试方案给制造商。 制作PCBA测试架要提供的文件。

C.3 测试分类及原理

PCBA测试的方法主要包括：ICT测试、FCT测试、老化测试、疲劳测试、振动测试、高低温测试。

C.3.1 ICT测试 - 导通性测试

ICT (In Circuit Test) 又称在线测试仪，ICT测试主要是通过测试探针接触PCB的测试点 (ICT测试点) 来检测线路的开路、短路以及PCBA板上元器件的焊接情况（不涉及到功能按键或者输入输出方面的测试）。ICT测试具有操作简单、准确性高的特点。一些中低端的PCBA板可专门制作ICT测试治具，可有效的降低测试成本。

C.3.1.1 ICT测试对PCB设计的要求

PCB对角上需设计两个125MILS的非金属化的定位孔，并且每个网络都至少有一个ICT测试点，测试点可以是PCB焊接面的焊点或过孔，检测点的焊盘尺寸最小为24mils (0.6mm)，两个单独测试点的最小间距为60mils (1.5mm)。

C.3.2 FCT测试 - 功能性测试

FCT测试由又可称为PCBA功能测试，是指对目标内部功能的测试，可对测试目标提供模拟的运行环境（激励和负载），使其工作于各种状态之中，以测量输出端的参数是否符合要求。测试的内容主要包括电压、电流、功率、功率因素、频率、占空比、亮度与颜色、字符识别、声音识别、温度测量、压力测量、运动控制、FLASH和EEPROM烧录等。

C.3.3 老化测试

老化测试是指对PCBA板进行长时间的通电，进行输入输出方面的测试，模拟用户的操作，以确保其性能符合市场的要求。

C.3.4 疲劳测试

疲劳测试是指对PCBA进行高频、长时间的操作，观察是否出现失效，判断测试出现故障的概率，以此来检查PCBA板的工作性能。

C.3.5 震动测试

震动测试采用专业的震动测试仪进行长周期测试，确保焊接元件无任何脱落情况出现，抽样测试比例根据客户要求决定。

C.3.5 高温测试

高温测试是指将PCBA放入测试房，并针对性地提供-40℃至100℃等常见温区的测试服务，充分模拟产品的环境温度，最大化确保产品的可靠性。

C.4 PCBA测试材料与价格

C.4.1 测试探针

目前测试探针分国产、台湾香港、进口三种。进口产品一般是德国、美国、日本的产品，品牌有INGUN、TCI、日电、华荣、中探、亚探等。测试探针的质量主要体现在材质、镀层、弹簧、套管的直径精度及制作工艺。目前包括国内的产品其材质很多用进口材质，所以除非是偷工减料一般探针材质问题不是很大，针及套管的直径精度方面国内与台湾香港的产品差不多，进口稍好但一般影响不大，弹簧及镀层的质量这方面进口产品比国内要好很多，台湾香港产的比国内稍好一些，原因主要是工艺水平上的差别，国产的探针镀层抗磨损较差镀层容易脱落。如果制作的测试治具使用时间及测试次数超过15万次以上选用进口产品较为合适，但进口的探针价格较贵。目前国内的制作水平和工艺逐步提高，并且在当前价格大战的情况下，不少代理商用国产针冒充进口或台湾产的探针出售。如果测试要求和测试次数不高的话建议可选用国产探针。探针的质量主要对测试治具制作中的测试次数及接触是否良好有关。

C.4.2 测试线

目前测试线都是国外进口或台湾香港地区生产，其产品的区别不大。价格为约125元一卷。

C.4.3 测试板材

测试治具中所选用的板材一般有压克力（有机玻璃）、环氧树脂板等。普通的探针孔径大于1.00毫米的治具，其板材以有机玻璃居多，有机玻璃价格便宜，同时有机玻璃相对较软钻孔时有胀缩探针套管与孔的结合紧密，由于有机玻璃是透明的治具出现问题检查十分容易。但是普通的有机玻璃在钻孔时容易发生溶化和断钻头，特别是钻孔孔径小于0.8毫米时问题很大，一般钻孔孔径小于1毫米时都采用环氧树脂板材，环氧树脂板材钻孔不容易断钻头其韧性及刚性都好但价格较贵一些，环氧树脂板没有胀缩所以如果钻孔孔径不精确会造成探针套管与孔之间很松动产生晃动。环氧树脂板不透明如果治具出现问题检查较困难一些，另外有机玻璃温差变形比环氧树脂板大一些，如果测试的密度非常高的需采用环氧树脂板。板材的选用及钻孔的精度对整个测试治具的精度起关键的作用。 治具的底座大部份是用PVC或有机玻璃制作的，大部份的厂家制作治具底座时是根据测试板材的大小临时制作的，所以底座的质量及底座的重复使用率不是很好，所以建议统一底座大小及标准，本网站提供二种标准的底座可适用大部份的专用测试机，其材料采用20毫米的有机玻璃，由有机玻璃厂家制作质量及工艺非常好，可重复使用，价格虽然稍贵但物有所值。

Appendix-D：Common component packaging

Appendix-E：HUAWEI PCB design specification

Standard : China GB/T 4588.3-2002 & IPC-2221

E.1 布局规范

• 遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局
• IC器件布局时，栅格应为50--100mil. 小型表面安装器件 (如表面贴装元件) 布局时，栅格设置应不少于25mil
• 同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验。
• 发热元件要一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件
• 元器件的排列要便于调试和维修，如小元件周围不能放置大元件，需调试的元器件周围要有足够的空间
• BGA封装元件与相邻元件的距离应>5mm，其它贴片元件相互间的距离>0.7mm。贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离>2mm；有压接件的PCB，压接的接插件周围5mm内不能有插装元、器件，在焊接面其周围5mm内也不能有贴装元、器件

E,2 布线规范

E.2.1 布线优先次序

• 关键信号线优先：电源、摸拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等信号优先布线
• 密度优先原则：从单板上连接关系最复杂的器件着手布线，从单板上连线最密集的区域开始布线

E.2.2 PIN密度与层的关系

PIN密度的定义为 : 板面积（平方英寸）/（板上管脚总数/14）

E.2.3 线宽、线厚与电流的关系

E.2.4 线间距与绝缘电压的关系

Tips : 可击穿绝缘体的电压为绝缘体电压.

E.2.5 PCB工艺限制

E.2.6 孔、焊盘与板厚的关系

Tips : 大面积覆铜的连接的焊盘有良好的散热效果以导致元件焊接不稳定，将焊盘制作成十字花形状可以避免这个问题，这种焊盘称为花焊盘或热焊盘.

TBD

设置原点Set origin

原点是为PCB加工方设置的，加工方以原点为坐标对PCB上的元件和线路等所有元素进行定位

原点的坐标是(0，0)，可以设置在PCB工作区(workspace，在PCB布线区内)的任何位置(但常在左下角lower-left边缘位置，以矩形PCB为例，它就在左小角边界交叉线的交叉点上)， 然后PCB设计界面的任何元件的位置都是相对于该原点的坐标

考虑到PCB切割的边缘精度问题，因此建议选择左下角的 元件焊接点 或 标记点 作为原点

MCU与外设的连接一定要注意：电压、电流和频率参数， 比如5V的主板要接24V的传感器，是不行的，因为24V的传感器的发射信号的电压也是24V的，5V的主板会被烧掉， 又比如5V的主板要接24V的驱动设备，那根本驱动不起来， 再比如5V的主板接5~30V的继电器，电压是够了，但电流可能不够，一样驱动不起来 还比如一个光耦的最高工作频率是1000Hz，但你给的输出信号大于1000Hz，那么实际工作结果就有问题了

布线技巧： 如果最终要为该层的一个整层的某个网络铺铜，那么就可以先忽略该网络，等到铺铜时自动解决，没有解决的再通过打孔或改线实现。

比如双层板的GND，设计时先可以忽略GND网络，因为最终正反两面都要为GND铺铜，铺铜之后99%的GND都自动解决了，剩下没解决的一般可以通过打孔解决。

注意：如果要打孔解决的，那么有可能需要多打几个孔，看实际负载情况，并且注意如果打多个孔 这些孔不要靠的太近，避免PCB局部承受力变小甚至断裂

PCB焊接心得：

1. 贴片封装芯片焊接：将电烙铁加热到高温（实际使用电烙铁最高温度480摄氏度），先点焊一或两个焊盘使芯片固定，然后将PCB倾斜，然后将锡（这种锡直接融合了松香等助焊剂）涂抹在PCB芯片较高的一侧（要多涂抹，涂抹量看芯片引脚大小及长度），因为电烙铁高温的原因，锡会像水珠一样从顶端滚落到下端（也就是电烙铁要跟着锡走），直至脱离芯片，这时芯片的一侧就焊接完成了，其它侧以此类推。
2. 贴片小电阻/电容/二极管等拆卸：电烙铁高温，电烙铁上锡，对准要拆卸的贴片较长一侧左右涂抹，这时贴片会粘在电烙铁上，此时马上将其磕落下来，然后用电烙铁将贴片上粘的锡抹掉
3. 贴片。。。等焊接：用镊子夹住贴片，电烙铁上锡，先点焊一侧，然后焊另一侧
4. 引脚及直插元件焊接：插入元件，先在正面固定一个脚，然后可以像贴片芯片那样在背面滚落焊接，如果引脚之间较远，则可以点焊，即电烙铁上锡，然后贴到焊盘与引脚之间，使锡灌入缝隙则焊接完成
5. 焊盘脱落：
    - 无论什么封装焊接，都不易将电烙铁放置于焊盘太久，以免焊盘脱落
    - 电烙铁不易与PCB直接接触，或挂蹭
    - 拆卸元件或引脚时一定要保证锡完全脱落，否则使用蛮力可能使焊盘脱落

6. 贴片芯片拆卸：用镊子夹住芯片，左右涂抹锡（电烙铁温度一定要高），左右反复，直到芯片可夹起或脱落（利用高温，快速 一侧未凝固）

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MC3305使用心得： MC33035连接直流无刷电机（两线），默认EN和break是使能的，所以仅操作break就可以让电机转起来，所以主板信号在上电时应给break高电平 EN低电平

8pin与11pin使用可调电阻分压控速，8与11之间短路和断路的情况结果是一样的：最高速（最高输出电压），另外输出电压是PWM横流斩波的，所以对于不同电机的调速范围不同。

用电压表测得的输出电压也是不正确的，另外用24V风机查看调速结果也不准确，因为低压对于风机无效