PCBA設計通常從以下方面開始： 原理圖捕獲， 其次是 PCB佈局， 路由， DRC（設計規則檢查）， 和 DFM 檢查然後輸出 Gerber 文件， 數控鑽頭， 物料清單 (BOM)， 和 組裝圖對於複雜的設計， HDI PCB 技術與 雷射鑽孔微孔 和 順序層壓 可能需要。

核心輸入檔包括：

• 網表
• 機械製圖
• 組件資料表
• 流程能力文件 （最小走線寬度/間距、最小孔徑、阻焊層寬度、阻抗控制需求）

核心輸出檔包括：

• Gerber RS-274X 或者 ODB++
• NC鑽頭
• 取放文件
• Gerber 模板
• 測試點報告
• 裝配圖和網版印刷文件

2.1 安置原則

佈局是PCBA設計的基礎，並直接影響 訊號路由品質， 熱性能， 和 可製造性正確的放置位置至關重要。 阻抗控制PCB 設計和高速數位電路。

• 功能分區將類比、數位、電源和高速介面區域分開，以避免干擾。
• 訊號流：將元件沿著訊號流方向放置，以減少交叉和環路面積。
• 關鍵組件優先權：首先放置MCU/FPGA/SoC、DDR、時脈和電源模組。
• 邊緣放置：連接器、按鈕和 LED 靠近電路板邊緣，以滿足機械要求。
• 熱佈局：靠近散熱通道或導熱墊的高功率元件；添加 熱通孔陣列 在高溫部件下方。

2.2 路由基礎知識

• 走線寬度和電流容量：0.5 毫米寬的導線在 1 盎司銅線上大約可以承載 1 安培的電流。對於更高的電流，請使用 銅 或更厚的銅砝碼。
• 差分對USB、HDMI、LVDS、乙太網路介面需要 長度匹配， 等間距， 和 緊密耦合 維持 訊號完整性 並儘量減少 插入損失 和 回報損失。
• 受控阻抗高速訊號需要根據疊層結構計算特性阻抗；常用值為單端 50 Ω 和差分 100 Ω。工程評審應包括 阻抗控制 確認。
• 回程路徑確保參考平面完整，以避免平面分割造成的電磁幹擾問題；添加 縫合過孔 近層過渡區。
• 透過盡量減少高速過孔；使用 反向鑽孔 或者 盲孔/埋地通孔 必要時。對於 HDI 設計，請使用 堆疊過孔 或者 交錯過孔 和 銅填充物。

糟糕的DFM會導致 焊錫橋接， 墓碑式， 冷焊點， 組件偏移， 和 焊錫球. 在大量生產前進行DFM分析有助於確保一次合格率。

3.1 地形設計

土地格局必須符合 IPC-7351合適的墊片設計對於可靠性至關重要。 PCB組裝 和 PCBA組件。

• 晶片組件（0402、0603、0805）焊盤尺寸必須與鋼網孔徑和回流焊輪廓相匹配，以避免立碑現象。
• QFN（四方扁平無鉛）底部 導熱墊 應進行分隔以減少空隙和冷接縫；使用 焊盤定義（SMD） 或者 非阻焊層定義（NSMD） 墊子要用得宜。
• BGA（球柵陣列）焊盤直徑通常為焊球直徑的 80%–85%；阻焊層開口必須精確，以避免阻焊層沾到焊盤上。對於細間距 BGA，請使用 焊錫掩膜壩 寬度≤0.1毫米，或必要時消除擋壩。
• SOT/SOP/QFP：細間距需要足夠的阻焊層寬度以防止搭橋。

3.2 組件間距和方向

• 相鄰組件間距必須滿足取放噴嘴和返工要求（≥0.3 毫米）。
• 將相似零件以相同方向對齊，以便於進行AOI檢測。
• 保持高矮元件之間足夠的距離，以避免重排時出現陰影效應。

3.3 阻焊層和絲網印刷層

• 阻焊層 寬度≥0.1毫米，以防止橋接。
• 網版印刷 焊盤不得重疊；保持≥0.2毫米的間隙。
• 極性標記， 腳位 1 指示器， 和 參考標識符 必須清楚。
• 依照顧客喜好選擇阻焊層顏色（綠色、藍色、黑色、紅色、白色）；確保字樣印刷清晰易讀。

4.1 密度泛函理論

DFT 可實現高效、低成本的 PCBA 測試，並支援測試程式開發和夾具設計。

• 飛行探針測試無需夾具；非常適合原型製作和小批量生產。
• ICT（線上測驗）需要測試點和夾具；適用於大批量生產。我們設計 測試點圖案 具備充足的覆蓋範圍。
• FCT（功能電路測試）驗證PCBA的實際功能。
• 邊界掃描（JTAG）：利用內建晶片測試邏輯來減少實體測試點。

DFT要求：

• 測試點直徑≥0.8毫米，間距≥1.27毫米。
• 盡可能將測試點分佈在同一側。
• 保持測試點暢通無阻，並遠離高大元件。
• 預留電源和接地網路測試點，以便能夠 斷電短時測試 和 通電電壓測量。

4.2 DFA

DFA 著重於提高彙編效率和防止錯誤。

• 面板化： 使用 V形切法（V形劃線） 或者 鼠咬/印圖。 為了 PCB組裝 使用邊緣懸掛式組件時，請註明。 標籤路由 被老鼠咬傷。
• 工具導軌：3-5毫米寬，用於傳送帶轉移和定位。
• 信託標記：至少 2-3 個全域基準點；對於 BGA 和 QFN 等細間距元件，則需要局部基準點。
• 防錯法確保連接器具有唯一的方向，以防止反向插入。

5.1 訊號完整性 (SI)

系統整合問題包括 反射， 相聲， 過衝， 下射， 和 時序偏差高速 PCB設計 可以使用 預佈局模擬 和 佈局後驗證 評估 眼睛圖。

• 阻抗匹配：電源串聯端接、並聯端接或交流端接。
• 長度匹配：DDR 資料/位址組和差分對的蛇形佈線。
• 串擾抑制：3W 規則（間距≥3×走線寬度）；為關鍵訊號添加保護走線。
• 返回方式：在層間過渡處附近添加縫合過孔，以減少迴路電感。

5.2 電源完整性 (PI)

PI問題包括 功率雜訊， 電壓降， 和 地面彈跳精心設計的 配電網路（PDN） 對穩定運行至關重要。

• 去耦電容器在每個電源引腳附近放置 0.1 µF + 10 µF 的組合電容；使用 低靜電放電電容器 用於高頻解耦。
• 動力平面分裂：分離類比和數位電源平面；避免與高速訊號交叉分割。
• 低阻抗路徑相鄰的電源層和接地層會產生平面電容；在電源層和接地層之間保持薄的介質層。
• 透過計數：並行多個過孔用於高電流路徑；使用 銅填充過孔 用於大電流過孔。

5.3 電磁相容性 (EMC)

EMC涵蓋範圍 電磁幹擾 (EMI) 和 電磁感應率 (EMS)EMC預合規性審查可以在正式測試之前識別設計風險。

• 20小時規則：將電源平面邊緣凹陷 20 倍層間距，以減少邊緣場。
• 介面過濾在 I/O 連接器處加入 TVS、共模扼流圈、鐵氧體磁珠和電容器。
• 屏蔽：在敏感區域使用屏蔽罩；提供 接地墊 用於安裝護盾。
• 水晶鐘：不要在晶體下方佈線；使用保護走線並保持時鐘走線短。

5.4 HDI PCB設計

對於高密度設計， HDI PCB 技術與 雷射鑽孔微孔， 盲孔， 和 埋地通孔 可實現更小的尺寸和更高的佈線密度。主要考慮因素：

• 微孔縱橫比 通常≤1:1。
• 使用 堆疊式微孔 用於高密度區域的層間過渡。
• 順序層壓 此工藝可實現多層微孔結構。
• 墊片 和 銅填充物 和 平面化 用於BGA扇出。

6.1 BGA 設計

BGA焊盤設計直接影響焊接良率。 PCB組裝 和 PCBA組件尤其是在細間距 BGA 應用。

• 墊片直徑≈0.8–0.85×球直徑（例如，0.3毫米球對應0.25毫米墊片）。
• 阻焊層開口比焊盤每邊大 0.025–0.05 毫米。
• NSMD（非阻焊層定義） 或者 SMD（焊錫掩膜定義）NSMD 常用於細間距 BGA。
• 扇出過孔尺寸為 0.2 毫米/0.1 毫米或更小；使用 通過墊 和 銅填充/樹脂填充 防止焊錫滲漏。
• 添加 本地信標 靠近BGA以便進行精確定位。

6.2 QFN 設計

QFN（四方扁平無接腳）封裝需精心設計散熱焊盤。

• 將導熱墊分割成多個較小的導熱墊，或使用帶有分段式模板孔的單一導熱墊，以減少空隙。
• 將引腳焊盤向封裝邊緣延伸 0.2–0.3 毫米，以便進行 AOI 檢測。
• 使用 樹脂堵塞 或者 銅填充物 用於散熱焊盤過孔，防止焊錫滲漏。
• 對於高功率QFN，添加 熱通孔陣列 連接至內部銅平面。

6.3 0402 / 0201 / 01005 微型元件

• 0402 焊盤間距：0.4–0.5 毫米；0201：0.25–0.3 毫米；01005：0.15–0.2 毫米。
• 使用防焊球模板孔（有缺口或縮小）。
• 提供足夠的基準標記以確保定位準確。
• 考慮 膠水點膠 適用於帶有重型部件的雙面組裝。

7.1 模板孔徑設計

模板孔徑設計直接決定 焊膏印刷 品質要好，並且應該針對每個PCBA進行最佳化。

• 模板厚度：典型值為 0.1–0.15 毫米；微型元件為 0.08 毫米；大電流元件為 0.2 毫米。
• 面積比：孔徑面積/孔壁面積>0.66。
• 寬高比：孔徑寬度/模板厚度 > 1.5。
• 特殊孔徑：QFN散熱焊盤多個小窗口；BGA圓形或方形縮減；晶片元件防焊球缺口孔。
• 考慮 步驟模板 適用於混合尺寸的元件（例如，大電流區域使用厚鋼網，小間距區域使用薄鋼網）。

7.2 回流焊和波峰焊

• 回流焊對於SMT元件；需要適當的 溫度分佈 （預熱、浸泡、回流焊接、冷卻）。使用 氮氣回流 改善潤濕性並減少氧化。
• 波峰焊：適用於通孔（DIP）元件和SMT紅膠製程。
• 選擇性波峰焊：適用於通孔元件的局部焊接；是混合技術電路板的理想選擇。
• 無鉛工藝SAC305焊膏；回流焊接峰值溫度235–250 °C。常見表面處理包括 無鉛HASL， 同意， 志願消防隊， 浸銀， 和 浸入式錫。

7.3 混合裝配

結合SMT回流焊和DIP波峰焊，或使用 黏貼式插針（PIP） 用於回流焊接中的通孔元件。

8.1 面板化方法

• V形切法（V形劃線）低成本；適用於無邊緣組件的矩形板材。
• 鼠咬/印圖對於不規則形狀的電路板或邊緣元件；請使用 標籤路由 和 老鼠咬傷。
• 橋 + 老鼠咬兼具強度和易分離性。

8.2 工具導軌和基準標記

• 工具導軌寬度：3–5 公釐。
• 基準標記：直徑 1 毫米，阻焊層開口 2-3 毫米，鍍金或浸錫。
• BGA/QFN 細間距元件的局部基準標記。

8.3 面板尺寸和數量

• 面板尺寸在貼片機和回焊爐的限制範圍內（≤400 毫米 × 400 毫米）。
• 兼顧效率和材料利用率；避免翹曲。
• 使用 易斷標籤 或者 路由插槽 減輕拆卸過程中的壓力。

9.1 電氣檢查

• 剛果民主共和國未發現致命錯誤。
• 關鍵訊號長度匹配、阻抗、間距。
• 透過計數和當前容量計算電力網路。
• 訊號完整性仿真 結果符合眼圖要求。

9.2 DFM 檢查

• 符合IPC-7351標準的焊盤尺寸。
• 元件間距滿足最小拾取放置要求。
• 阻焊層、絲網印刷層、極性標記清晰可見。
• 模板孔徑符合面積比。
• 面板化 和 工具導軌 展示。

9.3 DFT 檢查

• 測試關鍵網路上的點覆蓋率。
• 測試點暢通無阻。
• 資訊通信技術裝置可行性。

9.4 裝配檢查

• 工具導軌和基準標記均已存在。
• 分組方法合理。
• 元件與 V 形切口的距離 ≥0.5 mm。

9.5 文件完整性

• Gerber 層命名標準化。
• 物料清單中的零件編號、包裝規格和數量準確無誤。
• 揀貨和放置文件與物料清單相符。
• 鋼網文件與PCB設計相符。

對於老舊產品或過時產品 PCBA電路板， PCBA逆向工程 可以從實體電路板重建原理圖、物料清單和 Gerber 文件，並將恢復的資料連接到新的電路板。 PCB設計 和 PCBA組件 工作流程。

我們的逆向工程流程包括：

• 電路板成像和X射線檢測 繪製內部層圖。
• 組件識別和物料清單提取 包括已停產的零件替代品。
• 原理圖捕獲 從網表重構。
• PCB佈局重建 透過DFM改進。
• 原型PCBA組裝 以及功能測試。

附加加值服務：

• 保形塗層 適用於惡劣環境。
• 灌封和封裝 用於抗振。
• 底部填充 適用於BGA和CSP封裝。
• 返工和維修 使用BGA返修台。
• 功能測試開發 用於定制PCBA。