在客戶下單PCB設計前，需系統(tǒng)梳理技術需求、規(guī)范文件及協(xié)作資料，確保設計符合功能、工藝、成本及合規(guī)性要求。資深工程師通常從需求定義、技術文件、結構文件、工藝文件、測試文件、協(xié)作文件六大維度準備，以下為詳細清單及注意事項：

一、需求定義文件：明確設計目標

1. 功能需求說明書

• 核心內(nèi)容：描述PCB需實現(xiàn)的功能（如信號處理、電源管理、通信協(xié)議等）、性能指標（如帶寬、時延、功耗）、接口類型（如USB、HDMI、RF）及特殊需求（如耐高溫、抗干擾）。

• 示例：若為工業(yè)控制板，需明確是否需支持CAN總線、4-20mA模擬信號輸入，或是否需通過EMC認證。

• 注意事項：避免模糊描述（如“高速信號”需明確速率，如“10Gbps”），并標注優(yōu)先級（如關鍵信號需優(yōu)先布局）。

2. 環(huán)境與可靠性要求

• 工作條件：溫度范圍（-40℃~+85℃）、濕度（如RH<85%）、振動等級（如隨機振動5G）。

• 可靠性標準：是否需符合IPC-6012（剛性板）、IPC-6013（柔性板）或車規(guī)級IPC-A-600H標準。

• 示例：汽車電子需滿足AEC-Q100認證，醫(yī)療設備需符合IEC 60601-1安全標準。

二、技術文件：指導設計實現(xiàn)

1. 原理圖（Schematic）

• 使用標準符號（如IEC或ANSI標準），避免自定義符號導致誤解。

• 標注關鍵信號（如高速差分線、電源軌）及特殊處理要求（如屏蔽、阻抗控制）。

• 原理圖需與BOM（物料清單）完全匹配，避免型號或參數(shù)沖突。

• 核心內(nèi)容：完整電路圖，標注元件型號、參數(shù)（如電阻阻值、電容容值）、封裝類型（如0402、SOP-8）及網(wǎng)絡連接關系。

• 注意事項：

2. BOM（物料清單）

• 優(yōu)先選用常用型號，避免使用停產(chǎn)或長交期元件。

• 標注關鍵元件（如BGA、QFN）的焊盤尺寸及公差要求。

• 核心內(nèi)容：列出所有元件的型號、品牌、封裝、數(shù)量及替代料（如有）。

• 示例：

  元件編號	型號	品牌	封裝	數(shù)量	替代料
  C1	0805 10uF	Murata	0805	5	Taiyo Yuden 10uF 0805

• 注意事項：

3. 特殊設計要求

• 阻抗控制：明確需控制阻抗的信號類型（如單端50Ω、差分100Ω）及層疊結構（如微帶線、帶狀線）。

• 高頻設計：標注高頻信號頻率（如5GHz Wi-Fi）、傳輸線類型（如CPWG）及損耗要求。

• 電源設計：說明電源輸入范圍（如12V±10%）、輸出電壓/電流（如3.3V/2A）及紋波要求。

• 示例：若為高速數(shù)字板，需標注“Layer 1-2為差分對，阻抗100Ω±10%”。

三、結構文件：確保物理適配

1. PCB外形圖（Outline Drawing）

• 標注是否需倒角（如C1.0mm）或V-Cut分板槽。

• 若為異形板，需提供3D模型（如STEP格式）輔助設計。

• 核心內(nèi)容：提供PCB的2D外形尺寸（長×寬×厚）、安裝孔位置、定位槽尺寸及公差（如±0.1mm）。

• 注意事項：

2. 機械結構限制

• 元件高度限制：標注關鍵區(qū)域（如散熱器下方、連接器周圍）的最大元件高度（如≤5mm）。

• 禁布區(qū)：明確需避開機械結構（如螺絲孔、支架）的區(qū)域，避免干涉。

• 示例：若為嵌入式設備，需標注“USB連接器周圍10mm內(nèi)禁止布置元件”。

四、工藝文件：指導生產(chǎn)實現(xiàn)

1. 表面處理要求

• 成本敏感型：HASL（最低成本）。

• 高可靠性：ENIG（耐腐蝕、平整度高）。

• 高頻信號：Immersion Silver（低損耗）。

• 常見類型：HASL（噴錫）、ENIG（沉金）、OSP（有機保焊膜）、Immersion Silver（沉銀）。

• 選擇依據(jù)：

• 注意事項：避免混合表面處理（如部分沉金、部分噴錫），可能導致焊接不良。

2. 焊盤設計規(guī)范

• BGA焊盤：標注焊盤直徑、間距及Via-in-Pad設計要求（如是否需樹脂塞孔）。

• QFN焊盤：說明散熱焊盤（Thermal Pad）的開窗比例及連接方式（如網(wǎng)狀銅箔）。

• 示例：若為0.4mm間距BGA，需標注“焊盤直徑0.2mm，Via直徑0.1mm，樹脂塞孔”。

3. 層疊結構（Stackup）

• 核心內(nèi)容：明確PCB層數(shù)、介質(zhì)材料（如FR4、Rogers）、銅箔厚度（如1oz=35μm）及核心厚度（如0.2mm）。

• 示例：

  層數(shù)	材料	銅厚（內(nèi)層/外層）	核心厚度
  4	FR4	1oz/1oz	0.2mm

• 注意事項：層疊結構需與阻抗控制要求匹配，避免信號跨層導致阻抗不連續(xù)。

五、測試文件：驗證設計質(zhì)量

1. 測試點要求

• 核心內(nèi)容：標注需測試的信號（如電源、關鍵信號）及測試點位置（如Via或Pad）。

• 示例：若為數(shù)字板，需標注“所有電源軌（3.3V、5V）需預留測試Via，直徑0.5mm”。

2. 測試規(guī)范

• 功能測試：描述需驗證的功能（如USB通信、LED指示）。

• 環(huán)境測試：說明需通過的測試項目（如高溫老化、振動測試）。

• 示例：若為汽車電子，需標注“需通過-40℃~+85℃溫度循環(huán)測試，100次”。

六、協(xié)作文件：提升溝通效率

1. 設計變更記錄（ECO）

• 核心內(nèi)容：記錄所有設計變更（如元件替換、尺寸調(diào)整）的原因、時間及責任人。

• 示例：若因缺料將電阻R1從0402改為0603，需標注“ECO-20230801：因Murata 0402缺貨，替換為Taiyo Yuden 0603”。

2. 設計評審記錄

• 核心內(nèi)容：記錄設計評審會議中的關鍵問題（如阻抗不匹配、結構干涉）及解決方案。

• 示例：若評審發(fā)現(xiàn)BGA焊盤間距過小，需標注“評審意見：焊盤間距調(diào)整至0.25mm，已更新Stackup”。

案例驗證：某企業(yè)下單文件優(yōu)化實踐

某醫(yī)療設備公司通過以下措施將PCB設計返工率從15%降至2%：

1. 標準化文件模板：制定統(tǒng)一的原理圖、BOM及外形圖模板，減少格式錯誤。

2. DFM（可制造性設計）檢查表：在下單前檢查層疊結構、焊盤設計等是否符合工廠工藝能力。

3. 3D協(xié)同設計：使用ECAD-MCAD協(xié)同工具（如Altium Designer與SolidWorks聯(lián)動），提前發(fā)現(xiàn)結構干涉問題。

通過系統(tǒng)準備上述文件，客戶可顯著降低設計風險，縮短開發(fā)周期，并確保PCB一次通過生產(chǎn)驗證。