似乎每个人都可能想对PCB设计师及其工作方式提出一些反馈意见。参与PCB制造过程的每个人都喜欢对前端人员提出建议。但PCB设计师如何看待他们所处的行业领域？本月，我们邀请PCB设计师和设计工程师探讨各自的烦恼。
问：对于PCB设计师，你最关心的是什么？
答：归根结底是沟通。他们是否向客户或制造商提出了明确的问题？他们是否阅读了客户的完整电子邮件或文档并回复了所有内容？对于客户，同样如此。是否有人发送口头对话的关键摘要，以确保每个人都达成了共识？与更结构化、可追溯的方式相比，聊天应用程序（Slack、Chime、Teams等）对于相关设计沟通的作用如何？客户是否是以有组织的方式还是零零星星地提供必要的数据？虽然PCB设计工程师可能擅长设计，但他们也需擅长客户及项目管理。在类似我们公司，有外部客户的服务机构环境中尤其如此，但同样适用于内部客户。
确保需求和决策对双方都是明确的。是拥有一块砖还是一块有用的PCB，其区别可以归结为一次对话。我看到许多项目被推迟，原因是客户回复缓慢，设计师没有很好地管理，保证项目持续向前推进。有时，是设计师无能为力，但通常情况下，对所需的输入设定明确的期望，并在项目暂停时明确提出要求，是保持客户有响应行动的好方法。设计师有时需要帮助客户意识到，当他们还没有完全准备好向前推进时，需要时间来解决问题。设计师需要善于沟通。根据项目的范围和规模，每天更新项目进度很重要。对于周期更长的项目，可能是每周一次，但不应该让客户猜测项目的具体进展，设计师也不应该在客户审查之前提前开展太多工作。
问：你认为PCB设计应该着重注意哪些重要事项？
答：终端制造商，尤其是其不断变化的技术。设计师很容易陷入“标准最佳实践”或“经验法则”。设计师通常不知道谁将负责制造，因此他们在布局上必然（或希望）更加保守。制造公差和实践并不总是越来越严苛和先进。堆叠导通孔和交错导通孔反复发生的状况就是实例之一。关于堆叠导通孔可靠性的想法不断变化，每个供应商或制造专家都会有不同的意见。
我认为PCB设计师应该努力推动每个项目从计划的最终制造商那里获得最新的制造能力。可能是向项目经理或客户提出所需信息的请求，但需要投入时间，尤其是对于复杂的项目，至关重要。没有什么比“在DFM中发现经过6个月的布局工作，需要在密集的高速设计中增加孔环的尺寸或走线间距”更糟糕的了。供应商的网站或能力文件中列出的信息通常不足以支撑做出多次层压周期和高密度板的设计决策。重要的是尽早进行对话，而不是提前假设。
问：PCB设计师应该着重注意什么问题？
答：在深入开展布局或布线之前，未意识到确定设计的关键限制因素。设计是许多需求的平衡，这些需求往往是相互制约的。投入时间有意识地思考控制设计的所有因素是关键。例如，功率和信号完整性或RF要求经常发生冲突，需要进行权衡。设计师经常错误地假设优先级是什么，或者更常见的情况是，只听取组成部分的部分反馈，而不是收集所有需求并确保客户内部通过优先级进行工作。制造要求和电气设计规范可能大不相同。
然而，这些相互制约的要求可能都支配相同的信号，或者更典型的，相同信号可能穿过具有不同要求的板区域。在规划布局和布线时，尤其是在密集、高速或高度受限的PCB上，如何做出决策，将决定布线的挑战性和功能。恼人的最新机械要求，例如放置ASIC的中间的安装孔或需要尚不了解的禁布区，在设计过程接近尾声时可能会造成破坏。布局启动检查表是确保不会错过推动设计重要问题的好方法。具有讽刺意味的是，这又回到了原点，设计师与制造商需要良好的沟通。
问：对于PCB设计师，你最关心的是什么？
答：一个词：DFX。事实上，DFM是涵盖很多内容的缩写词。但确实，设计师所做的每个权衡、设计团队所做的每个决策，都会改变产品的生产效率和可制造性。
问：PCB设计者应该着重注意哪些重要事项？
答：电源和GND返回。这些因素是噪声电路的主要来源。将部件放置在错误的电源和接地回路区域附近或不同参考回路之间的交叉处会存在很多问题。这一重要事项的好处是不必做很多计算就能做好。只要知道把这些电源轨放在哪里，接地回路可完成90%的任务。然后根据具体情况进行调整。此外，不要忘记检查所有要焊接的通孔引脚与平面的接地连接的3D效果。
问：PCB设计者应该着重注意哪些问题？
答：设计布局造成的制造影响，这要追溯到一些DFX问题。
在制造过程中，没有什么比糟糕的叠层更能提高电路板的成本了。不均匀的层结构和顺序层压是导致成本增加的主要因素。组装过程中：冷焊点需要返工；阻焊膜界定的焊盘产生焊料匮乏；焊盘内的未填塞导通孔会产生各种问题；将元器件放置得太近或共享引脚焊盘（除了违反J-STD-001外）将导致焊点不良、元器件破裂（大陶瓷电容器），并且一旦部件损坏，则无法返工。最重要的是，文档是有效的。需要单独处理的沟通越少越好。除非设置正确，否则软件中的按钮无法正确工作。了解如何与制造商沟通，比如他们需要什么信息才能让工作更轻松。
问：对于 PCB设计师，你最关心的是什么？
答：重点必须放在介质，以及传输线对能量移动的影响。需要一些关键信息来确保成功，比如必须知道驱动端的开关速度。需要了解PCB设计要求，基于该频率，确定输出传输线需要什么阻抗（需要控制它吗），以及为驱动端供电的第一个电容器应该放在何处。在此之后，需要了解器件运行所需要的能量，这样可以确定PDN的阻抗必须是多少。如果根据这些关键要点设计PCB，那么成功的机会大大增加。
关键要点：· 电磁场在导体之间的空间中传播，而不是在导体中传播。· 所有能量都是通过波的方式移动。· 晶体管的开关速度决定了工作频率，而不是时钟频率。· 信号和电源连接与地之间在整个长度（包括层转换）内必须是同一种介质。
问：PCB设计师应该着重注意哪些重要事项？
答：重点是理解基础科学，应该推动PCB设计的基本理念。重点必须放在设计能量移动的空间上。铜结构、箔层和导通孔用于定义PCB上的空间，或者更恰当地说，用于定义PCB上的波导。最常用的二维必须重新定义为三维结构。每个信号或功率导体只是三维式结构的一部分。为了实现良好的信号完整性和EMC，必须存在控制场所需的3个要素。
三元规则· 只需要使用3个组成来容纳EM能：导体、空间（介质）和导体。· 只能使用3个组成来构建电子系统：导体、空间（介质）和开关。· 只能用电磁场能量做3件事：储存、移动或将其转化为动能。切记：我们都只是使用很可能会漏水的水管的水管工。我们设计用于管理EM场运动的三维空间。它并不是火箭科学。
问： PCB设计师应该着重注意什么问题？
答：在设计电子产品和实现良好的信号完整性和合规性方面，全球各地的工程团队面临越来越难的挑战。现状已经变成了预测设计不能通过EMC测试，不仅仅是1次，而是3次、4次，甚至5次。每次设计被送去重新测试时，人们对成功几乎没有信心。这个周期在重新设计产品所需的时间和加快制造新PCB和组装的成本方面都很昂贵。再加上重新测试产品的成本，这些数字加起来，成本惊人。
这类测试费用和产品认证的延迟不在预算或时间表中。费用不仅直接影响客户端的成本，也影响等待产品的客户。团队不能设计下一个大项目，而是努力修改当前的项目。设计那些最有可能失效的产品每年都会损失数十亿美元。关键要切记，我们参与了产生、控制和消耗电磁场能量产品的开发，遵循管理这种能量的规则将会取得成功。
问： PCB布局设计师应该着重注意哪些问题、关注点或重要事项？
答：答案可能有很大差异，这取决于回答者的观点。人们认为，布局设计师应该对软件及其功能有很强的掌控能力。
如果询问设计工程师，你可能会听到以下回答：PCB设计师需要注重细节，密切注意原理图。设计师应该注意那些经常被遗漏的小细节。使用检查表是很好的做法，可以确保始终如一地涵盖所有的基础要点。
放置是PCB设计过程中最重要的步骤之一。为了节省设计时间和精力，在放置阶段需要特别小心。查阅主要元器件的数据表，并尽可能遵循其建议，尤其是在放置方面。猜测部件的放置位置可能会影响设计的完整性。创建PCB布局需要PCB设计师注重细节。设计师应该着重那些经常被遗漏的小细节。作为一名设计师，应该有自己的检查单。如果设计了一块板，且出现了问题，设计师应该修复并将其记录下来。在下一次设计发布之前，先查看检查单，再进行其他类型的审查。对于具有大量连接的设计，在放置阶段，需要在栅格系统上规则方式放置导通孔。以随机方式放置的导通孔在布线阶段会造成很多困扰，并可能阻塞电源面。如果询问制造商，你可能会听到：· 可制造性很重要，它不仅仅是满足最低要求。制造工艺公差的优化对于大批量生产环境中获得可接受的良率至关重要。了解允许设计师考虑权衡以创建这种优化的制造过程非常重要。例如，有些规则用于样品制造，有些则用于返工。样品制造具有优先级别。· 通过在设计过程中意识到制造能力、公差和限制，设计师可以创建更高效、更具成本效益的PCB。对DFM的关注有助于减少制造错误和返工的数量，可缩短生产时间，降低总体生产成本。设计师必须考虑各个方面，如适当的走线宽度、导通孔尺寸和元器件间隙，以及选择合适的材料和表面涂层。· 清晰、正确、完整的数据非常重要。依靠工厂进行编辑以满足需求会造成设计数据库与实际产品之间的脱节。如果设计数据库中没有捕捉到这些更新，未来重新生产将需要再次编辑，而且编辑参数不太可能是相同的。对于重新生产，常见的误解是，“我们以前是这样生产的，所以它很好”，其实生产是按照PCB制造工厂编辑后的数据进行的。· 钻头尺寸和成品尺寸之间存在差异，其对压接配合连接器使用的影响。允许PCB制造商确定钻孔尺寸存在相关风险，应在设计图纸中明确规定这些要求。· 了解设计要求，如出口限制、ITAR、EAR、ESD/SMI、安全、环境、2级产品、3级产品和航空规范。需要事先确定并了解所有这些规范的含义，以确保在设计过程中就能够满足这些要求。如果你问信号完整性工程师，下列内容可能优先列出：· 需要优先考虑信号完整性，尤其是在高速设计中，这是PCB设计者应该意识到的最关键因素之一。保持信号完整性可确保PCB的可靠性，设计师需要了解可能会影响信号质量的因素，如阻抗控制、串扰和反射等。· 他们必须采用适当的布线技术，并仔细考虑元器件的放置位置，以最大限度地减少这些因素的影响。此外，使用端接电阻器可以帮助保持信号完整性并防止信号退化。· 叠层的选择、适当的材料、布线计划以及作为参考的电源平面的使用都会影响高速信号的性能。· 确保认识到接地返回通孔对于层间过渡的重要性。通孔不足将会影响性能。因此，重要的是要了解，得到的答案将取决于提问的人以及他们在设计和制造周期中的环节。无论问谁，都一定会有特有的角度。
更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》23年8月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。
