PCB设计是门不完美的艺术，不少无人机厂家的PCB设计却很无奈

百科 2024-08-27 22:18 北京

一、近年来，中国的PCB制造技术快速发展，一举成为全球PCB制造大国：2022年中国PCB行业产值约为442亿美元，占全球的54.1%。如此庞大的产值，离不开中国PCB技术的不断进步；而一块PCB板从电路设计到制造生产，其可制造性设计（Design for Manufacturing，DFM）尤其不容忽略！

二、PCB设计是门不完美的艺术。因此，不管你是什么水平，当你看到别人设计的PCB，你总会有一种想修改修改的冲动，尽管你的PCB设计水平未必比别人高：这是可以理解的。

三、做硬件设计的，应该都或多或少看过不少公司的“PCB设计规范”。对这些规范的理解和应用程度，也能反映出你的PCB设计水平。有的硬件工程师对这些规范尽量去遵守，有的硬件工程师却是不以为然，对后者是：说起PCB设计规范，他都懂；问他为什么不按照规范去做，却是各种借口，诸如PCB尺寸有限、不那么设计也没事等，待出现问题了就长教训了。

四、PCB设计一般会出现什么问题呢？除了原理性错误外，大致有：丝印类问题、钻孔类问题、阻焊类问题、铺铜问题等，说白了，无非是方便不方便加工，焊接会不会出现连锡、虚焊、立碑等现象；再往深了说，就是EMC设计、电源完整性设计以及散热设计考虑到了没有。

五、有人说画PCB就像一锤子买卖，轻则飞线调试，重则重新来过，都会耽误研发进度。毕竟，PCB设计需要时间，PCB制板更是需要周期，尤其复杂的多层板一般都要两三周时间（加急需要加急费），费用也比较多，板子制作完成后，还要贴片生产；出现问题重新改板制作，花费也不少，更重要是研发进度要拖后两三周，甚至更长时间。这些都是项目经理所不能容忍的。因此，PCB投板前的评审就很有必要。

六、笔者比较推崇华为的“PCB设计规范”。华为的工程师在开篇就明确了制定该设计规范的目的：

本规范归定了我司PCB设计的流程和设计原则，主要目的是为PCB设计者提供必须遵循的规则和约定。
提高PCB设计质量和设计效率。
提高PCB的可生产性、可测试、可维护性。

笔者认为没有充分考虑可生产性、可测试、可维护性的PCB画得再漂亮，也不是什么好的设计。须知，笔者以前的企业，量最大的月产量30万套产品（以双面板为主，MCU使用单片机），量小点的也有年产量10套产品（以四层板和六层板为主，MCU使用ARM9），对PCB设计的质量要求都很高。

什么是好的PCB设计呢？提几条标准吧：1.兼顾外壳结构设计和电气性能，满足EMC设计的要求，比如浪涌、EFT、ESD等。2.便于制造和焊接，PCB制造成品率高（这个低了，板厂会提出来让改进的），焊接一次成品率在95%以上。3.满足大批量（最起码年产量在1W套以上，无人机行业可以放宽到在1K以上）的要求，因电路板问题造成的年返修率在1%以下（无人机行业可以放宽到10%以下）。这些都没做到，就别好意思说自己是什么PCB设计高手了，顶多算个熟手罢了。

七、“电磁兼容”一个让硬件工程师们又爱又恨的词汇：1.它是高水准产品设计的完美呈现；优秀的产品设计，一定都有着像韵律一样和谐的电磁兼容性能。2.电磁兼容设计又是产品上市的最后一道拦路虎；无数因前期设计不当，导致产品EMC问题的产品，最终都倒在了这一步。实际上，电磁兼容是一门工程实践性很强的学科。要做好EMC设计，系统学习理论和设计实验整改都很重要。

八、笔者画过不少PCB，更是见过不少PCB，优秀的PCB设计自然是见识过的。前一阵，有家无人机的PCB设计，还是让笔者“长了见识”：元器件在电路板的双面放置是密密麻麻，电源和地走线是外层打过孔、内层铺铜就行，去耦电容摆放随心所欲，地过孔放的更是很随机，有些过孔甚至都打到焊盘上了，至于USB差分线的阻抗什么的根本就不在考虑之内，好好的多层板每层都有走线，想找个完整的地平面是不存在的。他们的领导更是“信奉”元器件能摆下就好，不要和外壳干涉就行，其他的都无所谓了。笔者一给他们说后续要是维修怎么办，他们表现出一副笔者好像说了什么很奇怪的话的样子，说道：那就不修呗，直接扔了呗。

九、有位电路板厂的工程师表示：“只要PCB设计的线宽、线距、孔径不超过板厂的加工能力，就能够制造出来。只要元器件能摆下，没有干涉，就可以焊接出来。至于过孔在焊盘上，无非做PCB的时候，需要做树脂塞孔电镀填平工艺罢了。”好吧，笔者表示自己保守了：合着只要你敢设计，只要不超出加工能力，板厂就敢做出来，至于成本、成品率啥的，只要你能承担就好了。至于后面产品要过认证，需要过EMC什么的，貌似和板厂、焊接厂也没啥关系——PCB行业都“卷”到这种地步了吗？

某板厂的工艺能力

十、还有位电路板厂的老板，向笔者表示了他对无人机里面的电路板尤其是飞控板的又爱又恨的态度：

1.PCB尺寸很小，元器件密密麻麻；
2.很多不能使用非常规工艺的设计，加工和焊接费劲；
3.有个别BGA封装的，无人机厂家更是经常说有焊接问题，XR照内部结构发现没有焊接问题。
4.量又不算大，放弃可惜，费劲争取下来又挣不到多少钱。

可不是嘛！这在一定程度上，也是不少无人机厂家乃至无人机行业面临的无奈，背后是不少硬件工程师的叹息；毕竟，没有量或不上量才是问题的关键啊！

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