PCB设计中的生产陷阱及解决方法大全

PCB设计中的生产陷阱主要集中在布局、布线、测试点设置及元件选型等方面，忽视这些细节可能导致返工、生产延误或功能故障。以下是关键问题及解决策略：

测试点缺失

问题：无测试点导致无法验证电源轨、通信线路等功能，后期修复成本高。 ‌

解决方案：为电源、地、复位等关键信号添加测试点，集中放置于同一侧并标记，避免射频信号添加测试点。 ‌

基准点不足

问题：贴片机无法对齐，需手动调整或修改文件。 ‌

解决方案：添加至少两个全局基准点(位于相对角落)，高密度元件附近可加局部基准点，确保周围留1mm间隙且无阻焊层覆盖。 

拼板策略不当

问题：未规划拼板可能导致分板时元件损坏或连接器断裂。 ‌

解决方案：设计时添加邮票孔或V-cut，重要元件远离边缘，与制造商确认拼板模板。 ‌

元件选型风险

问题：使用停产或难采购零件易导致生产中断。 ‌

解决方案：BOM锁定前检查零件可用性，确保多供应商支持且非停产型号。 ‌

高压与弱电干扰

问题：高压回路与弱电信号混杂易引发电磁干扰或芯片误触发。 ‌

解决方案：物理隔离高压与弱电区域，避免信号线跨分割参考平面。 ‌

焊盘布线错误

问题：对角出线或相邻焊盘直连易导致元件偏移或短路。 ‌

解决方案：沿焊盘长轴对称布线，相邻焊盘需先连至焊盘再延伸线路。 ‌

差分信号处理不当

问题：长度不匹配导致时序错位，抗干扰能力下降。 ‌

解决方案：优先保证差分对等长(误差≤信号周期10%)，间距可灵活调整。 ‌

金手指开窗遗漏

问题：绿油覆盖金手指区域易导致接触不良。 ‌

解决方案：设计时在阻焊层明确开窗区域，确保金手指全裸露。 ‌

缺乏关键信号测试点

问题: 这是最常见的错误之一。没有测试点，板厂无法验证电路板功能，导致：

无法测量电源轨、检查通信线路或确认固件加载。

缺陷无法及早发现，后期修复成本更高。

制造商可能在未经测试的情况下发货，或收取额外费用制作定制测试夹具。

解决方案:

为所有重要信号(电源、地、复位、通信总线、关键GPIO)添加测试点。

避免在射频或高频信号上添加测试点，因为寄生电容会引起问题。

将所有测试点集中放置在电路板的同一侧(通常是底层或与元件相对的一侧)。

测试点附近添加接地焊盘，并清晰标记。

避免将测试点放置在电路板两侧，这需要更复杂、更昂贵的双面“针床”测试夹具。

缺少 PCB 部件号和修订版本

问题: 看似微不足道，但会在生产中造成极大混乱：

工厂可能混淆不同版本的设计，导致生产错误版本。

调试问题时难以确定正在查看的电路板版本。

解决方案:

始终在 PCB 丝印层上包含部件号/项目名称和修订版本，例如“部件号1203，修订版B”。”

保持标签小巧、不碍事但清晰可见。

确保 PCB 上的信息与 BOM、Gerber 文件和贴片文件中的信息一致。

生产可行性的重要性“原型机的顺利运行并非设计完备的充分证明。设计师在设计阶段就应全方位预见到生产制造过程中可能遭遇的各类难题。”原型机的成功并不能保证量产顺利，设计阶段需考虑生产可行性，避免设计报废、延误及成本上升。

在生产过程中的设计错误可能导致严重经济损失，需从设计源头预防的情况下，在PCB设计过程中，潜在的错误往往会在生产阶段引发重大问题，诸如设计报废、生产进度延误以及成本飙升。仅仅原型测试成功，并不足以确保量产阶段的顺利，因此，在设计之初就应充分考虑到生产可行性的重要性。

02常见设计问题及解决方案

► 缺乏关键信号测试点

问题：缺乏测试点阻碍功能验证，需增加测试点是一个普遍存在的问题。没有这些测试点，板厂将无法验证电路板的功能，进而导致一系列问题，如无法测量电源轨、检查通信线路或确认固件加载。此外，缺陷可能无法在早期阶段被发现，从而增加后期修复的成本。更糟糕的是，制造商可能在没有经过充分测试的情况下就发货，或者因为需要制作定制测试夹具而收取额外费用。

解决方案：为了解决这个问题，我们建议在所有重要信号上添加测试点，包括电源、地、复位、通信总线以及关键GPIO。同时，应避免在射频或高频信号上添加测试点，因为这可能会由于寄生电容而引发问题。所有测试点应集中放置在电路板的同一侧，通常是底层或与元件相对的一侧，以便于管理和测试。此外，在测试点附近添加接地焊盘并确保其清晰标记也是非常重要的。最后，应尽量避免将测试点放置在电路板两侧，以降低对双面“针床”测试夹具的复杂性和成本的需求。

问题：一个不起眼但却可能引发生产混乱的问题是，丝印层应标明组件号和修订版本，避免生产错误和信息不一致。工厂可能因混淆不同版本的设计而误产错误版本。同时，在调试过程中，难以确定正在查看的电路板版本，这无疑增加了问题解决的难度。

解决方案：为避免此类问题，建议在PCB丝印层上明确标注部件号、项目名称及修订版本，例如“部件号1203，修订版B”，且标签应设计得小巧而不妨碍生产，同时确保其清晰可见。此外，还需仔细核对PCB上的信息与BOM、Gerber文件以及贴片文件中的数据，保持高度一致性，以防止因信息不一致而导致的生产错误。同时，需特别注意确保贴片过程中有明确的基准点以进行对齐，从而提升生产效率和准确性。

问题：在复杂板或大批量生产环境中，增设基准点提高贴片机对齐精度，避免手动对齐的低效和错误。贴片机可能因无法准确对齐电路板而造成元件放置错误，严重影响可制造性。工厂往往需要采用手动对齐方式，这不仅效率低下，还容易出错，或者不得不修改文件以添加基准点，进一步增加了生产复杂性。

解决方案：为确保贴片机的准确对齐，建议在电路板上至少设置两个全局基准点，理想情况下应位于相对的角落，从而提供更稳固的对齐基础。对于高密度封装如QFN、BGA或细间距连接器等部件，为提高放置精度，可在这些部件附近增设局部基准点。同时，需确保基准点周围保持至少1毫米的间隙，并且避免被阻焊层覆盖，以确保其可识别性和准确性。此外，制定合理的拼板或分板策略也是提高生产效率和可制造性的关键措施之一。

问题：在批量生产，特别是小型电路板的制造过程中，设计阶段需规划拼板，使用邮票孔或V-cut是一个不可或缺的环节。若缺乏提前规划，板厂可能会自行进行拼板，这有可能干扰到原有的布局设计。同时，不恰当的分板设计则可能导致电路板破裂、连接器受损或焊点断裂等严重问题。

解决方案：为了确保生产过程的顺利进行，我们需要在设计阶段就充分考虑拼板因素，特别是在处理小型电路板时。通过添加邮票孔或V-cut等设计，我们可以确保重要元件远离边缘，从而降低破裂或损坏的风险。此外，与制造商进行充分沟通，了解他们对于工具孔、面板尺寸和间距的偏好，并索取面板模板，也是提高生产效率和确保可制造性的重要措施。

问题：在预先检查零件可用性，选择容易获取和支持的元件是应对供应链复杂性的重要措施。在供应链情况复杂多变的情况下，可能会面临部件短缺、零件未经通知替换等问题。

解决方案：在BOM(Bill of Materials，即物料清单)锁定之前，利用Octopart或Find Chips等在线资源，对零件的可用性进行预先检查。确保每个零件都能从多个供应商处获得，并且其生命周期(EOL，End of Life)远未结束。在挑选零件时，应优先考虑那些易于查找和获得技术支持的选项。此外，还需注意元件之间的间距，确保有足够的空间进行返修操作。

问题：在原型设计阶段，原型设计避免过度堆叠，保证返修和检查空间。为了节省空间，设计师可能会倾向于紧密堆叠元件。然而，这种做法在后续的生产过程中可能会引发一系列问题。例如，返修操作会变得困难，包括探查、重新焊接或更换元件等;同时，高矮元件之间的近距离也可能在检查时产生阴影，甚至干扰回流焊的过程。

解决方案：为了确保生产的顺利进行，设计师在原型阶段就应避免过度紧凑的元件布局。特别是在连接器、高大元件以及可能需要调试或返修的元件周围，需要预留出足够的空间。此外，还应考虑为返修工具(如人手、镊子、烙铁等)的操作提供便利。