2026年3月31日
在我們致力於提供高速板專家級服務的過程中，經常會協助客戶排除各種設計上的疑難雜症。今天逸雲科技 (eCloud) 的技術專欄，主要帶大家來看日常設計中最容易被忽略的 13 個 PCB 佈局錯誤：
放在銅箔上的參考標示 (Reference Designator，簡稱 RefDes 或位號) 在 PCB 佈局軟體中看得很清楚，但是當你實際打件 (SMT) 後就看不到了。如果你把參考標示放在焊墊上，會導致後續在放置或確認零件時出現很多問題。
如下圖中，R1 的參考標示不會完全印在 PCB 上，R2 的放法才是正確的。
如果將參考標示放在零件下方，雖然在畫板子的時候覺得節省空間，但如果你日後需要解焊、移除或更換零件進行除錯 (Debug) 與維修，你根本無法直觀地找到該位號的零件。
下圖中，U1 放置在 PCB 上後，U1 的參考標示將被隱藏；而 U2 則是完全清晰可見的。
在元件腳位上使用散熱墊 (或稱十字開口)，焊接起來會更容易。你可能為了降低電阻和熱阻而不想使用散熱設計，但不使用會導致焊接極度困難。尤其是當元件焊墊連接到大面積走線或鋪銅 (Copper Pour) 時，大面積的走線和鋪銅會充當散熱器 (Heatsink)，把烙鐵的熱量迅速帶走。如果不使用適當的散熱墊設計，可能會導致空焊或冷焊。
在下圖中，Q1 的源極 (Source) 腳位上面沒有適當的散熱設計，該 MOS 管 (功率晶體) 在焊接和解焊的時候都會很不方便；Q2 的源極腳位有散熱墊設計，該 MOS 管在焊接和解焊的時候都會更容易。
在設計具備無線功能的 PCB 時，通常需要在板子上設計天線。當收發器和天線之間的阻抗不匹配時，經常會出現錯誤。發生這種情況時，兩者之間無法達到所需的最大功率傳輸，天線根本無法正常運作。
合適的微帶線 (Microstrip) 可以讓在 PCB 中建立傳輸線變得簡單，且必須用於匹配天線和收發器之間的阻抗。在大多數情況下，設計阻抗為 50Ω 的微帶線可以為天線和收發器提供最大的功率傳輸。為實現精確的阻抗控制，設計人員必須根據 PCB 的介電規格來設定微帶線的寬度。
一些工程師習慣使用電源走線允許的最小寬度，而不去計算實際通過走線的電流量。例如，對於電流為 500mA 的走線，預設的最小寬度往往是不夠的。
走線寬度取決於其位在外層還是內層，與內層上相同厚度的走線相比，外層上的走線可以承載更多的電流，原因是外層的走線更容易將熱量散發到空氣中。
去耦電容 (Decoupling Capacitor) 可以讓產品擁有穩定的電源，去耦電容需要盡可能靠近穩定電壓的腳位才能發揮作用。如果去耦電容放置得不正確，可能就無法正常運作。
請務必確保將去耦電容放置在靠近供電的腳位處，以發揮最佳效能。以正確的方向和適當的距離放置電容，也可以改善暫態響應 (Transient Response)。
穩壓器主要分兩種：線性穩壓器 (Linear Regulator) 和交換式穩壓器 (Switching Regulator)。線性穩壓器易於佈局、價格便宜，但功耗較高。交換式穩壓器雖然電路複雜，但是轉換效率高、功耗也少。因此在進行 PCB 佈局時，必須嚴格按照 Datasheet (規格書) 上的 Layout Guide 進行佈局。
貫孔 (或稱導通孔) 用於連接 PCB 的不同層。通孔 (Through Hole) 連接 PCB 上的所有層（如下圖所示的 L1、L2、L3 和 L4）。盲孔 (Blind Via) 將 PCB 的外層連接到內層，埋孔 (Buried Via) 則將內層連接到另一個內層。
應控制貫孔的使用數量，以確保它們不會導致電路板尺寸增加，因為它們會佔用佈線空間。不使用貫孔的層面也會受到影響。
工程師常犯的錯誤是設計出很難製造或者根本無法製造的埋孔或盲孔。與常規通孔相比，使用埋孔或盲孔的製造成本更高，這會增加 PCB 的總成本。此外，設計人員應考慮不同類型的貫孔可以或不能連接哪些層的限制。例如，埋孔不能用於連接第 1 層 (L1) 和第 3 層 (L3)。
應該將參考標示盡可能靠近所屬的零件放置，如果不這樣做，在組裝 (SMT/DIP) 和除錯時很難將正確的零件放置在正確的位置上，這點非常重要。如下圖，若不靠近放置，會分不清哪個是 R1，哪個是 R2。
彼此相鄰放置的元件，如果其參考標示不能清楚地指出哪些標示對應哪些焊墊，就會導致許多問題。例如將錯誤的元件放置在錯誤的焊墊上，或者以不符合預期的方式放置元件，進而引發短路或斷路。
如下圖，本來電阻應該是水平放置的，但是實際打件組裝的時候卻垂直放置了，這就會導致 PCB 無法運作。使用在元件周圍有絲印外框 (Silkscreen outline) 的封裝設計可以避免這種問題。
PCB 上的參考標示應該盡量保持同一個方向閱讀。如果雜亂無章地放置，工程師在除錯時會非常痛苦。如下圖左側的零件參考標示都朝同一個方向，但是右側的卻亂七八糟。
積體電路 (IC) 的 Pin 1 旁邊應該有一個清晰的指示符號，如圓點或者星形，這樣才能確保 IC 打件方向正確。安裝反向的 IC 在通電後可能會損壞甚至燒毀。
當 IC 焊接在 PCB 上時，如果 Pin 1 的指示符號沒有被壓在 IC 下方，後續的檢修除錯會更容易。下圖中，U1 的方向將很難確認是否放置正確。 U2 則可以明確知道放置正確，因為 Pin 1 已經清晰標記（方形焊墊）。
有很多元件都是具有極性的，錯誤安裝極性元件會導致電路故障或元件損壞。LED 僅在安裝正確時才會發光。如果極性裝反，LED 將無法導通，甚至可能因逆向電壓擊穿而損壞。如果反向偏壓，電解電容甚至會爆炸。請務必使用有指示極性的封裝 (Footprint)。極性標記不應被隱藏在元件下方。
下圖中，C1 的封裝設計不好，極性標記會被元件本身遮蓋。C2 的封裝設計較佳，因為當電容銲接在 PCB 上時，極性標記依然清晰可見。
以上就是關於 13 個 PCB 佈局錯誤的總結，你在設計時有踩過這些坑嗎？
