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最佳 PCB 设计规则系统让您的电路板避免错误

Zachariah Peterson

| 已创建：June 2, 2026 | 已更新：July 1, 2026

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ECAD 软件通过在设计与布局工具中强制执行 PCB 设计规则和约束，来帮助设计人员严谨地完成设计。对于任何新的设计，创建设计规则都是 PCB 设计人员的职责，其最终目标是确保功能实现和可制造性。随着时间推移，主流 ECAD 软件供应商已经发展出两种用于定义 PCB 设计规则的格式：基于类别的录入系统，以及基于矩阵的约束定义系统。

这两种格式都可以接受，并且能够产生完全相同的结果；选择基于类别还是基于约束的设计规则定义方式，主要取决于个人偏好。无论你选择使用哪种机制，都应选择能够提供所需灵活性的 PCB 设计软件，以便你能完全控制 PCB 设计规则的定义。

PCB 设计规则从何而来？

驱动 PCB 设计规则的因素有哪些，为什么这些因素很重要？PCB 设计规则通常根据以下几类需求来定义：

可制造性约束
装配约束
信号完整性要求
EMI/EMC 要求
作为 RF 设计实现条件而定义

以上只是设计规则产生领域的一个横截面。请注意，PCB 设计规则并不是基于简单的电气功能来制定的。相反，大多数 PCB 设计规则和约束都是依据制造要求来定义的。如果一块板无法制造，那么设计它就没有意义，因此面向制造设计（DFM）规则是行业技术内容中最基础的一类 PCB 设计规则。

PCB 设计规则与约束的区别

有些 PCB 设计软件使用“rules（规则）”一词，而另一些软件则使用“constraints（约束）”一词。实际上，设计规则和设计约束之间几乎没有区别；两者的差异仅仅在于不同软件供应商选择使用的术语不同。这两个术语主要用于指代 ECAD 软件中创建 PCB 设计规则时的用户界面方式。

基于这一点，PCB 设计软件供应商通常会将规则和约束区分如下：

设计规则通常定义在基于类别的系统中，其中各条规则按照层级类别进行组织（如 Routing、Manufacturing、Electrical 和 Placement）。每条规则都通过作用域定义来确定其适用于哪些对象或网络，并通过专用配置对话框输入相应数值。规则还可以设置优先级，以便更具体的规则覆盖通用默认规则。
设计约束通常定义在基于矩阵或表格的系统中，其中数值直接输入到网络类、层或对象类型交叉位置的单元格中。这种方法会在单一的、类似电子表格的视图中呈现所有约束值，从而便于同时比较多个网络或类别之间的数值。

在实际应用中，这两种方法在执行设计规则检查（DRC）时都会实施相同的几何和电气检查。二者的区别纯粹是工作流程偏好的不同：基于类别的规则提供更细粒度的作用域和优先级逻辑，而基于矩阵的约束则便于快速进行可视化比较以及跨整个设计进行批量编辑。

Altium Designer 的独特之处在于，它是唯一一个允许用户以设计规则或设计约束两种方式完整定义其设计与制造要求的 PCB 设计软件平台。其主要方法是使用基于类别的 PCB Rules and Constraints Editor，其中所有支持的设计规则类别都以层级结构列出。每条规则都单独配置作用域，用以确定该规则适用于哪些对象、网络或网络类。

Altium Designer 中的 PCB Rules and Constraints Editor

Altium Designer 还提供了一个采用矩阵方式来指定设计要求的 Constraint Manager。该界面以表格式电子表格格式呈现所有设计约束，对于其他 ECAD 软件平台的用户来说会非常熟悉，包括 Cadence Allegro 和 Mentor Graphics 等传统平台。矩阵视图使设计人员能够同时查看所有约束值，一目了然地比较不同网络类之间的设置，并且无需逐个打开规则对话框即可进行批量编辑。

Altium Designer 中的 Constraint Manager

无论采用哪种方式，设计人员都能完全掌控其设计规格，这将有助于避免许多可能导致制造缺陷的基础问题。为了在这两种方式下访问主要设计规则，下表提供了有用的参考说明和访问细节。请按照这些说明操作，或查阅 Altium Documentation 了解更多信息。

DFM 要求	基于规则的方法	基于约束的方法
最小走线宽度	在 Routing > Width 规则类别下定义，并按网络类设置作用域；最小值、首选值和最大值在配置对话框中输入	在相关网络类所在行的宽度列交叉单元格中输入数值
铜间距	在 Electrical > Clearance 规则类别下定义，针对网络类或对象对分别设置规则，并按具体程度设定优先级	直接输入到各网络类配对交叉位置的间距矩阵单元格中
最小钻孔孔径	在 Manufacturing > Hole Size 规则类别下定义，并针对不同过孔或焊盘类型指定最小值和最大值	在每个过孔类或元件组的钻孔尺寸行中输入最小/最大值
最小环宽	在 Manufacturing > Minimum Annular Ring 规则下定义，作用域可全局应用，也可按焊盘类设置	在环宽列中输入单一数值，按过孔或焊盘类应用
阻焊扩展	在 Manufacturing > Solder Mask Expansion 规则下定义，并按元件类或焊盘类型设置作用域	在每个焊盘或元件类的阻焊列中输入扩展值
板边间距	在 Manufacturing > Board Outline Clearance 规则下定义，可设置单一全局作用域或按对象设置作用域	在板边行中输入间距值，统一应用或按对象类型应用

PCB 设计规则的类型与类别

任何新设计的主要设计规则，都可以根据产品规范和电路板制造商的能力来确定。有些设计规则数值可能需要手动计算，其依据可能来自以下几个方面：

某些行业标准中的建议或性能目标
直接来自 PCB 制造厂的工艺能力说明
机械约束，例如设备外壳带来的限制
信号完整性约束，例如阻抗或线间距要求
电源完整性要求，例如根据最小铜导轨尺寸计算得出的要求

简单的设计规则数值可以直接以数字形式输入，尤其是在采用数值矩阵的约束管理方式时更是如此。其中最常见的是铜特征、元件、机械结构、钻孔、槽孔以及 PCB 边缘之间的间距值。

下表总结了几乎适用于每个项目的最常见 PCB 设计规则。这些规则跨越多个类别（布线、可制造性等），并可作为新项目定义规则时的实用检查清单。

设计规则类别	具体规则名称	数值依据
布线	线宽	根据载流需求计算，或针对受控阻抗网络按照阻抗目标指定
布线	阻抗	利用场求解工具，根据层叠结构几何参数、介电常数和目标特性阻抗计算得出
布线	差分对布线	根据差分阻抗目标、耦合几何结构和介质特性计算得出
电气	间距	由制造厂规定的最小铜间距给出，或根据电压隔离要求计算得出
制造	最小环宽	根据钻孔对位公差，由制造厂工艺能力说明直接给出
制造	孔径	由制造厂规定最小钻孔直径，或根据过孔载流需求计算得出
制造	阻焊扩展	由制造厂针对阻焊层的对位公差规定
制造	板框间距	由制造厂的铣边公差或机械外壳约束指定
高速	网络长度匹配	根据时序预算和同步接口的传播延迟要求计算得出
高速	最大过孔数量	由信号完整性仿真结果或高频通道损耗预算确定
布局	元件间距	由装配厂最小贴装公差或机械外壳约束指定

PCB 设计规则检查（DRC）

PCB 设计规则检查会以自动（在线）和分组（批处理）的方式运行，以确保 PCB 中的特征符合你的设计规则和约束。在线检查会在你创建 PCB 布局时即时标记错误，而批处理检查则会针对 PCB 中所有相关的设计规则统一执行。

一旦报告了违规项，设计人员就需要对其中一些违规优先进行修正，这将导致 PCB 布局发生变化。任何设计的目标都是将 DRC 违规降至零，而这通常需要在首次运行 DRC 后对 PCB 布局进行一定程度的修改。

将 DRC 违规减少到零的过程，涉及仔细更新 PCB 布局以消除这些错误，通常需要对设计进行许多细微调整，直到错误被解决。大多数情况下，这些错误涉及 PCB 布局中各类对象位置的轻微移动，或者需要重新布线，或更新多边形铺铜。完成这一过程后，设计人员将得到一个完全清理干净的 PCB 布局，并与项目开始时定义的约束保持一致。

零 DRC 是否等于零缺陷？

这个问题的答案显然是“不是”。

这是因为，许多缺陷成因超出了设计人员的控制范围，或者并不会受到 PCB 布局的影响。举例来说，在某些设计中，层叠结构设计和加工过程会影响制造缺陷，即使 PCB 布局中完全没有 DRC 违规也是如此。要确保设计没有缺陷，远不止是完成 PCB 布局，还需要对 PCB 设计具备整体性的理解，范围涵盖从层叠结构到为制造指定主图纸等各个方面。

想进一步了解一些超出 PCB 布局范围的常见缺陷成因，请观看下方视频。看看你是否能识别出其中哪些问题会受到 PCB 布局选择以及在 ECAD 软件中定义设计规则/约束的影响。

无论您需要构建高可靠性的电力电子系统，还是先进的数字系统，都可以使用 Altium 完整的 PCB 设计功能和世界一流的 CAD 工具。Altium 提供全球领先的电子产品开发平台，集业界优秀的 PCB 设计工具以及面向高级设计团队的跨学科协作功能于一体。立即联系 Altium 专家！

常见问题

新 PCB 项目中的 PCB 设计规则来自哪里？

PCB 设计规则来源于制造极限、装配要求、SI/PI 目标、EMI/EMC 需求、射频约束以及机械要求。许多基础规则，例如走线宽度、间距、钻孔尺寸、环宽和阻焊扩展，都是直接由制造商的工艺能力决定的。

PCB 设计规则和 PCB 设计约束之间有什么区别？

区别主要体现在工作流程上。规则通常在基于类别的编辑器中配置，而约束通常在表格或矩阵中输入。两者都可以在 DRC 过程中对相同的布局要求进行检查。

基于类别的设计规则是否比基于矩阵的约束更好？

不是。基于类别的规则更适合进行详细范围定义和优先级设置，而基于矩阵的约束更适合比较和批量编辑。最佳选择取决于具体设计以及设计人员的工作流程。

PCB 设计规则检查实际上验证什么？

DRC 会验证布局是否遵循已定义的规则和约束。它可以标记间距、线宽、孔径、环宽、阻焊、元件间距以及高速布线违规。

通过 DRC 是否意味着 PCB 一定不会出现制造缺陷？

不是。通过 DRC 只表示布局符合已定义的规则。缺陷仍然可能来自层叠结构选择、制造波动、文档不完善、装配问题，或错误的规则值。

Designing PCBs with Intelligent Rule Constraints Altium's Design Rules and Verification Solutions Constraints Documentation

关于作者

Zachariah Peterson拥有学术界和工业界广泛的技术背景。在从事PCB行业之前，他曾在波特兰州立大学任教。他的物理学硕士研究课题是化学吸附气体传感器，而应用物理学博士研究课题是随机激光理论和稳定性。他的科研背景涵盖纳米粒子激光器、电子和光电半导体器件、环境系统以及财务分析等领域。他的研究成果已发表在若干经同行评审的期刊和会议论文集上，他还为多家公司撰写过数百篇有关PCB设计的技术博客。Zachariah与PCB行业的其他公司合作提供设计和研究服务。他是IEEE光子学会和美国物理学会的成员。

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