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完成PCB外形设计后就要结合之前设计好的电路原理图将电路模块排布在PCB上，从而完成智能汽车硬件电路的设计。在PCB设计过程中，要考虑元器件封装的选择、电路模块的排布，以及电路的防干扰设计。本节内容主要使用Altium Designer设计PCB，但是PCB设计原则殊途同归，也可用于其他软件进行PCB的设计。
同样的一个元件可以有不同的封装形式，因此要选择合适的封装形式来设计PCB电路中的元件排布。首先介绍一下封装。
封装就是指把硅片上的电路引脚用导线接引到外部接头处，以便与其他器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。一方面，芯片必须与外界隔离以防止空气中的杂质对芯片电路腐蚀而造成电气性能下降；另一方面，封装后的芯片更便于安装和运输。由于封装技术的好坏直接影响芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB（印制电路板）的设计和制造，因此它是至关重要的。
封装主要分为DIP双列直插和SMD贴片封装两种。从结构方面来看，封装经历了最早期的晶体管TO（如TO-89、TO92）封装发展到了双列直插封装，随后由PHILIPS公司开发出了SOP小外形封装，以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。从材料介质方面来看，金属、陶瓷、塑料等很多高强度工作条件需求的电路，如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。
在智能汽车PCB电路设计中，元件封装的选择要在保证稳定的基础上尽量轻、小，这样能保证智能汽车的整体质量更轻、运行速度更快。在前5节介绍电路原理的部分已经将推荐使用的集成电路元件的封装标注在图片名称后面。表2.7.1所示为前文提到的元件与推荐使用的封装类型。
表2.7.1 元件与推荐使用的封装类型
续表
从表2.7.1中的封装形式可以看出，板载的集成电路芯片大多选用贴片封装形式，这样设计PCB可以节省电路板空间，保证布局的合理性。秉持在满足功能的基础上尽量轻的原则，电路中使用的电容、电阻等器件建议使用0805的贴片封装，部分钽电容体型较大，可以使用1206或者3528的贴片封装。这些常用电路封装的尺寸都可以通过网络获取；若没有找到合适的封装库，可以使用PCB设计软件按照芯片手册给出的具体尺寸自行绘制所需的封装。
在选择了合适的封装之后就可以在电路图中给各电路元件分配合适的封装，然后将元件加载到PCB工程中进行PCB设计。PCB设计大体分为元件布局和电路布线两个环节。具体的实现方法请根据使用的设计软件而自行实现。下面将介绍布局和布线中的一些技巧和注意事项。
1.元件布局
（1）根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性。按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。
（2）根据结构图和生产加工时所需的夹持边设置印制电路板的禁止布线区、禁止布局区域。根据某些元件的特殊要求设置禁止布线区。
（3）综合考虑PCB性能和加工效率选择加工流程。
加工工艺的优选顺序为：元件面单面贴装→元件面贴、插混装（元件面插装、焊接面贴装一次波峰成型）→双面贴装→元件面贴插混装、焊接面贴装。
（4）布局操作的基本原则如下。
①遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。
②布局中应参考原理图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件。
③布局应尽量满足以下要求：总的连线尽可能短，关键信号线最短；高电压、大电流的强信号与小电流、低电压的弱信号完全分开；模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。
④相同结构电路部分尽可能采用“对称式”标准布局。
⑤ 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局。
⑥ 器件布局栅格的设置：一般IC器件布局时，栅格应为1.27～2.54mm；小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不小于0.635mm。
⑦ 如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。
（5）同类型插装元件在 X 或 Y 方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也要力争在 X 或 Y 方向上保持一致，便于生产和检验。
（6）发热元件一般应均匀分布，以利于单板和整机散热，除温度检测元件以外的温度敏感元件应远离发热量高的元件。
（7）元件的排列要便于调试和维修，即小元件周围不能放置大元件、需要调试的元件周围要有足够的空间。
（8）需要用波峰焊工艺生产的单板，其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。当安装孔需要接地时，应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。
（9）焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻容件轴向要与波峰焊传送方向垂直，阻排及SOP（PIN间距≥1.27mm）元件轴向与传送方向平行；PIN间距<1.27mm（50mil）的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。
（10）BGA与相邻元件的距离>5mm；其他贴片元件相互间的距离>0.7mm。贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离>2mm。有压接件的PCB，压接的接插件周围5mm内不能有插装元件，在焊接面周围5mm内不能有贴装元件。
（11）IC去耦电容的布局要尽量靠近IC的电源引脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短。
（12）元件布局时，应适当考虑将使用同一种电源的元件尽量放在一起，以便于以后设计时须考虑的电源分隔问题。
（13）用于阻抗匹配的阻容元件的布局要根据其属性合理布置。
①串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端，距离一般不超过12.7mm（500mil）。
②匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端与终端，对于多负载的终端匹配一定要在信号的最远端匹配。
（14）布局完成后打印装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性，并且确认单板、背板和接插件的信号对应关系，经确认无误后方可开始布线。
2.电路布线
布线是整个PCB设计中最重要的工序，布线将直接影响PCB的性能。在PCB设计过程中，布线一般有3种境界的划分。首先是布通，这是PCB设计最基本的要求。如果线路都没布通，那将是一块不合格的印制电路板，可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印制电路板是否合格的标准。在布通之后认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。最后是美观，假如布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章，就算电器性能好，在别人眼里还是一块垃圾。这给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一，不能纵横交错、毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。
布线时主要按以下原则进行。
（1）一般情况下，应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源线、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线>电源线>信号线。通常信号线宽为0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm；电源线一般为1.2～2.5mm。对数字电路的PCB可用宽的地线组成一个回路, 即构成一个地网来使用（模拟电路的地线则不能这样使用）。
（2）预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。
（3）振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大接地面积，而不应该走其他信号线，以使周围电场趋近于零。
（4）尽可能采用45°的折线布线，不可使用90°折线，以减小高频信号的辐射（要求高的线还要用双弧线）。
（5）任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少。
（6）关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地线。
（7）通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线—信号线—地线”的方式引出。
（8）关键信号应预留测试点，以便生产和维修检测。
（9）原理图布线完成后应对布线进行优化；同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作为地线使用，在印制电路板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线使用。或是做成多层板，电源、地线各占一层。
3.布线注意事项
（1）避免在PCB边缘安排重要的信号线，如时钟和复位信号等。
（2）机壳地线与信号线间隔至少为4mm；保持机壳地线的长宽比小于5:1，以减小电感效应。
（3）已确定位置的器件和线用LOCK功能将其锁定，使之以后不被误动。
（4）导线的宽度不宜小于0.2mm（8mil），在高密度、高精度的印制电路板中，导线宽度和间距一般可取0.3mm（12mil）。
（5）在DIP封装的IC脚间走线可应用10－10与12－12原则，即当两脚间通过两根线时，焊盘直径可设为1.27mm（50mil），线宽与线距都为0.25mm（10mil），当两脚间只通过一根线时，焊盘直径可设为1.524mm（64mil）、线宽与线距都为0.3mm（12mil）。
（6）当焊盘直径为1.5mm时，为了增加焊盘抗剥强度，可采用长不小于1.5mm、宽为1.5mm的长圆形焊盘。
（7）当焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样焊盘不容易起皮，走线与焊盘不易断开。
（8）大面积敷铜设计时，敷铜上应有开窗口加散热孔，并将开窗口设计成网状。
（9）尽可能缩短高频元件之间的连线，减小它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元件之间不能挨得太近，输入元件和输出元件应尽量远离。
4.特殊元件的处理
（1）高频元件。高频元件之间的连线越短越好，设法减小连线的分布参数和相互之间的电磁干扰，易受干扰的元件不能离得太近。隶属于输入和隶属于输出的元件之间的距离应尽可能小一些。
（2）具有高电位差的元件。应该加大具有高电位差元件和连线之间的距离，以免出现意外短路时损坏元件。为了避免爬电现象的发生，一般要求2000V电位差之间的铜膜线距离应该大于2mm；若对于更高的电位差，距离还应该加大。带有高电压的元件应该尽量布置在调试时手不易触及的地方。
（3）重量太大的元件。此类元件应该由支架固定，而对于又大又重、发热量多的元件，不宜安装在电路板上。
（4）发热与热敏元件。发热元件应该远离热敏元件。
印制电路板的抗干扰设计与具体电路有密切关系，这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。
1.电源线设计
根据印制电路板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减小环路电阻。同时，使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。
2.地线设计
在电子产品设计中，接地是控制干扰的重要方法，如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子产品中地线结构大致有系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和模拟地等。在地线设计中应注意以下几点。
（1）正确选择单点接地与多点接地。
在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线对器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用单点接地的方式。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时，如果采用单点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地。
（2）数字地与模拟地分开。
电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。低频电路应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格扩充面积地箔。要尽量加大线性电路的接地面积。
（3）接地线应尽量加粗。
若接地线用很细的线，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子产品的定时信号电平不稳，抗噪声性能降低。因此，应将接地线尽量加粗，使它能通过3倍于印制电路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。
（4）接地线构成闭环路。
设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭路可以明显地提高抗噪声能力。其原因在于：印制电路板上有很多集成电路元件，尤其遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地线上产生较大的电位差，引起抗噪能力下降，若将接地线构成环路，则会缩小电位差，提高电子设备的抗噪声能力。
3.退耦电容配置
PCB设计的常规做法之一是在印制电路板的各关键部位配置适当的退耦电容。退耦电容的一般配置原则如下。
（1）电源输入端跨接10～100μF的电解电容器，如有可能，接100μF以上的更好。
（2）原则上每个集成电路芯片都应布置1个0.01pF的瓷片电容，如遇印制电路板空隙不够，可每4～8个芯片布置1个1～10pF的钽电容。
（3）对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，如RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容。
（4）电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。
此外，还应注意以下两点。
（1）若印制电路板中有接触器、继电器、按钮等元件，在操作它们时均会产生较大的火花放电，因此必须采用RC电路来吸收放电电流。一般 R 取1～2kΩ， C 取2.2～47μF。
（2）CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对无用端要接地或接正电源。
除了在设计过程中注意上述问题外，在PCB工程设计完成后建议使用软件自带的DRC功能检查一下整体设计是否有问题。在确定DRC没有问题后再将PCB的网络表与原理图的网络表进行比较，从而确保PCB设计得万无一失。
1.打印电路板
将绘制好的电路板用转印纸打印出来，注意光滑的一面面向自己，一般打印两张电路板，即一张纸上打印两张电路板。选择打印效果最好的制作线路板。
2.裁剪覆铜板
覆铜板也就是两面都覆有铜膜的线路板，将覆铜板裁成电路板的大小，不要过大，以节约材料。
3.预处理覆铜板
用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉，以保证在转印电路板时，热转印纸上的碳粉能牢固地印在覆铜板上，打磨好的标准是板面光亮、没有明显污渍。
4.转印电路板
将打印好的电路板裁剪成合适的大小，把印有电路板的一面贴在覆铜板上，对齐后把覆铜板放入热转印机，放入时一定要保证转印纸没有错位。一般来说经过2～3次转印，电路板就能很牢固地转印在覆铜板上。热转印机事先已经预热，温度设定在160～200℃，由于温度很高，操作时要注意安全！
5.腐蚀线路板
首先检查线路板是否转印完整，若有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补；然后就可以腐蚀了，等线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉后，将线路板从腐蚀液中取出清洗干净，这样一块线路板就腐蚀好了。腐蚀液的成分为浓盐酸、浓双氧水、水，比例为1:2:3，在配制腐蚀液时，先放水，再加浓盐酸、浓双氧水。若操作时浓盐酸、浓双氧水或腐蚀液不小心溅到皮肤或衣物上，要及时用清水清洗。由于要使用强腐蚀性溶液，操作时一定要注意安全！
6.线路板钻孔
线路板上要插入电子元件，所以要对线路板钻孔。依据电子元件引脚的粗细选择不同的钻针，在使用钻机钻孔时，线路板一定要按稳，钻机速度不能开得过慢，请仔细看操作人员操作。
7.线路板预处理
钻完孔后，用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨掉，用清水把线路板清洗干净。水干后，用松香水涂在有线路的一面，为加快松香凝固，用热风机加热线路板，只需要2～3min松香就能凝固。
上述制作过程比较烦琐，所需材料对人体有一定危害，操作时须谨慎小心。由于自制PCB工艺精度有限，可能会产生许多非预期的问题，所以建议广大车友在网络上找PCB印制工厂代加工制作。每10片10cm×10cm的PCB一次印刷的市场价格大约为100元。