在PCB設(shè)計中,布線是從原理圖走向?qū)嶋H產(chǎn)品的關(guān)鍵步驟,其質(zhì)量直接決定了后續(xù)PCB打樣的成敗與性能。無論是簡單的單面布線、常見的雙面布線,還是復(fù)雜的PCB多層板打樣,都離不開精湛的布線技巧。目前,主流的布線方式分為自動布線和交互式布線兩種。
在自動布線前,可以用交互式對要求高的布線,輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免平行,免得產(chǎn)生反射干擾。必要時,應(yīng)加地線隔離,兩個相鄰層的布線要互相垂直,若平行走線,極易產(chǎn)生寄生耦合,這對提升電路板打樣的最終良率至關(guān)重要。
自動布線的布通率依賴良好的布局,可以預(yù)先設(shè)定布線規(guī)則,包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目等。這些規(guī)則的設(shè)定,不僅是設(shè)計的需要,更是為了確保線路板打樣時能夠符合工廠的制程能力。
一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線,快速地把短線連通,再進(jìn)行迷宮式布線。把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化,可以根據(jù)需要斷開已布的線,然后再試著重新布線,改進(jìn)總體效果。
針對高密度的PCB設(shè)計,貫通孔已顯得力不從心,因?yàn)樗鼤加迷S多寶貴的布線通道。為解決這一矛盾,盲孔、埋孔和盤中孔技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。些先進(jìn)的過孔技術(shù),尤其在進(jìn)行PCB6層板打樣及更高層數(shù)的設(shè)計時,不僅完成了層間導(dǎo)通的任務(wù),更極大地節(jié)省了布線空間,讓布線過程更方便、流暢和完善。
以嘉立創(chuàng)為例,對6-32層板一律免費(fèi)采用盤中孔(樹脂塞孔+電鍍蓋帽)。盤中孔即焊盤中打孔,生產(chǎn)時在孔內(nèi)塞上樹脂,烤干樹脂磨平,然后進(jìn)行電鍍面銅。其好處在于不僅能大大提高PCB設(shè)計工程師的效率,讓設(shè)計時間從7天縮短到2天左右,而且能大大提高PCB的良率,以及提升高速板的性能。
一、電源、地線的處理
即使整個PCB中的布線做得很好,但由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降,甚至?xí)绊懙疆a(chǎn)品的成功率。
因此,針對電源、地線的布線要認(rèn)真對待,將電源、地線產(chǎn)生的噪聲干擾降到最低限度,保證產(chǎn)品質(zhì)量。
對于電子工程師來說,或多或少都了解地線與電源線之間噪聲產(chǎn)生的原因。簡單說一下抑制噪聲:
1.在電源、地線之間加上去耦電容
2.盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,其關(guān)系是地線>電源線>信號線。一般,信號線寬為0.2-0.3mm,最精細(xì)線寬達(dá)0.05-0.07mm,電源線為1.2-2.5mm。針對數(shù)字電路的PCB,可以用寬的地導(dǎo)線組成一個回路,即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用。
3.用大面積銅層作地線,在PCB上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線。或者,設(shè)計成多層板,電源、地線各占用一層。
二、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理
如果PCB是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成,那么布線時,要考慮它們之間互相干擾的問題,尤其是地線上的噪聲干擾。
數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng)。對信號線來說,高頻的信號線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件。對地線來說,整個PCB對外界只有一個結(jié)點(diǎn),所以必須在PCB內(nèi)部處理數(shù)、模共地的問題。而在PCB內(nèi),數(shù)字地和模擬地實(shí)際是分開的,它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口處,數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接。注意,只有一個連接點(diǎn)。
當(dāng)然,也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計來決定。 三、信號線布在電(地)層上
在多層PCB布線時,由于在信號線層,沒有布完的線已經(jīng)剩下不多,再多加層數(shù)不僅帶來浪費(fèi),也會增加生產(chǎn)的工作量,且成本相應(yīng)增加。
解決這個問題的方法是可以考慮在電(地)層上布線。首先,考慮使用電源層,其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜A舻讓拥耐暾浴?四、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理
在大面積接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,對連接腿的處理需要綜合考慮。從電氣性能角度出發(fā),元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對元件的焊接裝配存在一些不良隱患,比如焊接需大功率加熱器、容易造成虛焊。因此,為兼顧電氣性能與工藝,可做成十字花焊盤,即熱隔離,俗稱熱焊盤。如此,在焊接時,大大減少由于截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性。多層板的接電(地)層腿的處理相同。 五、布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用
在許多CAD系統(tǒng)中,布線是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密,通路雖然有所增加,但步進(jìn)太小,圖場的數(shù)據(jù)量過大。這必然對設(shè)備的存儲空間有更高要求,同時也對像計算機(jī)這類的電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度帶來極大影響。
而有些通路是無效的,比如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定位孔占用的等。
網(wǎng)格過疏,通路太少對布通率的影響極大。所以,要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線。
標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般定為0.1英寸(2.54mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù),如0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 六、設(shè)計規(guī)則檢查(DRC)
布線設(shè)計完成后,需認(rèn)真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者制定的規(guī)則,同時確認(rèn)制定的規(guī)則是否符合PCB生產(chǎn)工藝的需求,一般檢查以下幾個方面:
1.線與線、線與元件焊盤、線與貫通孔、元件焊盤與貫通孔、貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理、是否滿足生產(chǎn)要求
2.電源線與地線的寬度是否合適、電源與地線之間是否緊耦合、PCB中是否還有讓地線加寬的地方
3.針對關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施,如長度最短、加保護(hù)線、輸入線及輸出線被明顯分開
4.模擬電路和數(shù)字電路是否有各自獨(dú)立的地線
5.后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會造成信號短路
6.對一些不理想的線形修改
7.在PCB上是否加有工藝線、阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求、阻焊尺寸是否合適、字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上
8.多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小,如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。
(免責(zé)聲明:本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿,凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息,均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性,但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性,讀者在使用前請進(jìn)一步核實(shí),并對任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯誤、不確或遺漏,概不負(fù)任何法律責(zé)任。
任何單位或個人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時,應(yīng)及時向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明,并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后,將會依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí),溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。 )