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電路板

PCB布線基本要領(lǐng)

文章出處:網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2016-05-24 16:03:00

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  在PCB設(shè)計(jì)中,布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟,可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的,在整個(gè)PCB中,以布線的設(shè)計(jì)過程限定最高,技巧最細(xì)、工作量最大。 

  PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種:自動(dòng)布線及交互式布線,在自動(dòng)布線之前, 可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線,輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行,以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離,兩相鄰層的布線要互相垂直,平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 

  自動(dòng)布線的布通率,依賴于良好的布局,布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定, 包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線,快速地把短線連通,然后進(jìn)行迷宮式布線,先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化,它可以根據(jù)需要斷開已布的線。 并試著重新再布線,以改進(jìn)總體效果。 

  對(duì)目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺到貫通孔不太適應(yīng)了, 它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道,為解決這一矛盾,出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù),它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用,還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便,更加流暢,更為完善,PCB 板的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)復(fù)雜而又簡(jiǎn)單的過程,要想很好地掌握它,還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì),才能得到其中的真諦。 


  1、電源、地線的處理 

  既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好,但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電、地線的布線要認(rèn)真對(duì)待,把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。 

  對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因, 現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述: 

 ?。?)眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。 

 ?。?)盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:地線>電源線>信號(hào)線,通常信號(hào)線寬為:0.2~0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5 mm 

  對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用) 

  (3)用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板,電源,地線各占用一層。


  2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 

  現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問題,特別是地線上的噪音干擾。 

  數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強(qiáng),對(duì)信號(hào)線來(lái)說(shuō),高頻的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件,對(duì)地線來(lái)說(shuō),整人PCB對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn),所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上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(如插頭等)。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接,請(qǐng)注意,只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)決定。 


  3、信號(hào)線布在電(地)層上 

  在多層印制板布線時(shí),由于在信號(hào)線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,為解決這個(gè)矛盾,可以考慮在電(地)層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層,其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜A舻貙拥耐暾浴?nbsp;


  4、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理 

  在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,對(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮,就電氣性能而言,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤,稱之為熱隔離(heat shield)俗稱熱焊盤(Thermal),這樣,可使在焊接時(shí)因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電(地)層腿的處理相同。 


  5、布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用 

  在許多CAD系統(tǒng)中,布線是依據(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(chǎng)的數(shù)據(jù)量過大,這必然對(duì)設(shè)備的存貯空間有更高的要求,同時(shí)也對(duì)象計(jì)算機(jī)類電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無(wú)效的,如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏,通路太少對(duì)布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來(lái)支持布線的進(jìn)行。 

  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)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)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。 


  6、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC) 

  布線設(shè)計(jì)完成后,需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則,同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求,一般檢查有如下幾個(gè)方面: 

 ?。?)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)電源線和地線的寬度是否合適,電源與地線之間是否緊耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。 

 ?。?)對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線是否采取了最佳措施,如長(zhǎng)度最短,加保護(hù)線,輸入線及輸出線被明顯地分開。 

 ?。?)模擬電路和數(shù)字電路部分,是否有各自獨(dú)立的地線。 

 ?。?)后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會(huì)造成信號(hào)短路。 

  (6)對(duì)一些不理想的線形進(jìn)行修改。 

 ?。?)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,以免影響電裝質(zhì)量。 

 ?。?)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。 


  7、檢查是否有銳角、阻抗不連續(xù)點(diǎn)等 

 ?。?)對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō),當(dāng)導(dǎo)線的拐彎處呈現(xiàn)直角甚至銳角時(shí),在靠近彎角的部位,磁通密度及電場(chǎng)強(qiáng)度都比較高,會(huì)輻射較強(qiáng)的電磁波,而且此處的電感量會(huì)比較大,感抗便也比鈍角或圓角要大一些。 

 ?。?)對(duì)于數(shù)字電路的總線布線來(lái)說(shuō),布線拐彎呈現(xiàn)鈍角或圓角,布線所占的面積比較小。在相同的線間距條件下,總的線間距所占的寬度要比直角拐彎的少0.3倍。 


  8、檢查3W、3H原則 

 ?。?)時(shí)鐘、復(fù)位、100M以上信號(hào)以及一些關(guān)鍵的總線信號(hào)等與其他信號(hào)線布線必須滿足3W原則,同層和相鄰層無(wú)較長(zhǎng)平行走線,且鏈路上過孔盡量少。 

  (2)高速信號(hào)的過孔數(shù)量問題,有些器件指導(dǎo)書上一般對(duì)高速信號(hào)的過孔數(shù)量要求比較嚴(yán)格,咨詢互連的原則的是除了必須的管腳fanout過孔外,嚴(yán)禁在內(nèi)層打多余的過孔,他們布過8G的PCIE 3.0的走線,也打過4個(gè)過孔,沒有問題。 

 ?。?)同層時(shí)鐘及高速信號(hào)中心距需嚴(yán)格滿足3H(H為走線層到回流平面間距);相鄰層的信號(hào)嚴(yán)禁重疊,建議也滿足3H的原則,關(guān)于上述的串?dāng)_問題,有工具可以檢查的。


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