PCB布線權威指南:搞懂這6大原則,電路板打樣一次成功!

在PCB設計中,布線是從原理圖走向實際產(chǎn)品的關鍵步驟,其質量直接決定了后續(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避免平行,免得產(chǎn)生反射干擾。必要時,應加地線隔離,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重要。

自動布線的布通率依賴良好的布局,可以預先設定布線規(guī)則,包括走線的彎曲次數(shù)、導通孔的數(shù)目等。這些規(guī)則的設定,不僅是設計的需要,更是為了確保線路板打樣時能夠符合工廠的制程能力。

一般先進行探索式布經(jīng)線,快速地把短線連通,再進行迷宮式布線。把要布的連線進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,改進總體效果。

針對高密度的PCB設計,貫通孔已顯得力不從心,因為它會占用許多寶貴的布線通道。為解決這一矛盾,盲孔、埋孔和盤中孔技術應運而生。些先進的過孔技術,尤其在進行PCB6層板打樣及更高層數(shù)的設計時,不僅完成了層間導通的任務,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,然后進行電鍍面銅。其好處在于不僅能大大提高PCB設計工程師的效率,讓設計時間從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。

PCB布線權威指南:搞懂這6大原則,電路板打樣一次成功!

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,會導致產(chǎn)品性能下降,甚至會影響到產(chǎn)品的成功率。

因此,針對電源、地線的布線要認真對待,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:

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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,其關系是地線>電源線>信號線。一般,信號線寬為0.2-0.3mm,最精細線寬達0.05-0.07mm,電源線為1.2-2.5mm。針對數(shù)字電路的PCB,可以用寬的地導線組成一個回路,即構成一個地網(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?;蛘?,設計成多層板,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。對信號線來說,高頻的信號線應盡可能遠離敏感的模擬電路器件。對地線來說,整個PCB對外界只有一個結點,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短接。注意,只有一個連接點。

當然,也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設計來決定。 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,也會增加生產(chǎn)的工作量,且成本相應增加。

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。因為最好是保留底層的完整性。 四、大面積導體中連接腿的處理

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)絡系統(tǒng)的作用

在許多CAD系統(tǒng)中,布線是根據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密,通路雖然有所增加,但步進太小,圖場的數(shù)據(jù)量過大。這必然對設備的存儲空間有更高要求,同時也對像計算機這類的電子產(chǎn)品的運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。

標準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、設計規(guī)則檢查(DRC)

布線設計完成后,需認真檢查布線設計是否符合設計者制定的規(guī)則,同時確認制定的規(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.針對關鍵的信號線是否采取了最佳措施,如長度最短、加保護線、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立的地線

5.后加在PCB中的圖形(如圖標、注標)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。

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