高密度PCB設(shè)計(jì)中的技巧

在設(shè)計(jì)高速高密度PCB時(shí)，串?dāng)_（crosstalk interference）確實(shí)是要特別注意的，因?yàn)樗鼘?duì)時(shí)序（timing）與信號(hào)完整性（signal integrity）有很大的影響。以下提供幾個(gè)注意的地方：

控制走線特性阻抗的連續(xù)與匹配。

走線間距的大小，一般?？吹降拈g距為兩倍線寬?？梢酝高^(guò)仿真來(lái)知道走線間距對(duì)時(shí)序及信號(hào)完整性的影響，找出可容忍的最小間距。不同芯片信號(hào)的結(jié)果可能不同。

選擇適當(dāng)?shù)亩私臃绞健?/p>

避免上下相鄰兩層的走線方向相同，甚至有走線正好上下重疊在一起，因?yàn)檫@種串?dāng)_比同層相鄰走線的情形還大。

利用盲埋孔（blind/buried via）來(lái)增加走線面積，但是PCB板的制作成本會(huì)增加。在實(shí)際執(zhí)行時(shí)確實(shí)很難達(dá)到完全平行與等長(zhǎng)，不過(guò)還是要盡量做到。

除此以外，可以預(yù)留差分端接和共模端接，以緩和對(duì)時(shí)序與信號(hào)完整性的影響。

考慮電路板尺寸和電流

大多數(shù)從事電子設(shè)計(jì)的人都知道，就像沿著河道走的河流，流動(dòng)的電子也可能會(huì)遇到咽喉點(diǎn)和瓶頸;這一點(diǎn)被直接應(yīng)用在車(chē)用保險(xiǎn)絲(automotive fuse)的設(shè)計(jì)中。透過(guò)控制走線的厚度和形狀(U型彎曲、V型彎曲、S形等)，保險(xiǎn)絲可以經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，在電流超載時(shí)熔斷于咽喉點(diǎn)。

問(wèn)題是，設(shè)計(jì)工程師偶爾會(huì)在他們的PCB設(shè)計(jì)中遭遇類(lèi)似的電氣咽喉點(diǎn);舉例來(lái)說(shuō)：在用兩個(gè)陡峭45度也可以的地方，使用90度彎角;當(dāng)彎曲度大于90度時(shí)，采用之字形狀。充 其量那些導(dǎo)線只會(huì)讓訊號(hào)傳播速度變慢;最糟糕的情況是它們會(huì)像汽車(chē)保險(xiǎn)絲一樣在電阻點(diǎn)熔斷。

避開(kāi)裂片風(fēng)險(xiǎn)

裂片(sliver)是一種制造上的失誤，可透過(guò)適當(dāng)?shù)碾娐钒逶O(shè)計(jì)獲得最佳管理(如圖1);為了理解裂片問(wèn)題，我們需要復(fù)習(xí)一下化學(xué)蝕刻工藝?；瘜W(xué)蝕刻是為了分解不需要的銅，但如果要蝕刻的部分特別長(zhǎng)、薄、呈片狀，那些形狀有時(shí)候會(huì)在完全被分解之前整塊剝離;這種裂片會(huì)飄浮在化學(xué)溶液中，有可能隨機(jī)落在另一片電路板上。

圖1 在這個(gè)案例中，走線之間的窄屏蔽對(duì)電路基板來(lái)說(shuō)是安全的。

同樣有可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)是，裂片仍留在原來(lái)那片電路板上;如果裂片夠窄，酸液池可能會(huì)腐蝕掉下方足夠多的銅，使裂片部分剝離。于是裂片像旗子一樣黏著電路板四處飄，最后還是免不了落到那片板子上導(dǎo)致其他走線短路。

那么該去哪里尋找潛在的裂片?又如何避免裂片產(chǎn)生呢?在進(jìn)行PCB布線時(shí)，最好避免留下非常窄的銅線區(qū)域(如圖2);這種區(qū)域通常是走線與焊墊間隙出現(xiàn)交叉、平面被填滿的情況造成(圖3)。將銅線的最小寬度設(shè)置為大于制造商允許的最小值，你的設(shè)計(jì)應(yīng)該就不會(huì)有這方面的問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)的最小蝕刻寬度是0.006英吋。

圖2 一個(gè)非常狹窄的裂片風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，例如圖中這個(gè)原始設(shè)計(jì)檔內(nèi)的案例，在制造時(shí)可能不受控制地剝離，導(dǎo)致短路和良率問(wèn)題。

圖3 在這個(gè)案例中，化學(xué)蝕刻會(huì)改變狹窄裂片填充的形狀/尺寸;裂片剝離時(shí)會(huì)產(chǎn)生意料不到的碎屑或漂浮物。

關(guān)注DRC

自動(dòng)布線器的設(shè)置通常是針對(duì)設(shè)計(jì)功能，而設(shè)計(jì)規(guī)則檢查器(Design Rule Checker，DRC)一般是用來(lái)擷取制造商的設(shè)計(jì)約束;雖然設(shè)置過(guò)程同樣繁瑣，跟自動(dòng)布線器比起來(lái)要好得多。大多數(shù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)最終都會(huì)建立一整套設(shè)計(jì)規(guī)則，目的是標(biāo)準(zhǔn)化裸板制作成本、最大化良率，并讓組裝、檢查和測(cè)試盡可能一致。

審核編輯：湯梓紅