PCB設(shè)計(jì)如何在保證質(zhì)量的同時(shí)縮短設(shè)計(jì)時(shí)間

當(dāng)前，隨著PCB尺寸要求越來越小，器件密度要求越來越高，PCB設(shè)計(jì)的難度也就逐漸增大。如何在保證質(zhì)量的同時(shí)縮短設(shè)計(jì)時(shí)間？這需要工程師們有過硬的技術(shù)知識(shí)，以及掌握一些設(shè)計(jì)技巧。

01 、確定PCB的層數(shù)

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計(jì)初期確定。布線層的數(shù)量以及層疊(STack-up)方式會(huì)直接影響到印制線的布線和阻抗。 板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實(shí)現(xiàn)期望的設(shè)計(jì)效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開始設(shè)計(jì)時(shí)最好采用較多的電路層并使附銅均勻分布。

02 、設(shè)計(jì)規(guī)則和限制

要順利完成布線任務(wù)，布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。要對(duì)所有特殊要求的信號(hào)線進(jìn)行分類，每個(gè)信號(hào)類都應(yīng)該有優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)越高，規(guī)則也越嚴(yán)格。 規(guī)則涉及印制線寬度、過孔的最大數(shù)量、平行度、信號(hào)線之間的相互影響以及層的限制，這些規(guī)則對(duì)布線工具的性能有很大影響。認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)要求是成功布線的重要一步。

03、 組件的布局

在最優(yōu)化裝配過程中，可制造性設(shè)計(jì)(DFM)規(guī)則會(huì)對(duì)組件布局產(chǎn)生限制。如果裝配部門允許組件移動(dòng)，可以對(duì)電路適當(dāng)優(yōu)化，更便于自動(dòng)布線。 比如，對(duì)于電源線的布局： ①在PCB布局中應(yīng)將電源退耦電路設(shè)計(jì)在各相關(guān)電路附近，而不要放置在電源部分，否則既影響旁路效果，又會(huì)在電源線和地線上流過脈動(dòng)電流，造成竄擾； ②對(duì)于電路內(nèi)部的電源走向，應(yīng)采取從末級(jí)向前級(jí)供電，并將該部分的電源濾波電容安排在末級(jí)附近； ③對(duì)于一些主要的電流通道，如在調(diào)試和檢測過程中要斷開或測量電流，在布局時(shí)應(yīng)在印制導(dǎo)線上安排電流缺口。 另外，要注意穩(wěn)壓電源在布局時(shí)，盡可能安排在單獨(dú)的印制板上。當(dāng)電源與電路合用印制板時(shí)，在布局中，應(yīng)該避免穩(wěn)壓電源與電路元件混合布設(shè)或是使電源和電路合用地線。因?yàn)檫@種布線不僅容易產(chǎn)生干擾，同時(shí)在維修時(shí)無法將負(fù)載斷開，到時(shí)只能切割部分印制導(dǎo)線，從而損傷印制板。

04、 扇出設(shè)計(jì)

在扇出設(shè)計(jì)階段，表面貼裝器件的每一個(gè)引腳至少應(yīng)有一個(gè)過孔，以便在需要更多的連接時(shí)，電路板能夠進(jìn)行內(nèi)層連接、在線測試和電路再處理。

05、 手動(dòng)布線以及關(guān)鍵信號(hào)的處理

手動(dòng)布線在現(xiàn)在和將來都是印刷電路板設(shè)計(jì)的一個(gè)重要過程，采用手動(dòng)布線有助于自動(dòng)布線工具完成布線工作。通過對(duì)挑選出的網(wǎng)絡(luò)(net)進(jìn)行手動(dòng)布線并加以固定，可以形成自動(dòng)布線時(shí)可依據(jù)的路徑。 首先對(duì)關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行布線，手動(dòng)布線或結(jié)合自動(dòng)布線工具均可。布線完成后，再由有關(guān)的工程技術(shù)人員對(duì)這些信號(hào)布線進(jìn)行檢查，檢查通過后，將這些線固定，然后開始對(duì)其余信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)布線。由于地線中阻抗的存在，會(huì)給電路帶來共阻抗干擾。

06、 自動(dòng)布線

對(duì)關(guān)鍵信號(hào)的布線需要考慮在布線時(shí)控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感等，在了解自動(dòng)布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對(duì)布線的影響后，自動(dòng)布線的質(zhì)量在一定程度上可以得到保證。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)布線時(shí)應(yīng)該采用通用規(guī)則。 通過設(shè)置限制條件和禁止布線區(qū)來限定給定信號(hào)所使用的層以及所用到的過孔數(shù)量，布線工具就能按照工程師的設(shè)計(jì)思想來自動(dòng)布線。在設(shè)置好約束條件和應(yīng)用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動(dòng)布線將會(huì)達(dá)到與預(yù)期相近的結(jié)果，在一部分設(shè)計(jì)完成以后，將其固定下來，以防止受到后邊布線過程的影響。 布線次數(shù)取決于電路的復(fù)雜性和所定義的通用規(guī)則的多少。現(xiàn)在的自動(dòng)布線工具功能非常強(qiáng)大，通常可完成100%的布線。但是，當(dāng)自動(dòng)布線工具未完成全部信號(hào)布線時(shí)，就需對(duì)余下的信號(hào)進(jìn)行手動(dòng)布線。

07 、布線的整理

一些約束條件很少的信號(hào)，布線的長度很長，這時(shí)可以先判斷出哪些布線合理，哪些布線不合理，再通過手動(dòng)編輯來縮短信號(hào)布線長度和減少過孔數(shù)量。

審核編輯：郭婷