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        pcb 抄板 pcb電路板抄板方法及步驟 布線規則闡述

        時間 : 2020-04-06 17:56 瀏覽量 : 21

        布線規則闡述

        布線規則闡述

        pcb布線規則一

        對每個從事電子產品設計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產生的原因,現只對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,它們的關系是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最經細寬度可達0.~0.mm,電源線為2~5mm。對數字電路的pcb可用寬的地導線組成一個回路,即構成一個地網來使用(模擬電路的地不能這樣使用)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?;蚴亲龀啥鄬影?,電源,地線各占用一層。

        電源、地線的處理

        數字電路與模擬電路的共地處理

        信號線布在電(地)層上

        pcb布線規則二

        連線精簡原則

        連線要精簡,盡可能短,盡量少拐彎,力求線條簡單明了,特別是在高頻回路中,當然為了達到阻抗匹配而需要進行特殊延長的線就例外了,例如蛇行走線等。安全載流原則銅線的寬度應以自己所能承載的電流為基礎進行設計,銅線的載流能力取決于以下因素:線寬、線厚(銅鉑厚度)、允許溫升等,下表給出了銅導線的寬度和導線面積以及導電電流的關系(軍品標準),可以根據這個基本的關系對導線寬度進行適當的考慮。印制導線最大允許工作電(導線厚50um,允許溫升℃)

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        相關的計算公式為:

        i=kt0.44a0.75

        其中:

        k為修正系數,一般覆銅線在內層時取0.4,在外層時取0.8;

        t為最大溫升,單位為℃;

        a為覆銅線的截面積,單位為mil(不是mm,注意);

        i為允許的最大電流,單位是a。

        電磁抗干擾原則

        電磁抗干擾原則涉及的知識點比較多,例如銅膜線的拐彎處應為圓角或斜角(因為高頻時直角或者尖角的拐彎會影響電氣性能)雙面板兩面的導線應互相垂直、斜交或者彎曲走線,盡量避免平行走線,減小寄生耦合等。

        pcb布線規則

        檢查

        檢查的項目有間距(clearance)、連接性(connectivity)、高速規則(highspeed)和電源層(plane),這些項目可以選擇tools->verifydesign進行。如果設置了高速規則,必須檢查,否則可以跳過這一項。檢查出錯誤,必須修改布局和布線。

        注意:有些錯誤可以忽略,例如有些接插件的outline的一部分放在了板框外,檢查間距時會出錯;另外每次修改過走線和過孔之后,都要重新覆銅一次。

        復查

        復查根據“pcb檢查表”,內容包括設計規則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置;還要重點復查器件布局的合理性,電源、地線網絡的走線,高速時鐘網絡的走線與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。復查不合格,設計者要修改布局和布線,合格之后,復查者和設計者分別簽字。

        設計輸出

        pcb設計可以輸出到打印機或輸出光繪文件。打印機可以把pcb分層打印,便于設計者和復查者檢查;光繪文件交給制板廠家,生產印制板。光繪文件的輸出十分重要,關系到這次設計的成敗,下面將著重說明輸出光繪文件的

        注意事項。

        a.需要輸出的層有布線層(包括頂層、底層、中間布線層)、電源層(包括vcc層和gnd層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲?。?、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊),另外還要生成鉆孔文件(ncdrill)

        b.如果電源層設置為split/mixed,那么在adddocument窗口的document項選擇routing,并且每次輸出光繪文件之前,都要對pcb圖使用pourmanager的planeconnect進行覆銅;如果設置為camplane,則選擇plane,在設置layer項的時候,要把layer25加上,在layer25層中選擇pads和vias

        c.在設備設置窗口(按devicesetup),將aperture的值改為199

        d.在設置每層的layer時,將boardoutline選上

        e.設置絲印層的layer時,不要選擇parttype,選擇頂層(底層)和絲印層的outlintext、line

        f.設置阻焊層的layer時,選擇過孔表示過孔上不加阻焊,不選過孔表示家阻焊,視具體情況確定

        g.生成鉆孔文件時,使用powerpcb的缺省設置,不要作任何改動h.所有光繪文件輸出以后,用cam350打開并打印,由設計者和復查者根據“pcb檢查表”

        檢查過孔

        過孔(via)是多層pcb的重要組成部分之鉆孔的費用通常占pcb制板費用的30%到40%簡單的說來,pcb上的每一個孔都可以稱之為過孔。從作用上看,過孔可以分成兩類:一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說,這些過孔一般又分為三類,即盲孔(blindvia)、埋孔(buriedvia)和通孔(throughvia)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內層線路的連接,孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內層的連接孔,它不會延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內層,層壓前利用通孔成型工藝完成,在過孔形成過程中可能還會重疊做好幾個內層。三種稱為通孔,這種孔穿過整個線路板,可用于實現內部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實現,成本較低,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔,沒有特殊說明的,均作為通孔考慮。從設計的角度來看,一個過孔主要由兩個部分組成,一是中間的鉆孔(drillhole),二是鉆孔周圍的焊盤區。這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然,在高速,高密度的pcb設計時,設計者總是希望過孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線空間,此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時帶來了成本的增加,而且過孔的尺寸不可能無限制的減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術的限制:孔越小,鉆孔需花費的時間越長,也越容易偏離中心位置;且當孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時,就無法保證孔壁能均勻鍍銅。比如,現在正常的一塊6層pcb板的厚度(通孔深度)為50mil左右,所以pcb廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達到8mil。

        過孔的寄生電容過孔本身存在著對地的寄生電容,如果已知過孔在鋪地層上的隔離孔直徑為d2,過孔焊盤的直徑為d1,pcb板的厚度為t,板基材介電常數為ε,則過孔的寄生電容大小近似于:c=41εtd1/(d2-d過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間,降低了電路的速度。舉例來說,對于一塊厚度為50mil的pcb板,如果使用內徑為mil,焊盤直徑為20mil的過孔,焊盤與地鋪銅區的距離為32mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是:c=41x4x0.0x0.0/(0.2-0.0)=0.517pf,這部分電容引起的上升時間變化量為:t-90=2c(z0/=2x0.517x(55/=328ps。從這些數值可以看出,盡管單個過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯,但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換,設計者還是要慎重考慮的。

        過孔的寄生電感同樣,過孔存在寄生電容的同時也存在著寄生電感,在高速數字電路的設計中,過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯電感會削弱旁路電容的貢獻,減弱整個電源系統的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡單地計算一個過孔近似的寄生電感:l=h[ln(4h/d)+1]其中l指過孔的電感,h是過孔的長d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出,過孔的直徑對電感的影響較小,而對電感影響最大的是過孔的長度。仍然采用上面的例子,可以計算出過孔的電感為:l=x0.0[ln(4x0.0/0.0)+1]=5nh。如果信號的上升時間是1ns,那么其等效阻抗大小為:xl=πl/t-90=19Ω。這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經不能夠被忽略,特別要注意,旁路電容在連接電源層和地層的時候需要通過兩個過孔,這樣過孔的寄生電感就會成倍增加。

        高速pcb中的過孔設計通過上面對過孔寄生特性的分析,我們可以看到,在高速pcb設計中,看似簡單的過孔往往也會給電路

        的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響,在設計中可以盡量做到:

        .從成本和信號質量兩方面考慮,選擇合理尺寸的過孔大小。比如對6-層的內

        存模塊pcb設計來說,選用/20mil(鉆孔/焊盤)的過孔較好,對于一些高密度的小尺寸的板子,也可以嘗試使用8/18mil的過孔。目前技術條件下,很難使用更小尺寸的過孔了。對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗。

        .上面討論的兩個公式可以得出,使用較薄的pcb板有利于減小過孔的兩種寄生參數。

        .pcb板上的信號走線盡量不換層,也就是說盡量不要使用不必要的過孔。

        .電源和地的管腳要就近打過孔,過孔和管腳之間的引線越短越好,因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗,以減少阻抗。

        .在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔,以便為信號提供最近的回路。甚至可以在pcb板上大量放置一些多余的接地過孔。當然,在設計時還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況,也有的時候,我們可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。特別是在過孔密度非常大的情況下,可能會導致在鋪銅層形成一個隔斷回路的斷槽,解決這樣的問題除了移動過孔的位置,我們還可以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減小.

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