實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)高效自動(dòng)布線的設(shè)計(jì)技巧和要點(diǎn)

　　

　　現(xiàn)在PCB設(shè)計(jì)的時(shí)間越來越短，越來越小的電路板空間，越來越高的器件密度，極其苛刻的布局規(guī)則和大尺寸的元件使得設(shè)計(jì)師的工作更加困難。為了解決設(shè)計(jì)上的困難，加快產(chǎn)品的上市，現(xiàn)在很多廠家傾向于采用專用EDA工具來實(shí)現(xiàn)PCB的設(shè)計(jì)。但專用的EDA工具并不能產(chǎn)生理想的結(jié)果，也不能達(dá)到100%的布通率，而且很亂，通常還需花很多時(shí)間完成余下的工作。

　　

　　現(xiàn)在市面上流行的EDA工具軟件很多，但除了使用的術(shù)語和功能鍵的位置不一樣外都大同小異，如何用這些工具更好地實(shí)現(xiàn)PCB的設(shè)計(jì)呢？在開始布線之前對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真的分析以及對(duì)工具軟件進(jìn)行認(rèn)真的設(shè)置將使設(shè)計(jì)更加符合要求。下面是一般的設(shè)計(jì)過程和步驟。

　　

　　1、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。如果設(shè)計(jì)要求使用高密度球柵陣列(BGA)組件，就必須考慮這些器件布線所需要的少布線層數(shù)。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。

　　

　　多年來，人們總是認(rèn)為電路板層數(shù)越少成本就越低，但是影響電路板的制造成本還有許多其他因素。近幾年來，多層板之間的成本差別已經(jīng)大大減小。在開始設(shè)計(jì)時(shí)好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布，以避免在設(shè)計(jì)臨近結(jié)束時(shí)才發(fā)現(xiàn)有少量信號(hào)不符合已定義的規(guī)則以及空間要求，從而被迫添加新層。在設(shè)計(jì)之前認(rèn)真的規(guī)劃將減少布線中很多的麻煩。

　　

　　2、設(shè)計(jì)規(guī)則和限制

　　

　　自動(dòng)布線工具本身并不知道應(yīng)該做些什么。為完成布線任務(wù)，布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。不同的信號(hào)線有不同的布線要求，要對(duì)所有特殊要求的信號(hào)線進(jìn)行分類，不同的設(shè)計(jì)分類也不一樣。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。

　　

　　3、元件的布局

　　

　　為優(yōu)化裝配過程，可制造性設(shè)計(jì)(DFM)規(guī)則會(huì)對(duì)元件布局產(chǎn)生限制。如果裝配部門允許元件移動(dòng)，可以對(duì)電路適當(dāng)優(yōu)化，更便于自動(dòng)布線。所定義的規(guī)則和約束條件會(huì)影響布局設(shè)計(jì)。

　　

　　在布局時(shí)需考慮布線路徑(routing channel)和過孔區(qū)域，如圖1所示。這些路徑和區(qū)域?qū)?a href=http://www.breakdownplastic.cn/pcb/ target=_blank class=infotextkey>設(shè)計(jì)人員而言是顯而易見的，但自動(dòng)布線工具一次只會(huì)考慮一個(gè)信號(hào)，通過設(shè)置布線約束條件以及設(shè)定可布信號(hào)線的層，可以使布線工具能像設(shè)計(jì)師所設(shè)想的那樣完成布線。

　　

　　4、扇出設(shè)計(jì)

　　

　　在扇出設(shè)計(jì)階段，要使自動(dòng)布線工具能對(duì)元件引腳進(jìn)行連接，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(ICT)和電路再處理。

　　

　　為了使自動(dòng)布線工具效率高，一定要盡可能使用大的過孔尺寸和印制線，間隔設(shè)置為50mil較為理想。要采用使布線路徑數(shù)大的過孔類型。進(jìn)行扇出設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到電路在線測試問題。測試夾具可能很昂貴，而且通常是在即將投入全面生產(chǎn)時(shí)才會(huì)訂購，如果這時(shí)候才考慮添加節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)100%可測試性就太晚了。

　　

　　經(jīng)過慎重考慮和預(yù)測，電路在線測試的設(shè)計(jì)可在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行，在生產(chǎn)過程后期實(shí)現(xiàn)，根據(jù)布線路徑和電路在線測試來確定過孔扇出類型，電源和接地也會(huì)影響到布線和扇出設(shè)計(jì)。為降低濾波電容器連接線產(chǎn)生的感抗，過孔應(yīng)盡可能靠近表面貼裝器件的引腳，必要時(shí)可采用手動(dòng)布線，這可能會(huì)對(duì)原來設(shè)想的布線路徑產(chǎn)生影響，甚至可能會(huì)導(dǎo)致你重新考慮使用哪種過孔，因此必須考慮過孔和引腳感抗間的關(guān)系并設(shè)定過孔規(guī)格的優(yōu)先級(jí)。