布線方式分為自動(dòng)布線和手動(dòng)布線,自動(dòng)布線目前在很多方面不能滿足硬件工程師高標(biāo)準(zhǔn)的要求,所以一般是手動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)的。
布線中的DFM要求
1、孔
機(jī)械鉆孔常規(guī)推薦8mil以上,極限6mil,盡量保證厚徑比一般在10:1,厚徑比越高越難加工。器件孔環(huán)寬單邊至少8mil,過孔環(huán)寬單邊至少4mil,加工廠商會(huì)在cam處理時(shí)自動(dòng)優(yōu)化,阻焊開窗為單邊50um。
同一網(wǎng)絡(luò)的過孔間距可以為6mil。不同網(wǎng)絡(luò)過孔間距為275um,不同網(wǎng)絡(luò)器件孔間距為425um。
制作是鉆頭一般比原稿孔大150um,鉆頭以0.05mm遞增,更大的鉆頭,會(huì)以0.1mm遞增。然后通過孔化,電鍍滿足最終的成品孔徑要求。
非金屬化鉆孔到板邊的間距150um即不會(huì)破孔,常規(guī)邊框公差。金屬化的鉆孔到板邊至少10mil。
2、ETCH
0.5oz的銅厚,最細(xì)線寬可以做到3mil,最小間距2mil。
1oz的銅厚最細(xì)線寬3.5mil,最小間距4mil
2oz銅厚最細(xì)線寬4mil,最小間距5.5mil。
內(nèi)電層避銅至少20mil。
小的分立器件,兩邊的走線要對稱。
SMT焊盤引腳需要連接時(shí),應(yīng)從焊腳外部連接,不允許在焊腳內(nèi)部連接。
對于SMT焊盤在大面積鋪銅時(shí)需要花焊盤連接。
ETCH線分布均勻,防止加工后翹曲。
布線中電氣特性要求
1、阻抗控制以及阻抗連續(xù)性
避免銳角、直角走線。
關(guān)鍵信號(hào)布線盡量使用較少的的過孔。
高速信號(hào)線適當(dāng)考慮圓弧布線
2、串?dāng)_或者EMC等其他干擾的控制要求
高速信號(hào)與低速信號(hào)要分層分區(qū)布線
數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)一號(hào)分層分區(qū)布線
敏感信號(hào)與干擾信號(hào)分層分區(qū)布線
時(shí)鐘信號(hào)要優(yōu)先走在內(nèi)層
在功率電感,變壓器等感性器件的投影區(qū)下方不要走線鋪銅。(由于線圈間會(huì)有寄生電容,與其電感產(chǎn)生并聯(lián)諧振,因此會(huì)有SRF,而SRF與EPC有關(guān),因此EPC越小越好,即可確保電感性的頻率范圍越廣。而SRF需至少為DC-DC Converter切換頻率的十倍,例如若切換頻率為 1.2MHz,則SRF至少需 12MHZ。因此Layout 時(shí),其功率電感下方要挖空,不要有金屬,避免產(chǎn)生額外的EPC,導(dǎo)致電感性的頻率范圍縮減)
關(guān)鍵信號(hào)要布在優(yōu)選層,以地為參考平面
關(guān)鍵信號(hào)考慮使用包地處理。
任何信號(hào),包括信號(hào)的回流路徑,都要避免形成環(huán)路,這是EMC設(shè)計(jì)的重要原則之一。
高速布線的3w原則
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和時(shí)序要求
滿足時(shí)序要求是系統(tǒng)能正常穩(wěn)定工作的關(guān)鍵,時(shí)延控制反應(yīng)到pcb設(shè)計(jì)上就是走線的等長控制,繞等長甚至已經(jīng)成為布線工程師掛在嘴邊你的一個(gè)術(shù)語。時(shí)序設(shè)計(jì)也是非常復(fù)雜的系統(tǒng)要求,pcb設(shè)計(jì)工程師不僅要會(huì)繞等長,還要真正理解等長后面的時(shí)序要求。
電源以及功率信號(hào)的布線要求
電源入口電路要做好防護(hù)后濾波原則
芯片及其濾波電容的引腳要盡量短粗,儲(chǔ)能電容要多打孔,減小布線帶來的安裝電感
考慮安規(guī)要求,電源網(wǎng)絡(luò)壓差較大時(shí)需要遠(yuǎn)離,高壓網(wǎng)絡(luò)插件引腳和過孔需要做挖空處理
布線中的散熱考慮
電子設(shè)計(jì)還有一個(gè)重要的趨勢,就是電壓下降,功耗提升,pcb布線作為板極熱設(shè)計(jì)的重要組成部分,也就因此變得更加重要。必要的時(shí)候,需要使用相關(guān)的電、熱仿真工具來輔助進(jìn)行熱設(shè)計(jì)。
嚴(yán)格計(jì)算布線通道,滿足載流要求。
還要關(guān)注過孔的載流能力,合理規(guī)劃過孔數(shù)量和位置。
發(fā)熱量大的芯片下方有空的位置可以大面積加地鋪銅,并添加地孔來加強(qiáng)散熱。
大功率發(fā)熱量大的器件的投影區(qū)內(nèi),在所有層不要走高速線和敏感信號(hào)線。
大電流電源,如果其布線路徑補(bǔ)覺長時(shí),需要加強(qiáng)其布線通道來減少熱損耗。
已經(jīng)添加有散熱焊盤的發(fā)熱器件,在散熱焊盤上添加過孔來加強(qiáng)散熱。
布線總結(jié)
PCB布線是一個(gè)系統(tǒng)的工程,設(shè)計(jì)工程師需要具備多學(xué)科的綜合知識(shí),同時(shí)還要有較強(qiáng)的分析處理能力,綜合各方面需要取得較好的平衡。
PCB設(shè)計(jì)不是神話,不是黑盒子,也沒有放之四海而皆準(zhǔn)的方法,所有合理的規(guī)范要求,背后都能找到真實(shí)的理論制程,平常工作中多想,多問,多學(xué),這才是成為高手之路。