提高PCB設計布通率及設計效率的技巧

PCB布線(xiàn)設計中，對于布通率的的提高有一套完整的方法，在此，我們?yōu)榇蠹姨峁┨岣?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/PCB">PCB設計布通率以及設計效率的有效技巧，不僅能為客戶(hù)節省項目開(kāi)發(fā)周期，還能最大限度的保證設計成品的質(zhì)量。

　　1、確定PCB的層數

　　電路板尺寸和布線(xiàn)層數需要在設計初期確定。如果設計要求使用高密度球柵數組(BGA)組件，就必須考慮這些器件布線(xiàn)所需要的最少布線(xiàn)層數。布線(xiàn)層的數量以及層疊(stack-up)方式會(huì )直接影響到印制線(xiàn)的布線(xiàn)和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線(xiàn)寬度，實(shí)現期望的設計效果。

　　多年來(lái)，人們總是認為電路板層數越少成本就越低，但是影響電路板的制造成本還有許多其它因素。近幾年來(lái)，多層板之間的成本差別已經(jīng)大大減小。在開(kāi)始設計時(shí)最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布，以避免在設計臨近結束時(shí)才發(fā)現有少量信號不符合已定義的規則以及空間要求，從而被迫添加新層。在設計之前認真的規劃將減少布線(xiàn)中很多的麻煩。

　　2、設計規則和限制

　　自動(dòng)布線(xiàn)工具本身并不知道應該做些什幺。為完成布線(xiàn)任務(wù)，布線(xiàn)工具需要在正確的規則和限制條件下工作。不同的信號線(xiàn)有不同的布線(xiàn)要求，要對所有特殊要求的信號線(xiàn)進(jìn)行分類(lèi)，不同的設計分類(lèi)也不一樣。每個(gè)信號類(lèi)都應該有優(yōu)先級，優(yōu)先級越高，規則也越嚴格。規則涉及印制線(xiàn)寬度、過(guò)孔的最大數量、平行度、信號線(xiàn)之間的相互影響以及層的限制，這些規則對布線(xiàn)工具的性能有很大影響。認真考慮設計要求是成功布線(xiàn)的重要一步。

　　3、組件的布局

　　為最優(yōu)化裝配過(guò)程，可制造性設計(DFM)規則會(huì )對組件布局產(chǎn)生限制。如果裝配部門(mén)允許組件移動(dòng)，可以對電路適當優(yōu)化，更便于自動(dòng)布線(xiàn)。所定義的規則和約束條件會(huì )影響布局設計。

　　在布局時(shí)需考慮布線(xiàn)路徑(routing channel)和過(guò)孔區域。這些路徑和區域對設計人員而言是顯而易見(jiàn)的，但自動(dòng)布線(xiàn)工具一次只會(huì )考慮一個(gè)信號，通過(guò)設置布線(xiàn)約束條件以及設定可布信號線(xiàn)的層，可以使布線(xiàn)工具能像設計師所設想的那樣完成布線(xiàn)。

　　4、扇出設計

　　在扇出設計階段，要使自動(dòng)布線(xiàn)工具能對組件引腳進(jìn)行連接，表面貼裝器件的每一個(gè)引腳至少應有一個(gè)過(guò)孔，以便在需要更多的連接時(shí)，電路板能夠進(jìn)行內層連接、在線(xiàn)測試(ICT)和電路再處理。

　　為了使自動(dòng)布線(xiàn)工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過(guò)孔尺寸和印制線(xiàn)，間隔設置為50mil較為理想。要采用使布線(xiàn)路徑數最大的過(guò)孔類(lèi)型。進(jìn)行扇出設計時(shí)，要考慮到電路在線(xiàn)測試問(wèn)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)候才考慮添加節點(diǎn)以實(shí)現100%可測試性就太晚了。

　　經(jīng)過(guò)慎重考慮和預測，電路在線(xiàn)測試的設計可在設計初期進(jìn)行，在生產(chǎn)過(guò)程后期實(shí)現，根據布線(xiàn)路徑和電路在線(xiàn)測試來(lái)確定過(guò)孔扇出類(lèi)型，電源和接地也會(huì )影響到布線(xiàn)和扇出設計。為降低濾波電容器連接線(xiàn)產(chǎn)生的感抗，過(guò)孔應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(xiàn)，這可能會(huì )對原來(lái)設想的布線(xiàn)路徑產(chǎn)生影響，甚至可能會(huì )導致你重新考慮使用哪種過(guò)孔，因此必須考慮過(guò)孔和引腳感抗間的關(guān)系并設定過(guò)孔規格的優(yōu)先級。5、手動(dòng)布線(xiàn)以及關(guān)鍵信號的處理

　　盡管本文主要論述自動(dòng)布線(xiàn)問(wèn)題，但手動(dòng)布線(xiàn)在現在和將來(lái)都是印刷電路板設計的一個(gè)重要過(guò)程。采用手動(dòng)布線(xiàn)有助于自動(dòng)布線(xiàn)工具完成布線(xiàn)工作。無(wú)論關(guān)鍵信號的數量有多少，首先對這些信號進(jìn)行布線(xiàn)，手動(dòng)布線(xiàn)或結合自動(dòng)布線(xiàn)工具均可。關(guān)鍵信號通常必須通過(guò)精心的電路設計才能達到期望的性能。布線(xiàn)完成后，再由有關(guān)的工程人員來(lái)對這些信號布線(xiàn)進(jìn)行檢查，這個(gè)過(guò)程相對容易得多。檢查通過(guò)后，將這些線(xiàn)固定，然后開(kāi)始對其余信號進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)。

　　6、自動(dòng)布線(xiàn)

　　對關(guān)鍵信號的布線(xiàn)需要考慮在布線(xiàn)時(shí)控制一些電參數，比如減小分布電感和EMC等，對于其它信號的布線(xiàn)也類(lèi)似。所有的EDA廠(chǎng)商都會(huì )提供一種方法來(lái)控制這些參數。在了解自動(dòng)布線(xiàn)工具有哪些輸入參數以及輸入參數對布線(xiàn)的影響后，自動(dòng)布線(xiàn)的質(zhì)量在一定程度上可以得到保證。

　　應該采用通用規則來(lái)對信號進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)。通過(guò)設置限制條件和禁止布線(xiàn)區來(lái)限定給定信號所使用的層以及所用到的過(guò)孔數量，布線(xiàn)工具就能按照工程師的設計思想來(lái)自動(dòng)布線(xiàn)。如果對自動(dòng)布線(xiàn)工具所用的層和所布過(guò)孔的數量不加限制，自動(dòng)布線(xiàn)時(shí)將會(huì )使用到每一層，而且將會(huì )產(chǎn)生很多過(guò)孔。

　　在設置好約束條件和應用所創(chuàng )建的規則后，自動(dòng)布線(xiàn)將會(huì )達到與預期相近的結果，當然可能還需要進(jìn)行一些整理工作，同時(shí)還需要確保其它信號和網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)的空間。在一部分設計完成以后，將其固定下來(lái)，以防止受到后邊布線(xiàn)過(guò)程的影響。

　　采用相同的步驟對其余信號進(jìn)行布線(xiàn)。布線(xiàn)次數取決于電路的復雜性和你所定義的通用規則的多少。每完成一類(lèi)信號后，其余網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)的約束條件就會(huì )減少。但隨之而來(lái)的是很多信號布線(xiàn)需要手動(dòng)干預?，F在的自動(dòng)布線(xiàn)工具功能非常強大，通?？赏瓿?00%的布線(xiàn)。但是當自動(dòng)布線(xiàn)工具未完成全部信號布線(xiàn)時(shí)，就需對余下的信號進(jìn)行手動(dòng)布線(xiàn)。

　　7、自動(dòng)布線(xiàn)的設計要點(diǎn)包括:

　　7.1 略微改變設置，試用多種路徑布線(xiàn);

　　7.2 保持基本規則不變，試用不同的布線(xiàn)層、不同的印制線(xiàn)和間隔寬度以及不同線(xiàn)寬、不同類(lèi)型的過(guò)孔如盲孔、埋孔等，觀(guān)察這些因素對設計結果有何影響;

　　7.3讓布線(xiàn)工具對那些默認的網(wǎng)絡(luò )根據需要進(jìn)行處理;

　　7.4信號越不重要，自動(dòng)布線(xiàn)工具對其布線(xiàn)的自由度就越大。

　　8、布線(xiàn)的整理

　　如果你所使用的EDA工具軟件能夠列出信號的布線(xiàn)長(cháng)度，檢查這些數據，你可能會(huì )發(fā)現一些約束條件很少的信號布線(xiàn)的長(cháng)度很長(cháng)。這個(gè)問(wèn)題比較容易處理，通過(guò)手動(dòng)編輯可以縮短信號布線(xiàn)長(cháng)度和減少過(guò)孔數量。在整理過(guò)程中，你需要判斷出哪些布線(xiàn)合理，哪些布線(xiàn)不合理。同手動(dòng)布線(xiàn)設計一樣，自動(dòng)布線(xiàn)設計也能在檢查過(guò)程中進(jìn)行整理和編輯。