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pcb技术大全-第章

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件放在一起 
b。 数字器件和模拟器件要分开;尽量远离 
c。 去耦电容尽量靠近器件的VCC 
d。 放置器件时要考虑以后的焊接;不要太密集 
e。 多使用软件提供的Array和Union功能;提高布局的效率 

2。4 布线 
布线的方式也有两种;手工布线和自动布线。PowerPCB提供的手工布线功能十分强大;包 
括自动推挤、在线设计规则检查(DRC);自动布线由Specctra的布线引擎进行;通常这两 
种方法配合使用;常用的步骤是手工—自动—手工。 
2。4。1 手工布线 
1。 自动布线前;先用手工布一些重要的网络;比如高频时钟、主电源等;这些网络往往对 
走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求;另外一些特殊封装;如BGA;自动布线很 
难布得有规则;也要用手工布线。 
2。 自动布线以后;还要用手工布线对PCB的走线进行调整。 
2。4。2 自动布线 
手工布线结束以后;剩下的网络就交给自动布线器来自布。选择Tools…》SPECCTRA;启动 
Specctra布线器的接口;设置好DO文件;按Continue就启动了Specctra布线器自动布线;结 
束后如果布通率为100;那么就可以进行手工调整布线了;如果不到100;说明布局或手工 
布线有问题;需要调整布局或手工布线;直至全部布通为止。 

2。4。3 注意事项 
a。 电源线和地线尽量加粗 
b。 去耦电容尽量与VCC直接连接 
c。 设置Specctra的DO文件时;首先添加Protect all wires命令;保护手工布的线不被自动 
布线器重布 
d。 如果有混合电源层;应该将该层定义为Split/mixed Plane;在布线之前将其分割;布完 
线之后;使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜 
e。 将所有的器件管脚设置为热焊盘方式;做法是将Filter设为Pins;选中所有的管脚;修 
改属性;在Thermal选项前打勾 
f。 手动布线时把DRC选项打开;使用动态布线(Dynamic Route) 

2。5 检查 
检查的项目有间距(Clearance)、连接性(Connectivity)、高速规则(High Speed) 
和电源层(Plane);这些项目可以选择Tools…》Verify Design进行。如果设置了高速规 
则;必须检查;否则可以跳过这一项。检查出错误;必须修改布局和布线。 
注意: 
有些错误可以忽略;例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外;检查间距时会出 
错;另外每次修改过走线和过孔之后;都要重新覆铜一次。 
2。6 复查 
复查根据“PCB检查表”;内容包括设计规则;层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置; 
还要重点复查器件布局的合理性;电源、地线网络的走线;高速时钟网络的走线与屏蔽;去 
耦电容的摆放和连接等。复查不合格;设计者要修改布局和布线;合格之后;复查者和设计 
者分别签字。 

2。7 设计输出 
PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。打印机可以把PCB分层打印;便于设计者和复 
查者检查;光绘文件交给制板厂家;生产印制板。光绘文件的输出十分重要;关系到这次设 
计的成败;下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。 
a。 需要输出的层有布线层(包括顶层、底层、中间布线层)、电源层(包括VCC层和GND 
层)、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(包括顶层阻焊和底层阻焊);另外还 
要生成钻孔文件(NC Drill) 
b。 如果电源层设置为Split/Mixed;那么在Add Document窗口的Document项选择Routing; 
并且每次输出光绘文件之前;都要对PCB图使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜;如 
果设置为CAM Plane;则选择Plane;在设置Layer项的时候;要把Layer25加上;在Layer25 
层中选择Pads和Viasc。 在设备设置窗口(按Device Setup);将Aperture的值改为199 
d。 在设置每层的Layer时;将Board Outline选上 
e。 设置丝印层的Layer时;不要选择Part Type;选择顶层(底层)和丝印层的Outline、 
Text、Line 
f。 设置阻焊层的Layer时;选择过孔表示过孔上不加阻焊;不选过孔表示家阻焊;视具体情 
况确定 
g。 生成钻孔文件时;使用PowerPCB的缺省设置;不要作任何改动 
h。 所有光绘文件输出以后;用CAM350打开并打印;由设计者和复查者根据“PCB检查表”检 
查 
过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一;钻孔的费用通常占PCB制板费用的30到 
40。简单的说来;PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看;过孔可以分成两类: 
一是用作各层间的电气连接;二是用作器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说;这些过 
孔一般又分为三类;即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位 
于印刷线路板的顶层和底层表面;具有一定深度;用于表层线路和下面的内层线路的连接; 
孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔;它不会延 
伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层;层压前利用通孔成型工艺完成;在过 
孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔;这种孔穿过整个线路板;可用 
于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现;成本较低;所以 
绝大部分印刷电路板均使用它;而不用另外两种过孔。以下所说的过孔;没有特殊说明的; 
均作为通孔考虑。 
从设计的角度来看;一个过孔主要由两个部分组成;一是中间的钻孔(drill hole);二是 
钻孔周围的焊盘区;见下图。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然;在高速;高 
密度的PCB设计时;设计者总是希望过孔越小越好;这样板上可以留有更多的布线空间;此 
外;过孔越小;其自身的寄生电容也越小;更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来 
了成本的增加;而且过孔的尺寸不可能无限制的减小;它受到钻孔(drill)和电镀 
(plating)等工艺技术的限制:孔越小;钻孔需花费的时间越长;也越容易偏离中心位 
置;且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时;就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如;现在正常的 
一块6层PCB板的厚度(通孔深度)为50Mil左右;所以PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达 
到8Mil。 

二、过孔的寄生电容 
过孔本身存在着对地的寄生电容;如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2;过孔焊盘的 
直径为D1;PCB板的厚度为T;板基材介电常数为ε;则过孔的寄生电容大小近似于: 
C=1。41εTD1/(D2…D1) 
过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间;降低了电路的速度。举 
例来说;对于一块厚度为50Mil的PCB板;如果使用内径为10Mil;焊盘直径为20Mil的过孔; 
焊盘与地铺铜区的距离为32Mil;则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致 
是:C=1。41x4。4x0。050x0。020/(0。032…0。020)=0。517pF;这部分电容引起的上升时间变化量 
为:T10…90=2。2C(Z0/2)=2。2x0。517x(55/2)=31。28ps 。从这些数值可以看出;尽管单个过 
孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显;但是如果走线中多次使用过孔进行层间 
的切换;设计者还是要慎重考虑的。 

三、过孔的寄生电感 
同样;过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感;在高速数字电路的设计中;过孔的寄生 
电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献;减弱 
整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感: 
L=5。08h'ln(4h/d) 1'其中L指过孔的电感;h是过孔的长度;d是中心钻孔的直径。从式中可 
以看出;过孔的直径对电感的影响较小;而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面 
的例子;可以计算出过孔的电感为:L=5。08x0。050'ln(4x0。050/0。010) 1'=1。015nH 。如果 
信号的上升时间是1ns;那么其等效阻抗大小为:XL=πL/T10…90=3。19Ω。这样的阻抗在有高 
频电流的通过已经不能够被忽略;特别要注意;旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通 
过两个过孔;这样过孔的寄生电感就会成倍增加。 

四、高速PCB中的过孔设计 
通过上面对过孔寄生特性的分析;我们可以看到;在高速PCB设计中;看似简单的过 
孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响; 
在设计中可以尽量做到: 
1、从成本和信号质量两方面考虑;选择合理尺寸的过孔大小。比如对6…10层的内 
存模块PCB设计来说;选用10/20Mil(钻孔/焊盘)的过孔较好;对于一些高密度的小尺寸的 
板子;也可以尝试使用8/18Mil的过孔。目前技术条件下;很难使用更小尺寸的过孔了。对 
于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸;以减小阻抗。 
2、上面讨论的两个公式可以得出;使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄 
生参数。 
3、PCB板上的信号走线尽量不换层;也就是说尽量不要使用不必要的过孔。 
4、电源和地的管脚要就近打过孔;过孔和管脚之间的引线越短越好;因为它们会 
导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗;以减少阻抗。 
5、在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔;以便为信号提供最近的回路。甚至可以在 
PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。当然;在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔 
模型是每层均有焊盘的情况;也有的时候;我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是 
在过孔密度非常大的情况下;可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽;解决这样的问 
题除了移动过孔的位置;我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。 


问:从WORD文件中拷贝出来的符号;为什么不能够在PROTEL中正常显示 
复:请问你是在SCH环境;还是在PCB环境;在PCB环
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