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布線概述及原則

 隨著高速理論的飛速發(fā)展，pcb走線已經(jīng)不能看作簡(jiǎn)單的互連載體了，而是要從傳輸線理論來分析各種分布參數(shù)帶來的影響。分布參數(shù)電路是必須考慮電路元件參數(shù)分布性的電路。參數(shù)的分布性指電路中同一瞬間相鄰兩點(diǎn)的電位和電流都不相同。這說明分布參數(shù)電路中的電壓和電流除了是時(shí)間的函數(shù)外，還是空間坐標(biāo)的函數(shù)。同時(shí)pcb的復(fù)雜度和密度也同時(shí)在不斷的增加，從鋪銅的通孔設(shè)計(jì)，到微孔設(shè)計(jì)，再到多階埋盲孔設(shè)計(jì)，現(xiàn)在還有埋阻、埋容、埋藏器件設(shè)計(jì)等，高密度給pcb布線帶了極大困難的同時(shí)，也需要pcb設(shè)計(jì)工程師更加深入的了解pcb生產(chǎn)加工流程和其工藝參數(shù)。

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(duì)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(duì)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(zhǎng)控制，繞等長(zhǎng)甚至已經(jīng)成為布線工程師掛在嘴邊你的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。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(zhǎng)，還要真正理解等長(zhǎng)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(shì)，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(zhǎng)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。