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文档简介
1、 工艺部(工艺部(PCB)设计流程设计流程工艺部:马小青工艺部:马小青 2013-03-20本课程的目的本课程的目的1 1、了解、了解PCBPCB工程师的职能及其主要工程师的职能及其主要业务业务2.2.掌握工艺部的工作流程掌握工艺部的工作流程3 3、掌握、掌握PCBPCB设计的基本理论及规范设计的基本理论及规范课程主要内容课程主要内容 一、一、PCBPCB工程师的职能及其主要业务工程师的职能及其主要业务二、设计中基本概念介绍二、设计中基本概念介绍三、工艺部工作流程三、工艺部工作流程四、四、PCBPCB设计规范的流程:设计规范的流程: 1 1)系统分析阶段)系统分析阶段 2 2)布局阶段)布局阶
2、段 3)布线阶段)布线阶段 4 4)测试和验证阶段)测试和验证阶段一、一、PCB工程师的职能及业务工程师的职能及业务 1 1)什么叫互连设计?)什么叫互连设计? 2 2)互连设计的常见形式)互连设计的常见形式 3 3)PCBPCB工程师的职能:工程师的职能: PCBPCB设计设计 参于提供参于提供PCBPCB设计方案设计方案 原理图封装制作及原理图库的维护原理图封装制作及原理图库的维护 PCBPCB封装库的制作及封装库的制作及PCBPCB封装库的维护封装库的维护 PCBPCB在生产中问题解决处理在生产中问题解决处理 1 1)、)、什么是互连设计?什么是互连设计?PCBPCB设计也可称互连设计,
3、互连设计就是解决芯片之间、模块之间、板与板设计也可称互连设计,互连设计就是解决芯片之间、模块之间、板与板之间和框与框之间的信号传输的之间和框与框之间的信号传输的物理实现物理实现问题,提供满足产品设计要求的问题,提供满足产品设计要求的互连解决方案。互连解决方案。我们所熟悉的我们所熟悉的PCBPCB设计工程师、设计工程师、LAYOUTLAYOUT工程师等就是专门从事互连设计方面工程师等就是专门从事互连设计方面的工作。的工作。阻容匹配网络阻容匹配网络等等PCBPCB上的传上的传输线结构输线结构IO IO 封装封装过孔和焊盘过孔和焊盘连接器连接器电缆电缆Zo2 2)、)、互连设计的常见形式互连设计的常
4、见形式信号边缘速率越来越快信号边缘速率越来越快片内和片外时钟速率越来越高片内和片外时钟速率越来越高系统和板级系统和板级SISI、EMCEMC问题更加突出问题更加突出电路的集成规模越来越大电路的集成规模越来越大I/OI/O数越来越多数越来越多供电电源逐渐降低、功耗越来越大供电电源逐渐降低、功耗越来越大单板互连密度不断加大单板互连密度不断加大推向市场的时间不断减少推向市场的时间不断减少开发成本成为主要推动力开发成本成为主要推动力一次性设计成功的挑战一次性设计成功的挑战低噪声的要求低噪声的要求不断缩小的特征尺寸越来越强的电路功能(SOC)越来越强的市场竞争高速问题更加突出高速问题更加突出物理实现难度
5、加大物理实现难度加大设计周期缩短设计周期缩短设计的挑战设计的挑战pA级小信号处理要求课程主要内容课程主要内容 一、一、PCBPCB工程师的职能及其主要业务工程师的职能及其主要业务二、设计中基本概念介绍二、设计中基本概念介绍三、工艺部工作流程三、工艺部工作流程四、四、PCBPCB设计规范的流程:设计规范的流程: 1 1)系统分析阶段)系统分析阶段 2 2)布局阶段)布局阶段 3)布线阶段)布线阶段 4 4)测试和验证阶段)测试和验证阶段1 1、印制电路板(、印制电路板(PCBPCBprinted circuit boardprinted circuit board):在绝缘):在绝缘基材上,按预
6、定设计形成印制器件或印制线路以及两者结基材上,按预定设计形成印制器件或印制线路以及两者结合的导电图形的印制板。合的导电图形的印制板。2 2、原理图(、原理图(schematic diagramschematic diagram):电路原理图,用原理):电路原理图,用原理图设计工具绘制的、表达硬件电路中各种器件之间的连接图设计工具绘制的、表达硬件电路中各种器件之间的连接关系的图关系的图3 3、网络表(、网络表(Schematic NetlistSchematic Netlist):由原理图设计工具自):由原理图设计工具自动生成的、表达元器件电气连接关系的文本文件,一般包动生成的、表达元器件电气连
7、接关系的文本文件,一般包含元器件封装、网络列表和属性定义三部分。含元器件封装、网络列表和属性定义三部分。4 4、背板(、背板(backplane boardbackplane board):用于互连更小的单板的电):用于互连更小的单板的电路板路板。 二、设计中基本概念介绍:5 5、金属化孔(、金属化孔(plated through holeplated through hole):孔壁镀覆金属的孔。用于):孔壁镀覆金属的孔。用于内层和外层导电图形之间的连接。内层和外层导电图形之间的连接。同义词:镀覆孔同义词:镀覆孔6 6、非金属、非金属化孔(化孔(NPTHNPTH unsupported ho
8、le unsupported hole):没有用电镀层或其):没有用电镀层或其他导电材料加固的孔。他导电材料加固的孔。7 7、过孔(、过孔(Via holeVia hole):用作贯通连接的金属化通孔,):用作贯通连接的金属化通孔, 内部不需插装器件引脚或其他加固材料。内部不需插装器件引脚或其他加固材料。8 8、盲孔(、盲孔(blind viablind via):来自):来自TOPTOP面或面或BOTTOMBOTTOM面,而面,而 不穿过整个印制电路板的过孔。不穿过整个印制电路板的过孔。9 9、埋孔(埋入孔,、埋孔(埋入孔,buried viaburied via):完全被包在板内层):完全
9、被包在板内层 的孔。从任何表面都不能接近它。的孔。从任何表面都不能接近它。1010、盘中孔(、盘中孔(Via in padVia in pad):在焊盘上的过孔或盲孔):在焊盘上的过孔或盲孔。二、设计中基本概念介绍:1111、波峰焊(、波峰焊(wave solderingwave soldering):印制板与连续循环的):印制板与连续循环的 波峰状流动焊料接触的焊接过程。波峰状流动焊料接触的焊接过程。1212、回流焊(、回流焊(reflow solderingreflow soldering):是一种将零、部件的):是一种将零、部件的 焊接面涂覆焊料后组装在一起,加热至焊料熔焊接面涂覆焊料后
10、组装在一起,加热至焊料熔 融,再使焊接区冷却的焊接方式。融,再使焊接区冷却的焊接方式。1313、材料清单(、材料清单(BOMBOMBill of materialsBill of materials):装备部件的格式化清):装备部件的格式化清单。单。1515、光绘、光绘GERBERGERBER(photoplottingphotoplotting):由绘图仪产生电路板工艺图的):由绘图仪产生电路板工艺图的过程,绘图仪使胶片曝光从而将被绘制部分制成照片过程,绘图仪使胶片曝光从而将被绘制部分制成照片二、设计中基本概念介绍:课程主要内容课程主要内容 一、一、PCBPCB工程师的职能及其主要业务工程师
11、的职能及其主要业务二、设计中基本概念介绍二、设计中基本概念介绍三、工艺部工作流程三、工艺部工作流程四、四、PCBPCB设计规范的流程:设计规范的流程: 1 1)系统分析阶段)系统分析阶段 2 2)布局阶段)布局阶段 3)布线阶段)布线阶段 4 4)测试和验证阶段)测试和验证阶段三、工艺部的工作流程三、工艺部的工作流程三、工艺部的工作流程三、工艺部的工作流程 1 1.申请人提交需求文档上传申请人提交需求文档上传VSSVSS:LAYOUT任务申请单原理图新器件的封装资料(datasheet)结构图单板规则驱动设计要求表器件大置布局图三、工艺部的工作流程三、工艺部的工作流程 2.PCB2.PCB布局
12、设计布局设计PCB工程师预审原理图原理图命名规范化原理图封装核对结构导入建立新PCB文件(命名格式为V1.0.0) 3.3.布局审核布局审核PCB工程师邮件通知硬件申请人进行布局审核PCB工程师邮件通知结构人员进行结构核对三、工艺部的工作流程三、工艺部的工作流程 4.PCB4.PCB走线设计走线设计按单板驱动规则表要求进行间隔层交叉走线 5.5.走线设计审核走线设计审核PCB工程师邮件通知硬件申请人进行布局审核PCB工程师邮件通知结构人员进行结构核对三、工艺部的工作流程三、工艺部的工作流程 6.6.提交设计文档提交设计文档设计文档放入VSS在Trac系统中建立,CR IR号进行评审邀请 7.7
13、.设计评审设计评审 PCB工程师预定会议室及通知相关人员评审人员进行硬件原理及结构核查填写相关表单PCB工程师提交PCB检视要素表存档三、工艺部的工作流程三、工艺部的工作流程 8.8.硬件调试硬件调试研发人员下单给采购,由采购从配置库中领取资料进行外协打样研发人员进行调试。课程主要内容课程主要内容 一、一、PCBPCB工程师的职能及其主要业务工程师的职能及其主要业务二、设计中基本概念介绍二、设计中基本概念介绍三、工艺部工作流程三、工艺部工作流程四、四、PCBPCB设计规范的流程:设计规范的流程: 1 1)系统分析阶段)系统分析阶段 2 2)布局阶段)布局阶段 3)布线阶段)布线阶段 4 4)测
14、试和验证阶段)测试和验证阶段系统分析阶段 系统互连有框间互连、板间互连、模块间互连三种形式,可根据具体情况进行分析。分析要点如下: 模拟: 按照信号流向进行处理: 信号输入-保护-滤波-放大转换-处理-显示 数字部分的走线和模拟不交叉 数字部分: 分析系统互连的电平的特点,使用中的匹配方式,若同一种接口 电平不同厂家不同器件的性能差别明显,应给出优选方案 功能部分: 主控制模块-显示功能-按键功能等系统分析阶段关键元器件选型建议: 1)从信号完整性分析的角度,分析相同功能的不同器件,在相同的工作条件下,根据仿真波形,根据信号质量的不同,给出优选器件。对于只有一种器件的情况,也可仿真出不同条件下
15、(高、低温,单负载或多负载等)的信号波形,分析其接口性能,给出该器件是否满足系统要求的选型建议。 2) 若同一器件有多种封装,应该结合当前我们的供应商的技术水平和我们生产的工艺水平,选择易于设计和实现的PCB封装形式,给出选型建议。系统分析阶段物理实现关键技术分析: 物理实现即PCB设计实现方案。根据系统中不同的信号特性,可选择从如下几个方面进行分析。 当系统中有高速总线时,如果需要在PCB板上传输较长的距离,且收发器对传输中的信号抖动、损耗有严格要求;或者信号要求有较高的传输线特征阻抗,预计用普通FR4材料设计单板将严重超出结构要求的厚度。这时可考虑使用低损耗、低介电常数的材料。 小信号低噪
16、声的要求:也需要从材料、布局、布线考虑系统分析阶段若预测单板布线密度很大,采用常规的通孔设计方法无法在有限的PCB信号层内完成布线时,可考虑使用埋盲孔设计方法。注:是否采用这种方法需要考虑单板工艺、采购的综合成本和生产加工等因素再决定。因为,由于目前国内PCB加工厂家的加工工艺有限,同时我们的测试手段也受限制,所以采用埋盲孔设计的单板,加工直通率相对较低,若预计今后单板批量生产量较大时,应尽量避免使用这些非常规设计方法。课程主要内容课程主要内容 一、互连设计的基本概念与部门职能一、互连设计的基本概念与部门职能1 1)什么是互连设计?)什么是互连设计?2 2)互连设计的常见形式)互连设计的常见形
17、式二、互连设计中基本概念介绍二、互连设计中基本概念介绍三、三、PCBPCB设计规范的流程:设计规范的流程: 1 1)系统分析阶段)系统分析阶段 2 2)布局阶段)布局阶段 3)布线阶段)布线阶段 4 4)测试和验证阶段)测试和验证阶段布局阶段理解设计要求并制定设计计划1)仔细审读原理图和功能框图,在与原理图设计者充分交流的基础上,确认PCB设计的电气性能要求。 2) 在与原理图设计者交流的基础上制定出单板的PCB设计计划,填写设计记录表,计划要包含设计过程中原理图调入、预布局、仿真分析、布局完成、布局评审、布线完成、布线评审、光绘完成等关键检查点的时间要求。设计计划应由PCB设计者和原理图设计
18、者双方签字认可。如果出现由于种种原因导致设计计划推迟的情况,要制定相应的调整计划,而且需注明原因并由相关人员签字确认。布局阶段创建网络表和板框1)对于改板、归档或套用板框的PCB文件必须由研发提供VSS路径或版本号从文档室申请。 2) 对原理图的规范性进行检查,积极协助原理图设计者排除错误,保证网络表的正确性和完整性。 3) 协助原理图设计者根据器件编码与封装对应相关数据库确定器件的封装。 4) 对于新器件或新模型,将器件的封装资料或模型资料提供给相关的建库人员或模型验证人员。布局阶段5)根据原理图和PCB设计工具的特性,选用正确的网络表格式,创建符合要求的网络表。 6) 根据结构要素图或对应
19、的标准板框, 创建PCB设计文件。 坐标原点必须为选择单板左边、下边的延长线交汇点。 7) 板框四周倒圆角,倒角半径5mm/197mil。特殊情况参考结构设计要求。布局阶段 预布局 参考原理图和功能框图根据信号流向放置重要的单元电路和核心器件。直接布局:普通小板(器件数300,PIN500,PIN1000)布局阶段 布局的基本原则一:1)与相关人员沟通以满足结构、SI、DFM、EMC等方面的特殊要求。 2) 根据结构要素图,放置接插件、安装孔、指示灯等需要定位的器件,并给这些器件赋予不可移动属性, 并进行尺寸标注。3)根据结构要素图和某些器件的特殊要求,设置禁止布线区、禁止布局区域。4)综合考
20、虑PCB性能和加工的效率选择工艺加工流程(优先为单面SMT;单面SMT+插件;双面SMT;双面SMT+插件),并根据不同的加工工艺特点布局。布局阶段布局的基本原则二:5)布局时参考预布局的结果,根据“先大后小,先难后易”的布局原则。布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与低电压、小电流信号的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间距要充分。在满足仿真和时序分析要求的前提下,局部调整。考虑模拟数字电源地的划分7)相同电路部分尽可能采用对称式模块化布局。布局阶段布局的基本原则三:8)布局设置建议栅格为50mil,IC器件布
21、局,栅格建议为25 25 25 25 mil。布局密度较高时,小型表面贴装器件,栅格设置建议不少于5mil。布局时,考虑fanout和测试点的位置,以器件中心点参考移动,考虑在两个过孔中间走两根走线,如下图:布局阶段布局阶段布局阶段布局的基本原则四:10)根据信号质量、EMC的要求,合理的确定布线层设置,完成电源地分割。 11布完局后所有器件必须放置在PCB板内。12)布完局后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性,并且确认单板、背板和接插件的信号对应关系。 13布完局后经工艺人员、EMC人员、热设计、结构、安规等人员确认无误,或走Trac流程评审意见修改后方可开始布线。布局阶段对于模
22、拟小信号的要求:. 就模拟信号而言本身就容易受到其他信号的干扰,一般要求远离干扰源,回流路径连续;. 对于信号电流电压较小时,在布局布线方面更应该重点考虑。. 设计原则:路径短采用带状线。对于高速信号的要求:.假如信号的上升沿时间小于倍的信号传输延时时,我们可视它为高速信号。这时我们必须用传输线的方法和手段来分析。高速信号的特点要求我们在设计中必须对关键的信号制定约束规则,由约束规则驱动布局布线。布局阶段差分线:对于差分结构的网络,需要考虑: 差分阻抗(差分线的单线阻抗仅具有参考价值)。通过阻抗计算软件计算可得。 与其它网络的间距。为了减少差分线与其它信号的耦合作用,应使差分线对与其他信号线的
23、距离大于差分线间距。布局阶段时钟线:对于时钟线的网络需考虑 匹配方式和阻抗的选取 满足时钟信号时序(长度)要求。布局阶段印制版层叠设计: 根据单板的电源地的种类、信号密度、板级工作频率、有特殊布线要求的信号数量,以及综合单板的性能指标要求与成本承受能力,确定单板的层数。 1)电源层和地层单板电源的层数主要由其种类数量决定的。对于单一电源供电的PCB,一个电源平面足够了;对于多种电源,若互不交错,可考虑采取电源层分割(尽量保证相邻层的关键信号布线不跨分割区);对于电源互相交错的单板,考虑采用2个或以上的电源平面。布局阶段 对于平面层的设置需满足以下条件: 对不同的电源和地层进行分隔,其分隔宽度要
24、考虑不同电源之间的电位差,电位差大于12V时,分隔宽度为50mil,反之,可选20-25mil; 平面分隔要考虑高速信号回流路径的完整性,相邻层的关键信号不跨分割区; 当高速信号的回流路径遭到破坏时,应当在其他布线层给予补偿。例如可用接地的铜箔将该信号网络包围,以提供信号的地回路。 注意电源与地线层的完整性。对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大布局阶段 不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难
25、以避免时可考虑中间隔地层。 20H规则: 由于电源层与地层之间的电场是变化的,在板的边缘会向外辐射电磁干扰。称为边沿效应。解决的办法是将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传导。以一个H(电源和地之间的介质厚度)为单位,若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地层边沿内;内缩100H则可以将98%的电场限制在内。 地的层数除满足平面层的要求外,还要考虑: 与器件面相邻层有相对完整的地平面; 高频、高速、时钟等关键信号有一相邻地平面; 关键电源有一对应地平面相邻。布局阶段 信号层: 信号的层数主要由关键信号网络和局部高密度走线决定的。EDA软件能提供一布局、布线密度参数报告,由此参数可对信号所
26、需的层数有个大致的判断,根据以上参数再结合板级工作频率、有特殊布线要求的信号数量以及单板的性能指标要求与成本承受能力,最后确定单板的信号层数。在确定信号的层数时,需考虑关键信号网络(强辐射网络以及易受干扰的小、弱信号)的屏蔽或隔离措施。布局阶段 层的排布 多层PCB层排布的一般原则: 器件面下面(第二层)为地平面,提供器件屏蔽层以及为器件面布线提供参考平面; 所有信号层尽可能与地平面相邻; 尽量避免两信号层直接相邻; 主电源尽可能与其对应地相邻; 原则上应该采用对称结构设计。对称的含义包括:介质层厚度及种类、铜箔厚度、图形分布类型(大铜箔层、线路层)的对称。布局阶段 单板的层排布推荐方案 具体
27、的PCB层设置时,要对以上原则进行灵活掌握,根据实际单板的需求,确定层的排布,切忌生搬硬套。在层设置时,若有相邻布线层,可通过增大相邻布线层的间距,来降低层间串扰。对于跨分割的情况,确保关键信号必须有相对完整的参考地平面或提供必要的桥接措施。以下给出常见单板的层排布推荐方案,供参考。布局阶段表1 常见单板的层排布S6G4S5P2S4G3P1S3G2S2G1S164212S6G5S5G4S4P1G3S3G2S2G1S165112S6G3S5S4P1G2S3S2G1S163110S5G3S4P2G2S3P1S2G1S153210S4P2S3G2P1S2G1S14228S4G3S3P1G2S2G1S
28、14318S4P1S3S2G1S14116S3G2P1S2G1S13216S2P1G1S12114121110987654321信号地电源层数布局阶段阻抗控制:特征阻抗是入射波的电压与电流的比值,或反射波的电压与电流的比值。传输线的延迟和特征阻抗是由所用的PCB印制线的横截面几何形状和绝缘材料计算得到。由于受PCB印制线制造时诸如最大绝缘厚度和最小印制线宽度的制约,电路板通常在4075欧姆范围内控制特征阻抗。 器件的输出电阻一般10几欧姆左右,因此始端串联匹配时电阻一般选33欧姆左右与走线的阻抗匹配。布局阶段在进行阻抗计算时,需要考虑半固化片和芯板种类。 PCB生产厂家的PCB采用两种介质:芯
29、材和半固化片。芯材和半固化片的交替叠加构成PCB板。铜箔的厚度:目前我司的PCB板中铜箔的厚度一般为:表层1.4mil,内层1.4mil或.mil 。布局阶段布局结束后,启动评审流程,请有关专家布局结束后,启动评审流程,请有关专家进行布局评审按评审记录修改进入进行布局评审按评审记录修改进入布线阶布线阶段段课程主要内容课程主要内容 一、互连设计的基本概念与部门职能一、互连设计的基本概念与部门职能1 1)什么是互连设计?)什么是互连设计?2 2)互连设计的常见形式)互连设计的常见形式二、互连设计中基本概念介绍二、互连设计中基本概念介绍三、三、PCBPCB设计规范的流程:设计规范的流程: 1 1)系
30、统分析阶段)系统分析阶段 2 2)布局阶段)布局阶段 3)布线阶段)布线阶段 4 4)测试和验证阶段)测试和验证阶段布线阶段 布线的基本要求规则驱动布线遵循的基本步骤: 定义禁布区,或控制区; 若有规则约束,要求设置规则; 试布线,评估单板是否可以布通,若不能布通,需要采用策略; Fanout后对覆盖率检查,通常要求满足100%的覆盖率;自动Fanout不能完全覆盖时,要求手工调整达到100%覆盖,采用Fanout策略;布线阶段优先布关键信号线或附有规则的信号线,规则检查,要求有规则的关键信号线满足相应的约束规则;其次对非关键信号线走线,总体规则检查,要求非关键信号线满足普通的设计要求;综合使
31、用布线策略,解决冲突; 对布线进行后处理,以改善信号质量,利于加工;布线阶段2)规则优先:若有规则存在,则优先布置有规则要求的信号线,然后布置非关键信号线; 3)关键信号线优先:电源、 模拟信号、高速信号、时钟信号、差分信号和同步信号等关键信号优先布线;4)密度优先:从单板上连接关系最复杂的器件着手布线,从单板上连线最密集的区域开始布线;布线阶段约束规则设置基本要求 1)在布线之前需进行物理规则和电气规则的定义,以便在设计过程中对设计规则进行检查,使设计满足规则要求; 2)物理约束规则应综合考虑DFM、EMC、SI,同时也要考虑印制线的电流、电压以及禁布区和属性问题; 3)电气约束规则应从器件
32、资料或预仿真分析过程中合理提取。布线阶段布线阶段布线处理的基本要求 规则驱动布线时,保证规则的合理性 过孔、线宽、安全间距避免采用极限值。 规则驱动布线的过程中尽可能考虑ICT测试点设计; 管脚引线尽可能从PIN中心引出; 信号线与PIN间尽可能拉开距离; 无通孔或机械盲孔上焊盘; 走线到板边的距离通常情况下需2mm,在不能满足条件的情况下,至少保证不小于20mil;布线阶段表面除短的互连线和Fanout的短线外,信号线尽可能布在内层; 金属外壳器件下,不允许有过孔、表层走线; 尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层,并保证其最小的回路面积。采用屏蔽和加大安全间距等方法,
33、保证信号质量; 电源层和地层之间的EMC环境较差,应避免布置对干扰敏感的信号线; 有阻抗控制要求的网络应布置在阻抗控制层上; 布线尽可能靠近一个平面,并避免跨分割。若必须跨分割或者无法靠近电源地平面,这些情况仅允许在低速信号线中存在; 高速信号线区域相应的电源平面或地平面尽可能保持完整;布线阶段平面层和布线层分布对称,介质厚度分布对称,过孔跨层保持对称; 平面层分割避免出现直角或锐角; 大面积敷铜时参考网络采用地网络; 敷铜时避免出现直角或锐角,并且上下铜皮须有过孔相连,尤其在铜皮的边缘处,边缘相邻过孔相距约200400mils; 布线保持均匀,大面积无布线的区域需要敷铜,但要求不影响阻抗控制
34、; 布线无DRC错误,无同名网络错误; 所有信号线必须倒角,倒角角度为45度,特殊情况除外; PCB设计完成后无未布完的网络,且PCB网表与原理图网表一致;布线阶段布线所遵循的基本规则)环路最小规则,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小。针对这一规则,在地平面分割时,要考虑到地平面与重要信号走线的分布,防止由于地平面开槽等带来的问题;在双层板设计中,在为电源留下足够空间的情况下,应该将留下的部分用参考地填充,且增加一些必要的地过空孔,将双面地信号有效连接起来,对一些关键信号尽量采用地线隔离,对一些频率较高的设计,需特别考虑其地平面信号回路问题
35、,建议采用多层板为宜。布线阶段2)串扰控制规则串扰(CrossTalk)是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰,主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。克服串扰的主要措施是:加大平行布线的间距,遵循3W规则;在平行线间插入接地的隔离线;减小布线层与地平面的距离;布线阶段3. 屏蔽保护规则对应地线回路规则,实际上也是为了尽量减小信号的回路面积,多见于一些比较重要的信号,如时钟信号,同步信号;对一些特别重要,频率特别高的信号,应该考虑采用铜轴电缆屏蔽结构设计,即将所布的线上下左右用地线隔离,而且还要考虑好如何有效的让屏蔽地与实际地平面有效结合。布线阶段4)走线的方向控制规则走
36、线的方向控制规则,即相邻层的走线方向成正交结构。避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向,以减少不必要的层间窜扰;当由于板结构限制(如某些背板)难以避免出现该情况,特别是信号速率较高时,应考虑用地平面隔离各布线层,用地信号线隔离各信号线。布线阶段5)走线的开环检查规走线的开环检查规则一般不允许出现一端浮空的布线(Dangling Line),主要是为了避免产生天线效应,减少不必要的干扰辐射和接受,否则可能带来不可预知的结果。布线阶段6.走线闭环检查规则防止信号线在不同层间形成自环。在多层板设计中容易发生此类问题,自环将引起辐射干扰。7. 倒角规则PCB设计中应避免产生锐角和直角,产生不必要的辐射
37、,同时工艺性能也不好。器件去藕规则 在印制版上增加必要的去藕电容,滤除电源上的干扰信号,使电源信号稳定。推荐电源经过滤波电容后连到电源管脚上。布线阶段 器件布局分区/分层规则 主要是为了防止不同工作频率的模块之间的互相干扰,同时尽量缩短高频部分的布线长度。通常将高频的部分布设在接口部分以减少布线长度,当然,这样的布局仍然要考虑到低频信号可能受到的干扰。同时还要考虑到高/低频部分地平面的分割问题,通常采用将二者的地分割,再在接口处单点相接。对混合电路,也有将模拟与数字电路分别布置在印制板的两面,分别使用不同的层布线,中间用地层隔离的方式。 孤立铜区控制规则 孤立铜区的出现,将带来一些不可预知的问
38、题,因此将孤立铜区与别的信号相接,有助于改善信号质量,通常是将孤立铜区接地或删除。在实际的制作中,PCB厂家将一些板的空置部分增加了一些铜箔,这主要是为了方便印制板加工,同时对防止印制板翘曲也有一定的作用布线阶段 11)电源地平面完整性规则对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大。为避免破坏平面层,做Fanout 时过孔间距至少保证能走一根信号线。 12)电源地平面层重叠规则不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避
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