PCB設計(jì)布通(tōng)率及設計(jì)效率技(jì)巧

        PCB布線設計(jì)中，對于布通(tōng)率的的提高(gāo)有(yǒu)一套完整的方法，在此，我們為(wèi)大(dà)家(jiā)提供提高(gāo)PCB設計(jì)布通(tōng)率以及設計(jì)效率的有(yǒu)效技(jì)巧，不僅能為(wèi)客戶節省項目開(kāi)發周期，還(hái)能最大(dà)限度的保證設計(jì)成品的質量。 

    1、确定PCB的層數(shù) 
    電(diàn)路闆尺寸和(hé)布線層數(shù)需要在設計(jì)初期确定。如果設計(jì)要求使用高(gāo)密度球栅數(shù)組(BGA)組件，就必須考慮這些(xiē)器(qì)件布線所需要的最少(shǎo)布線層數(shù)。布線層的數(shù)量以及層疊(stack-up)方式會(huì)直接影(yǐng)響到印制(zhì)線的布線和(hé)阻抗。闆的大(dà)小(xiǎo)有(yǒu)助于确定層疊方式和(hé)印制(zhì)線寬度，實現期望的設計(jì)效果。 
    多(duō)年來(lái)，人(rén)們總是認為(wèi)電(diàn)路闆層數(shù)越少(shǎo)成本就越低(dī)，但(dàn)是影(yǐng)響電(diàn)路闆的制(zhì)造成本還(hái)有(yǒu)許多(duō)其它因素。近幾年來(lái)，多(duō)層闆之間(jiān)的成本差别已經大(dà)大(dà)減小(xiǎo)。在開(kāi)始設計(jì)時(shí)最好采用較多(duō)的電(diàn)路層并使敷銅均勻分布，以避免在設計(jì)臨近結束時(shí)才發現有(yǒu)少(shǎo)量信号不符合已定義的規則以及空(kōng)間(jiān)要求，從而被迫添加新層。在設計(jì)之前認真的規劃将減少(shǎo)布線中很(hěn)多(duō)的麻煩。 

    2、設計(jì)規則和(hé)限制(zhì) 
    自動布線工具本身并不知道(dào)應該做(zuò)些(xiē)什幺。為(wèi)完成布線任務，布線工具需要在正确的規則和(hé)限制(zhì)條件下工作(zuò)。不同的信号線有(yǒu)不同的布線要求，要對所有(yǒu)特殊要求的信号線進行(xíng)分類，不同的設計(jì)分類也不一樣。每個(gè)信号類都應該有(yǒu)優先級，優先級越高(gāo)，規則也越嚴格。規則涉及印制(zhì)線寬度、過孔的最大(dà)數(shù)量、平行(xíng)度、信号線之間(jiān)的相互影(yǐng)響以及層的限制(zhì)，這些(xiē)規則對布線工具的性能有(yǒu)很(hěn)大(dà)影(yǐng)響。認真考慮設計(jì)要求是成功布線的重要一步。 

    3、組件的布局 
    為(wèi)最優化裝配過程，可(kě)制(zhì)造性設計(jì)(DFM)規則會(huì)對組件布局産生(shēng)限制(zhì)。如果裝配部門(mén)允許組件移動，可(kě)以對電(diàn)路适當優化，更便于自動布線。所定義的規則和(hé)約束條件會(huì)影(yǐng)響布局設計(jì)。 
    在布局時(shí)需考慮布線路徑(routing channel)和(hé)過孔區(qū)域。這些(xiē)路徑和(hé)區(qū)域對設計(jì)人(rén)員而言是顯而易見的，但(dàn)自動布線工具一次隻會(huì)考慮一個(gè)信号，通(tōng)過設置布線約束條件以及設定可(kě)布信号線的層，可(kě)以使布線工具能像設計(jì)師(shī)所設想的那(nà)樣完成布線。 

    4、扇出設計(jì) 
    在扇出設計(jì)階段，要使自動布線工具能對組件引腳進行(xíng)連接，表面貼裝器(qì)件的每一個(gè)引腳至少(shǎo)應有(yǒu)一個(gè)過孔，以便在需要更多(duō)的連接時(shí)，電(diàn)路闆能夠進行(xíng)內(nèi)層連接、在線測試(ICT)和(hé)電(diàn)路再處理(lǐ)。 
    為(wèi)了使自動布線工具效率最高(gāo)，一定要盡可(kě)能使用最大(dà)的過孔尺寸和(hé)印制(zhì)線，間(jiān)隔設置為(wèi)50mil較為(wèi)理(lǐ)想。要采用使布線路徑數(shù)最大(dà)的過孔類型。進行(xíng)扇出設計(jì)時(shí)，要考慮到電(diàn)路在線測試問題。測試夾具可(kě)能很(hěn)昂貴，而且通(tōng)常是在即将投入全面生(shēng)産時(shí)才會(huì)訂購，如果這時(shí)候才考慮添加節點以實現100%可(kě)測試性就太晚了。 
    經過慎重考慮和(hé)預測，電(diàn)路在線測試的設計(jì)可(kě)在設計(jì)初期進行(xíng)，在生(shēng)産過程後期實現，根據布線路徑和(hé)電(diàn)路在線測試來(lái)确定過孔扇出類型，電(diàn)源和(hé)接地也會(huì)影(yǐng)響到布線和(hé)扇出設計(jì)。為(wèi)降低(dī)濾波電(diàn)容器(qì)連接線産生(shēng)的感抗，過孔應盡可(kě)能靠近表面貼裝器(qì)件的引腳，必要時(shí)可(kě)采用手動布線，這可(kě)能會(huì)對原來(lái)設想的布線路徑産生(shēng)影(yǐng)響，甚至可(kě)能會(huì)導緻你(nǐ)重新考慮使用哪種過孔，因此必須考慮過孔和(hé)引腳感抗間(jiān)的關系并設定過孔規格的優先級。 

    5、手動布線以及關鍵信号的處理(lǐ) 
    盡管本文主要論述自動布線問題，但(dàn)手動布線在現在和(hé)将來(lái)都是印刷電(diàn)路闆設計(jì)的一個(gè)重要過程。采用手動布線有(yǒu)助于自動布線工具完成布線工作(zuò)。無論關鍵信号的數(shù)量有(yǒu)多(duō)少(shǎo)，首先對這些(xiē)信号進行(xíng)布線，手動布線或結合自動布線工具均可(kě)。關鍵信号通(tōng)常必須通(tōng)過精心的電(diàn)路設計(jì)才能達到期望的性能。布線完成後，再由有(yǒu)關的工程人(rén)員來(lái)對這些(xiē)信号布線進行(xíng)檢查，這個(gè)過程相對容易得(de)多(duō)。檢查通(tōng)過後，将這些(xiē)線固定，然後開(kāi)始對其餘信号進行(xíng)自動布線。 

    6、自動布線 
    對關鍵信号的布線需要考慮在布線時(shí)控制(zhì)一些(xiē)電(diàn)參數(shù)，比如減小(xiǎo)分布電(diàn)感和(hé)EMC等，對于其它信号的布線也類似。所有(yǒu)的EDA廠商都會(huì)提供一種方法來(lái)控制(zhì)這些(xiē)參數(shù)。在了解自動布線工具有(yǒu)哪些(xiē)輸入參數(shù)以及輸入參數(shù)對布線的影(yǐng)響後，自動布線的質量在一定程度上(shàng)可(kě)以得(de)到保證。 
    應該采用通(tōng)用規則來(lái)對信号進行(xíng)自動布線。通(tōng)過設置限制(zhì)條件和(hé)禁止布線區(qū)來(lái)限定給定信号所使用的層以及所用到的過孔數(shù)量，布線工具就能按照工程師(shī)的設計(jì)思想來(lái)自動布線。如果對自動布線工具所用的層和(hé)所布過孔的數(shù)量不加限制(zhì)，自動布線時(shí)将會(huì)使用到每一層，而且将會(huì)産生(shēng)很(hěn)多(duō)過孔。 
    在設置好約束條件和(hé)應用所創建的規則後，自動布線将會(huì)達到與預期相近的結果，當然可(kě)能還(hái)需要進行(xíng)一些(xiē)整理(lǐ)工作(zuò)，同時(shí)還(hái)需要确保其它信号和(hé)網絡布線的空(kōng)間(jiān)。在一部分設計(jì)完成以後，将其固定下來(lái)，以防止受到後邊布線過程的影(yǐng)響。 
    采用相同的步驟對其餘信号進行(xíng)布線。布線次數(shù)取決于電(diàn)路的複雜性和(hé)你(nǐ)所定義的通(tōng)用規則的多(duō)少(shǎo)。每完成一類信号後，其餘網絡布線的約束條件就會(huì)減少(shǎo)。但(dàn)随之而來(lái)的是很(hěn)多(duō)信号布線需要手動幹預。現在的自動布線工具功能非常強大(dà)，通(tōng)常可(kě)完成100%的布線。但(dàn)是當自動布線工具未完成全部信号布線時(shí)，就需對餘下的信号進行(xíng)手動布線。 

    7、自動布線的設計(jì)要點包括： 
    7.1略微改變設置，試用多(duō)種路徑布線; 
    7.2保持基本規則不變，試用不同的布線層、不同的印制(zhì)線和(hé)間(jiān)隔寬度以及不同線寬、不同類型的過孔如盲孔、埋孔等，觀察這些(xiē)因素對設計(jì)結果有(yǒu)何影(yǐng)響; 
    7.3讓布線工具對那(nà)些(xiē)默認的網絡根據需要進行(xíng)處理(lǐ); 
    7.4信号越不重要，自動布線工具對其布線的自由度就越大(dà)。 

    8、布線的整理(lǐ) 
    如果你(nǐ)所使用的EDA工具軟件能夠列出信号的布線長度，檢查這些(xiē)數(shù)據，你(nǐ)可(kě)能會(huì)發現一些(xiē)約束條件很(hěn)少(shǎo)的信号布線的長度很(hěn)長。這個(gè)問題比較容易處理(lǐ)，通(tōng)過手動編輯可(kě)以縮短(duǎn)信号布線長度和(hé)減少(shǎo)過孔數(shù)量。在整理(lǐ)過程中，你(nǐ)需要判斷出哪些(xiē)布線合理(lǐ)，哪些(xiē)布線不合理(lǐ)。同手動布線設計(jì)一樣，自動布線設計(jì)也能在檢查過程中進行(xíng)整理(lǐ)和(hé)編輯。