PCB布線設計完整的方法

PCB布線設計中，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┨岣逷CB設計布通率以及設計效率的有效技巧，不僅能為客戶節(jié)省項目開發(fā)周期，還能最大限度的保證設計成品的質量。

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

多年來，人們總是認為電路板層數(shù)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，多層板之間的成本差別已經大大減小。在開始設計時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才發(fā)現(xiàn)有少量信號不符合已定義的規(guī)則以及空間要求，從而被迫添加新層。在設計之前認真的規(guī)劃將減少布線中很多的麻煩。

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

為最優(yōu)化裝配過程，可制造性設計(DFM)規(guī)則會對組件布局產生限制。如果裝配部門允許組件移動，可以對電路適當優(yōu)化，更便于自動布線。所定義的規(guī)則和約束條件會影響布局設計。

在布局時需考慮布線路徑(routing channel)和過孔區(qū)域。這些路徑和區(qū)域對設計人員而言是顯而易見的，但自動布線工具一次只會考慮一個信號，通過設置布線約束條件以及設定可布信號線的層，可以使布線工具能像設計師所設想的那樣完成布線。

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

為了使自動布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，間隔設置為50mil較為理想。要采用使布線路徑數(shù)最大的過孔類型。進行扇出設計時，要考慮到電路在線測試問題。測試夾具可能很昂貴，而且通常是在即將投入全面生產時才會訂購，如果這時候才考慮添加節(jié)點以實現(xiàn)100%可測試性就太晚了。

經過慎重考慮和預測，電路在線測試的設計可在設計初期進行，在生產過程后期實現(xiàn)，根據布線路徑和電路在線測試來確定過孔扇出類型，電源和接地也會影響到布線和扇出設計。為降低濾波電容器連接線產生的感抗，過孔應盡可能靠近表面貼裝器件的引腳，必要時可采用手動布線，這可能會對原來設想的布線路徑產生影響，甚至可能會導致你重新考慮使用哪種過孔，因此必須考慮過孔和引腳感抗間的關系并設定過孔規(guī)格的優(yōu)先級。

盡管本文主要論述自動布線問題，但手動布線在現(xiàn)在和將來都是印刷電路板設計的一個重要過程。采用手動布線有助于自動布線工具完成布線工作。無論關鍵信號的數(shù)量有多少，首先對這些信號進行布線，手動布線或結合自動布線工具均可。關鍵信號通常必須通過精心的電路設計才能達到期望的性能。布線完成后，再由有關的工程人員來對這些信號布線進行檢查，這個過程相對容易得多。檢查通過后，將這些線固定，然后開始對其余信號進行自動布線。

對關鍵信號的布線需要考慮在布線時控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感和EMC等，對于其它信號的布線也類似。所有的EDA廠商都會提供一種方法來控制這些參數(shù)。在了解自動布線工具有哪些輸入參數(shù)以及輸入參數(shù)對布線的影響后，自動布線的質量在一定程度上可以得到保證。

應該采用通用規(guī)則來對信號進行自動布線。通過設置限制條件和禁止布線區(qū)來限定給定信號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的設計思想來自動布線。如果對自動布線工具所用的層和所布過孔的數(shù)量不加限制，自動布線時將會使用到每一層，而且將會產生很多過孔。

在設置好約束條件和應用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動布線將會達到與預期相近的結果，當然可能還需要進行一些整理工作，同時還需要確保其它信號和網絡布線的空間。在一部分設計完成以后，將其固定下來，以防止受到后邊布線過程的影響。

采用相同的步驟對其余信號進行布線。布線次數(shù)取決于電路的復雜性和你所定義的通用規(guī)則的多少。每完成一類信號后，其余網絡布線的約束條件就會減少。但隨之而來的是很多信號布線需要手動干預?，F(xiàn)在的自動布線工具功能非常強大，通?？赏瓿?00%的布線。但是當自動布線工具未完成全部信號布線時，就需對余下的信號進行手動布線。

如果你所使用的EDA工具軟件能夠列出信號的布線長度，檢查這些數(shù)據，你可能會發(fā)現(xiàn)一些約束條件很少的信號布線的長度很長。這個問題比較容易處理，通過手動編輯可以縮短信號布線長度和減少過孔數(shù)量。在整理過程中，你需要判斷出哪些布線合理，哪些布線不合理。同手動布線設計一樣，自動布線設計也能在檢查過程中進行整理和編輯。