分析PCB設(shè)計(jì)合格率及設(shè)計(jì)效率技巧

簡介：在PCB布線設(shè)計(jì)中，有一套完整的方法來提高布線率。 在這里，我們?yōu)槟峁┨岣逷CB設(shè)計(jì)的分配率和設(shè)計(jì)效率的有效技巧，不僅可以為客戶節(jié)省項(xiàng)目開發(fā)周期，還可以最大限度地提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量。

1、確定PCB的層數(shù)

電路板的尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計(jì)初期確定。 如果設(shè)計(jì)需要使用高密度球柵陣列（BGA）元件，則必須考慮這些器件布線所需的最小布線層數(shù)。 布線層數(shù)和疊放方式將直接影響印制線的布線和阻抗。 板的尺寸有助于確定堆疊方式和印刷線路的寬度，以達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。

多年來，人們一直認(rèn)為電路板數(shù)量越少，成本就越低。 然而，還有許多其他因素影響電路板的制造成本。 近年來，多層板之間的成本差異已大大縮小。 在設(shè)計(jì)之初，最好使用更多的電路層數(shù)，并使銅層分布均勻，以避免設(shè)計(jì)接近尾聲時，少數(shù)信號不符合定義的規(guī)則和空間要求， 以便強(qiáng)制添加新層。 設(shè)計(jì)前仔細(xì)規(guī)劃會減少很多布線的麻煩。

2. 設(shè)計(jì)規(guī)則和限制

自動布線工具本身不知道要做什么。 為了完成路由任務(wù)，路由工具需要在正確的規(guī)則和限制下工作。 不同的信號線有不同的布線要求。 所有有特殊要求的信號線都應(yīng)該進(jìn)行分類，不同的設(shè)計(jì)分類也不同。 每個信號類別都應(yīng)該有一個優(yōu)先級。 優(yōu)先級越高，規(guī)則越嚴(yán)格。 這些規(guī)則涉及印刷線的寬度、過孔的最大數(shù)量、平行度、信號線之間的相互作用以及層限制。 這些規(guī)則對接線工具的性能影響很大。 仔細(xì)考慮設(shè)計(jì)要求是成功布線的重要一步。

3. 組件布局

為了優(yōu)化裝配流程，可制造性設(shè)計(jì) (DFM) 規(guī)則對組件布局施加了限制。 如果裝配部門允許元件移動，則可以適當(dāng)優(yōu)化電路，以方便自動布線。 定義的規(guī)則和約束會影響布局設(shè)計(jì)。

布局時應(yīng)考慮走線通道和過孔面積。 這些路徑和區(qū)域?qū)τ谠O(shè)計(jì)人員來說是顯而易見的，但自動布線工具一次只會考慮一個信號。 通過設(shè)置布線約束條件，設(shè)置可以布線的信號線層數(shù)，布線工具就可以完成設(shè)計(jì)者設(shè)想的布線。

4.扇出設(shè)計(jì)

在扇出設(shè)計(jì)階段，為使自動布線工具能夠連接元件引腳，表面貼裝器件的每個引腳應(yīng)至少有一個過孔，以便當(dāng)需要更多連接時，電路板可以進(jìn)行內(nèi)部連接，在線 測試（ICT）和電路再處理。

為了最大限度地發(fā)揮自動布線工具的效率，需要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，最理想的間距設(shè)置為50mil。 使用使布線直徑數(shù)量最大化的過孔類型。 在進(jìn)行扇出設(shè)計(jì)時，要考慮電路在線測試的問題。 測試夾具可能很昂貴，并且通常在即將投入全面生產(chǎn)時訂購。 現(xiàn)在考慮添加節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn) 100% 可測試性已經(jīng)太晚了。

經(jīng)過深思熟慮和預(yù)測，電路在線測試的設(shè)計(jì)可以在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行，并在生產(chǎn)過程的后期實(shí)現(xiàn)。 過孔扇出的類型可以根據(jù)布線路徑和電路在線測試來確定。 電源和接地也會影響布線和扇出設(shè)計(jì)。 為了減少濾波電容連接線產(chǎn)生的電感，過孔應(yīng)盡可能靠近表面貼裝器件的引腳。 如有必要，可采用手動接線。 這可能會影響最初設(shè)想的布線路徑，甚至導(dǎo)致您重新考慮使用哪些過孔。 因此，必須考慮過孔與引腳電感之間的關(guān)系，并設(shè)置過孔規(guī)格的優(yōu)先級。

5、手動接線及關(guān)鍵信號處理

雖然本文主要討論自動布線問題，但手動布線是現(xiàn)在和未來PCB設(shè)計(jì)的重要過程。 手動布線對于自動布線工具很有幫助。 無論有多少個關(guān)鍵信號，都可以先對這些信號進(jìn)行接線，無論是手動還是使用自動接線工具。 通常必須仔細(xì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵信號才能實(shí)現(xiàn)所需的性能。 接線完成后，相關(guān)工程師檢查這些信號接線就方便多了。 檢查通過后，修復(fù)這些線路，然后開始自動布線其余信號。

6.自動路由

對于關(guān)鍵信號的接線，接線時需要考慮控制一些電氣參數(shù)，如減小分布電感和EMC等，其他信號的接線類似。 所有EDA制造商都會提供控制這些參數(shù)的方法。 了解了自動布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對布線的影響后，就可以在一定程度上保證自動布線的質(zhì)量。

應(yīng)使用一般規(guī)則來自動路由信號。 通過設(shè)置限制條件和禁止布線區(qū)域來限制給定信號所使用的層數(shù)和過孔的數(shù)量，布線工具可以按照工程師的設(shè)計(jì)思路自動布線。 如果自動布線工具使用的層數(shù)和過孔數(shù)沒有限制，則自動布線時每層都會被使用，并且會生成很多過孔。

設(shè)置約束并應(yīng)用創(chuàng)建的規(guī)則后，自動布線將達(dá)到與預(yù)期類似的結(jié)果。 當(dāng)然，可能需要一些整理工作，并確保其他信號和網(wǎng)絡(luò)路由的空間。 部分設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行修復(fù)，防止受到后期布線過程的影響。

使用相同的過程來路由其余信號。 接線的數(shù)量取決于電路的復(fù)雜程度和您定義的通用規(guī)則的數(shù)量。 每類信號完成后，其他網(wǎng)絡(luò)路由的約束就會減少。 然而，許多信號接線需要人工干預(yù)。 現(xiàn)在的自動布線工具非常強(qiáng)大，通常可以完成100%的布線。 然而，當(dāng)自動接線工具尚未完成所有信號接線時，就需要手動對剩余信號進(jìn)行接線。