第6章雙面印制電路板設(shè)計(jì)舉例

1、第6章 雙面印制電路板設(shè)計(jì)舉例熊建軍2006. 6E-mail：rd27 電話6.0 印制板設(shè)計(jì)操作流程環(huán)境設(shè)置 P226 (6.16.2) 放置元件（預(yù)布局） P246 (6.3)自動(dòng)布線 P266 ()修改、檢查打印 P286 () P224 6.1 原理圖到印制板 P226 原理圖是印制板設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ). 原理圖轉(zhuǎn)化成印制板電氣連接關(guān)系的 兩種方法: SCH 中，執(zhí)行命令: 【 Update PCB 】 SCH中： 【 Design Create Netlist 】 再將網(wǎng)絡(luò)表文件 .Net 裝入 PCB 文件中 1. 啟動(dòng) P

2、CB Wizard P2261. 【 File New Wizard 】: 雙擊 Printed Circuit Board Wizard.2. 選擇印制版類型：共種： 用戶自定義； 歐規(guī) VME Bus適 配卡 IBM AT 適配卡 IBM XT 適配卡 IBM PC-104 適配卡 PCI 適配卡 IBM PCMCIA 適配卡 IBM PS/2 適配卡 Standard Bus Format SUN SBF 3. 選擇印制版尺寸參數(shù) 用戶定制: Custom Made BoardRectangular: (Width, Height) （異形也可）Boundary Layer: 布線區(qū)邊框

3、，缺省在 Keep Out Layer,無(wú)須改變Dimension Layer: 外邊框，缺省在機(jī)械，也不用改Keep Out Distance From Board: 取100mil Corner Cutoff 缺角; Inner Cutoff 內(nèi)部挖空; 等祥見(jiàn) P230 .布線邊框?qū)忧懈钸吙驅(qū)咏莾?nèi)陷內(nèi)部挖空 4. 確定印制版信號(hào)層 P231單面板：可選擇不帶金屬化過(guò)孔的兩信號(hào)層印制版布線時(shí)禁止在元件面內(nèi)走線雙面板：一般選擇具有金屬化過(guò)孔的雙面板以提高布通率多面板：用以復(fù)雜數(shù)字電路可采用個(gè)信號(hào)層及個(gè)電源地線層 5. 選擇過(guò)孔類型 P231 雙面板中,只選擇 穿通形式過(guò)孔. 即選擇：Thru

4、hole Vias only. 即使四層以上板，也避免選擇盲孔或掩埋孔（工藝復(fù)雜） 6. 選擇多數(shù)元件封裝方式 如果穿通式元件占多數(shù),就選擇穿通式. 同時(shí)指定兩引腳之間 (100 mil) 布線條數(shù)(最多布兩條線)如果貼片式元件占多數(shù), 就選貼片式.貼片式則要選擇是否雙面放置元件 7. 設(shè)置布線規(guī)則 P233 7. 布線規(guī)則: 導(dǎo)線最小寬度 Minimum Track Size 過(guò)孔最小外徑 Minimum Via Width 孔徑最小值 Minimum Via HoleSize 最小線間距 Minimum Clearance8. 設(shè)置完后, 即可保存摸板. 生成印制版后, 即可通過(guò) “更新”

5、或裝入網(wǎng)絡(luò)表形式將原理圖元件封裝及連接關(guān)系傳到印制版文件中. 6.1.2 通過(guò) “更新” 方式實(shí)現(xiàn)原理圖 文件與印制板文件之間的信息交換 SCH 下執(zhí)行 【 Update PCB 】 P234選擇 I/O 端口，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)范圍： 單張電路圖，可選下面三種任一： Sheet Symbol / Port Connections Net Labels and Port Global Only Port Global 多張層次電路：存在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)和 I/O 端口的選擇，主要 視作用范圍而定元件 (Components) 選擇：更新 PCB 中的封裝Generate PCB rules according

6、to schematic layer 根據(jù)需要選擇 預(yù)覽更新情況 P235單擊 【 Preview Change 】: 觀察更新后發(fā)生的改變 如有錯(cuò)誤: 修改原理圖，直到無(wú)錯(cuò)為止常見(jiàn)出錯(cuò)信息：Component not found: ( 裝入PCB 元件庫(kù).)Node not found: 找不到焊盤(pán)，元件不對(duì).修改元件并更新原理圖直到?jīng)]有錯(cuò)誤（裝入 PCB為止） 6.1.3 在禁止布線層內(nèi)繪制布線區(qū)對(duì)沒(méi)有布線區(qū)邊框的 PCB 文件，可以在執(zhí)行【 Update PCB 】 命令前或后，用畫(huà)線工具在禁止布線層 ( Keep Out Layer ) 內(nèi)，畫(huà)出一個(gè)封閉的圖形，作為印制版布線區(qū) 操作過(guò)

7、程見(jiàn) P239 P241. 6.1.4 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表裝入元件 封裝圖 P241 6.2 設(shè)置工作層 P246以雙面板為例: 【 Design Options 】 單擊 Layers 標(biāo)簽信號(hào)層應(yīng)選： Top元件面 ; Bottom焊接面; 關(guān)閉中間信號(hào)層絲印層：Top 可選只在元件面上絲印 (Silkscreen) 焊錫膏層：貼片元件才用 Paste Mask阻焊層：Top 和 Bottom 都要選飛線：要選（看元件之間接線關(guān)系）設(shè)計(jì)規(guī)則檢查：要選（安全距離導(dǎo)線會(huì)變色）機(jī)械：放置標(biāo)注尺寸或說(shuō)明性文字機(jī)械：放置邊框和對(duì)準(zhǔn)孔 6.3 元件布局操作 P2461. 布局過(guò)程 布局很重要.一般: 核心元件

8、 先手工布置好 輸入/輸出芯片 (固定) 干擾敏感元件 發(fā)熱元件 然后再用“自動(dòng)布局”命令放置其余元件 2. 元件布局原則 P247 數(shù)字電路, 模擬電路, 大電流電路必須分開(kāi)布 局. 輸入 / 輸出 靠近邊框. 元件離印制版機(jī)械邊框應(yīng) 2mm. 元件只能 或 放置，發(fā)熱元件放在上面元件間距：中密為50100 mil. 發(fā)熱元件間距應(yīng)大電位差大元件間距大熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件重元件應(yīng)靠近支撐點(diǎn) (對(duì)準(zhǔn)孔附近)可調(diào)元件應(yīng)放在邊上, 方便調(diào)節(jié) 2. 元件布局原則 P247IC去耦電容應(yīng)靠近芯片的電源和地線 引腳（CPU , RAM , ROM etc) 0.1 uf 電容可濾除 10MHZ 以下的

9、高頻干擾信號(hào)每 10 塊中小功率的 IC 要加一塊10uf 的儲(chǔ)能電容時(shí)鐘電路元件盡量靠近 CPU 時(shí)鐘引腳. 6.3.2 手工預(yù)布局 P248 按元件布局一般規(guī)則: 用手工方式安排并 固定 ( 核心元件、輸入 / 輸出元件、大功率元件、熱敏元件、數(shù)字 IC 去耦電容、時(shí)鐘電路元件等的位置 )允許飛線時(shí)，可判斷元件調(diào)整結(jié)果飛線交叉越少，則布線越短 1. 粗調(diào)元件位置 P249操作過(guò)程: 隱藏所有飛線. 【 View Connections Hiden all 】 游覽元件 【 Browse Components 】 優(yōu)先安排核心及重要元件 放置特殊要求元件 顯示所有飛線 【 View Conn

10、ectionsShow all 】 2. 進(jìn)一步細(xì)調(diào)特殊元件借助飛線, 對(duì)元件進(jìn)一步細(xì)調(diào).使飛線交叉最少.3. 固定對(duì)放置位置有特殊要求的元件確定核心元件, 重要元件及特殊元件位置后, 可逐一雙擊這些元件, 在元件屬性窗口內(nèi), 選中 【 Locked 】.以固定元件在 PCB 編輯區(qū)的位置 元件多時(shí), 可用 Global 選項(xiàng)完成鎖定 P253 6.3.3 元件分類 P253 【 Design Classes 】元件分類的目的是為了對(duì)不同類的元件組實(shí)行不同的規(guī)則設(shè)置如：高壓元件組的安全距離可大些發(fā)熱元件組的間距可大些etc.1. 設(shè)置元件自動(dòng)布局間距【 Design Rules Placeme

11、nt 】:可觀察到元件間距設(shè)置信息Add :可增加新的放置規(guī)則 P254 2. 設(shè)置元件放置方向【 Design Rules 】: Rules ClassesComponent Orientations Rule重新設(shè)定、修改元件的位置方向 Add : 可增加新的放置規(guī)則 3. 設(shè)置元件放置面 P256Rules Classes : Component Layers Rule :Add : 在 Rule Attributes 中選定所需項(xiàng)及那層放置元件？ 6.3.5 自動(dòng)布局 P257 確定并固定了關(guān)鍵元件后, 即可進(jìn)行自動(dòng)布局 【 Tools Auto Place 】: 選擇自動(dòng)布局方式和自

12、動(dòng)布局選項(xiàng)P257 Statistical Place : 連線距離最短Group Components :關(guān)系密切元件組 Rotate Components : 元件旋轉(zhuǎn)Power Nets : 輸入電源網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)如 Vcc. Ground Nets : 輸入地線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)名 自動(dòng)布局 (2) P257 Cluster Place : 菊花鏈狀放置，以元件組為放置依據(jù)，因此速度較快不論以何種方式放置，最終還要手工調(diào)整元件布局以適應(yīng)電磁兼容要求統(tǒng)計(jì)方法放置菊花鏈放置快速元件放置 自動(dòng)布局 (3) P258 選擇元件放置方式和有關(guān)自動(dòng)布局選項(xiàng)后, 單擊 “OK” , 即可啟動(dòng)元件自動(dòng)布局. 需時(shí)不等

13、, 耐心等待. 元件自動(dòng)布局結(jié)束后, 將自動(dòng)更新 PCB 窗口內(nèi)元件的位置. P259 圖 6-56. 飛線是一種示意, 可隱藏. 布線區(qū)太小, 元件會(huì)到區(qū)外. 可修改. 6.3.6 手工調(diào)整元件布局1. 粗調(diào)元件位置P260 操作過(guò)程: 解除所有元件 “鎖定”. 調(diào)整元件位置. 2. 元件位置精確調(diào)整調(diào)整過(guò)程: P261 暫時(shí)隱藏元件序號(hào)、注釋信息. 【 View ConnectionsShow All 】 顯示所有飛線調(diào)整元件位置，使飛線盡可能直，盡 可能少 元件引腳 焊盤(pán)對(duì)準(zhǔn)格點(diǎn) 【Tools Align ComponentsMove To Grid】 選擇電路板外形尺寸 P263 根據(jù)

14、最終尺寸，繪制出電路板外邊框和對(duì)準(zhǔn)孔 6.4 布線及布線規(guī)則P2661 布線規(guī)律 印制導(dǎo)線轉(zhuǎn)折點(diǎn)內(nèi)角不能90,一般選擇135或圓角 ; 導(dǎo)線與焊盤(pán)、過(guò)孔的連接處要圓滑,避免出現(xiàn)小尖角必須以 45或 90相連上下兩層信號(hào)線走線避免平行總線間可加地線隔離小信號(hào)和模擬信號(hào)應(yīng)盡 量靠近地線連線盡可能短 布線規(guī)律 P267 按功能分開(kāi)布線. 數(shù)字電路 、模擬電路、大電流電路電源, 地線必須分開(kāi)走線, 最后單點(diǎn)接地. 高頻走線嚴(yán)格限制平行走線長(zhǎng)度. 避免時(shí)鐘電路下方走線. 選擇合理的走線方式. 見(jiàn) P267 圖 6-66. 2. 布線過(guò)程 P268 包括:設(shè)置自動(dòng)布線參數(shù)自動(dòng)布線前的預(yù)處理自動(dòng)布線手工修改

15、 6.4.1 設(shè)置自動(dòng)布線規(guī)則1. 設(shè)置布線參數(shù)P268 導(dǎo)線與焊盤(pán)(包括過(guò)孔)之間的最小距離【 Design Rules Routing 】【 Rules Classes Clearance Constraint 】 可設(shè)置不同節(jié)點(diǎn)導(dǎo)電圖形之間的最小距離選擇印制導(dǎo)線轉(zhuǎn)角模式【 Rule Classes Routing Corners 】設(shè)計(jì)規(guī)則 設(shè)置布線參數(shù) (3) P270 選擇布線層及走線方向 雙面板: 焊接面 走線 與集成電路元件 元件面 走線與集成電路元件 上下兩層信號(hào)走線盡量 . 過(guò)孔類型及尺寸 Rule Classes Routing Via Style 放置布線寬度特殊要求導(dǎo)線

16、；電源、地線寬度etc. 設(shè)置布線參數(shù) (6) P275 選擇布線模式 一般選擇 最短布線模式. 確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)布線優(yōu)先權(quán) Protel 提供 100 級(jí)優(yōu)先權(quán)( 100級(jí)最高 ). 表面封裝元件引腳焊盤(pán)與轉(zhuǎn)角間距設(shè)置布線規(guī)則越嚴(yán)，限制越多，自動(dòng)布線時(shí)間越長(zhǎng)，布通率越低，布線效果越好 2. 制造規(guī)則設(shè)置 P277Manufacturing : 受限制的布線區(qū) ( 可用填充區(qū)或?qū)Ь€區(qū)限制 ) 焊盤(pán)銅環(huán)最小寬度 敷銅層與焊盤(pán)連接方式 內(nèi)電源/地線層安全間距 內(nèi)電源/地線層連接方式 焊錫膏層擴(kuò)展寬度 阻焊層擴(kuò)展寬度制造規(guī)則 3. 高速驅(qū)動(dòng)規(guī)則設(shè)置 【 Design Rules High Speed 】

17、 可對(duì)：菊花鏈分支長(zhǎng)度 布線長(zhǎng)度 平行走線最大長(zhǎng)度 等進(jìn)行設(shè)置 P279 6.4.2 自動(dòng)布線前的預(yù)處理布線規(guī)則設(shè)置后,自動(dòng)布線前 : 需確定: 元件引腳焊盤(pán)形狀及尺寸 時(shí)鐘電路下的敷銅區(qū) ( 可禁止走線 ) 填充區(qū) ( 抗干擾, 散熱 ) P280 1. 敷銅區(qū)放置及編輯 【 Place Place Polygon Plane 】 Net Options : Connect to Net :選 VCC 或 GND. Hatching Style : 細(xì)線段形狀： Plane Settings : 線間距,線段寬度,工作層 Surround Pads With : 選擇圓弧形 移動(dòng)光標(biāo)形成一個(gè)

18、多邊形敷銅區(qū) 修改敷銅區(qū)屬性 敷銅區(qū)的刪除： 【 Edit SelectToggle Selection 】選后用 Clear 連接到網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) 2. 放置填充區(qū) P283 【 Place PlaceFill 】: 按下 Tab 鍵, 設(shè)置 填充區(qū)的工作層，節(jié)點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)角等參數(shù)移動(dòng)光標(biāo)到特定位置，用鼠標(biāo)拉出矩形填充區(qū)繼續(xù)繪制另外填充區(qū) 見(jiàn) P284 圖 6-93 . 刪除方法同其他 6.4.3 自動(dòng)布線 P284執(zhí)行全局自動(dòng)布線前，對(duì)特殊要求的節(jié)點(diǎn)，連線可預(yù)先布線，并鎖定然后自動(dòng)布線：Auto Route : ALL ：整板 Net ：某一網(wǎng)絡(luò) Connection ：某一連線 Component

19、 ：某一元件 Area ：某一區(qū)域 撤除布線 P284 布線過(guò)程出現(xiàn)異常,可撤除:【 Tools Un-Route 】: Un-Route All :撤除所有連線 Un-Route Net ：撤除某一節(jié)點(diǎn) Un-Route Connection : 撤除某一連線 Un-Route Component ：撤除某元件線 1. 全局布線 P284 Show Entire Document : 顯示整個(gè)畫(huà)面執(zhí)行【 Auto Route All 】 自動(dòng)布線過(guò)程中需復(fù)雜計(jì)算，耐心等待布完后還需手工修改：(走線拐彎多，過(guò)長(zhǎng)，不美觀，密度不合理等) 6.4.4 手工修改 P286 自動(dòng)布線有缺陷,需手工修改

20、 . 其目的是使布線盡可能合理 : 如重新調(diào)整走線方式 . 刪除不合理的過(guò)孔 . 考慮電磁兼容 . 手工修改要求較高, 較難掌握 .1. 修改走線方法P286基本方法是用 【 Tools Un-Route 】命令組也可用：【 Loop Removal 】.允許自動(dòng)刪除回路布線 2. 修改拐彎很多的走線舉例 見(jiàn) P287 圖 6-97 見(jiàn)步驟 : (P287 P288) 3.增加電源、地線及其他大電流 負(fù)荷導(dǎo)線的線寬 導(dǎo)線有寄生電阻和電感. P288 其大小與 導(dǎo)線長(zhǎng)度, 與導(dǎo)線寬度的對(duì)數(shù)成反比. 故應(yīng)盡量加大電源線 , 地線寬度. 【 Tools Un-RouteConnection 】撤除需

21、加寬的線 【 Design Rules Routing Rule ClassesBoard Properties 】設(shè)置線寬為 50 mil. 【 Auto Route Connection 】重新布線 6.4.5 布線后的進(jìn)一步處理1. 設(shè)置淚滴焊盤(pán)及淚滴過(guò)孔P290 淚滴焊盤(pán)可增加導(dǎo)線與焊盤(pán)之間的寬度. 選擇要淚滴化的區(qū)域. 【 Tools Teardrops Add 】 見(jiàn) P291 圖 6-104 取消：【 Tools Teardrops Remove 】 2. 設(shè)置大面積填充區(qū) 為提高電路抗干擾能力, 可在印制版的焊接面、元件面內(nèi)放置與地線相連的大面積敷銅區(qū) , 使連線、焊盤(pán)四周被地

22、線包圍. 大電流電路也可這樣. ( 如電源線 ) 和地線相連的導(dǎo)線可重劃為最短. 3. 調(diào)整絲印層上的元件標(biāo)號(hào)完成手工布線后，可通過(guò)修改元件全局屬性，在絲印層內(nèi)顯示元件標(biāo)號(hào)或大小等注釋信息然后通過(guò)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等方法調(diào)整元件標(biāo)號(hào)、型號(hào)等文字的位置、方向及字體方法見(jiàn) P293 .4. 在絲印層上放置說(shuō)明性文字 【 Place Place String 】: 放置字符串信息操作方法同 SCH 里的方法 P295 6.4.6 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 P295打印前最好執(zhí)行: 【 Tools Design Rule Check 】: 設(shè)置檢查項(xiàng)目和檢查報(bào)告文件名單擊：Run DRC 啟動(dòng)檢查檢查選項(xiàng)：見(jiàn) P295

23、2. 報(bào)告文件內(nèi)容 P296 報(bào)告擴(kuò)展名為 .DRC 內(nèi)容見(jiàn) P296 P298 只要啟動(dòng)檢查報(bào)告，導(dǎo)電圖形間距一般不會(huì)小于設(shè)定值，易出問(wèn)題是線寬 3. 更正方法 P298認(rèn)真分析錯(cuò)誤信息, 返回 PCB 編輯器根據(jù)錯(cuò)誤性質(zhì)，靈活運(yùn)用手工布線方法修改所有致命性錯(cuò)誤然后在運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 6.4.7 驗(yàn)證印制板連線的正確性1. “更新” 原理圖P298PCB 狀態(tài)下, 執(zhí)行: 【 Design Update Schematic 】 再單擊 【Preview Changes】 可觀察是否存在不匹配的元件 2. 通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)表文件比較PCB 下執(zhí)行: P299 【Tools Generrate Ne

24、tlist】 產(chǎn)生 .Net 文件（和 PCB 文件同名）SCH 下執(zhí)行：【 Report Netlist Compare 】 找出并單擊第二個(gè)Net 文件，則自動(dòng)進(jìn)行比較比較結(jié)果放在文件Rep 中 6.4.8 元件重新編號(hào)及原理圖元件序號(hào)更新1. 重新編號(hào)P303完成元件布局調(diào)整后, PCB 上的元件序號(hào)可能很雜亂 ，可在布線結(jié)束后執(zhí)行：【 Tools Re-Annotate 】 對(duì) PCB 上的元件重新編號(hào)新舊編號(hào)對(duì)照信息放在 .WAS 文件內(nèi) 2. 更新 SCH 原理圖元件編號(hào)PCB 重新編號(hào)后，SCH 圖中的元件也要重新編號(hào)操作過(guò)程：進(jìn)入 SCH 編輯器執(zhí)行：【 Tools Back

25、Annotate 】 找出并單擊 PCB 窗口內(nèi)的 .WAS 文件，單擊 OK 即可 P304 3. 元件重新編號(hào)的利弊 顧此失比. 一般不主張?jiān)?PCB 中對(duì)元件重新編號(hào) P304 6.5 信號(hào)完整性分析P304 6.6 打印存檔 P312現(xiàn)在制版一般都用 U 盤(pán)送文件到制版廠家去的方式，很少用送打印圖的方式所以打印文件只能作為存檔用打印文件步驟：選打印機(jī)型號(hào)設(shè)置幅面，邊框比例：Fit layer on page. Panels ( Multiple Layers Per Page ) 打印存檔 2 P313 單擊 Setup : 必要時(shí)修改屬性，如分辨率，顏色等設(shè)置打印層：打印印制板時(shí)，一般選用相應(yīng)信號(hào)層與機(jī)械層重疊打印方式如： Bottom + Mechanical 4 + Multi Top