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 布線概述及原則

 隨著高速理論的飛速發(fā)展，pcb走線已經(jīng)不能看作簡單的互連載體了，而是要從傳輸線理論來分析各種分布參數(shù)帶來的影響。分布參數(shù)電路是必須考慮電路元件參數(shù)分布性的電路。參數(shù)的分布性指電路中同一瞬間相鄰兩點的電位和電流都不相同。這說明分布參數(shù)電路中的電壓和電流除了是時間的函數(shù)外，還是空間坐標的函數(shù)。同時pcb的復(fù)雜度和密度也同時在不斷的增加，從鋪銅的通孔設(shè)計，到微孔設(shè)計，再到多階埋盲孔設(shè)計，現(xiàn)在還有埋阻、埋容、埋藏器件設(shè)計等，高密度給pcb布線帶了極大困難的同時，也需要pcb設(shè)計工程師更加深入的了解pcb生產(chǎn)加工流程和其工藝參數(shù)。

布線方式分為自動布線和手動布線，自動布線目前在很多方面不能滿足硬件工程師高標準的要求，所以一般是手動布線來實現(xiàn)的。

 布線中的DFM要求 

1、孔

1. 機械鉆孔常規(guī)推薦8mil以上，極限6mil，盡量保證厚徑比一般在10：1，厚徑比越高越難加工。器件孔環(huán)寬單邊至少8mil，過孔環(huán)寬單邊至少4mil，加工廠商會在cam處理時自動優(yōu)化，阻焊開窗為單邊50um。

2. 同一網(wǎng)絡(luò)的過孔間距可以為6mil。不同網(wǎng)絡(luò)過孔間距為275um，不同網(wǎng)絡(luò)器件孔間距為425um。

3. 制作是鉆頭一般比原稿孔大150um，鉆頭以0.05mm遞增，更大的鉆頭，會以0.1mm遞增。然后通過孔化，電鍍滿足最終的成品孔徑要求。

4. 非金屬化鉆孔到板邊的間距150um即不會破孔，常規(guī)邊框公差。金屬化的鉆孔到板邊至少10mil。

2、ETCH

1. 0.5oz的銅厚，最細線寬可以做到3mil，最小間距2mil。

2. 1oz的銅厚最細線寬3.5mil，最小間距4mil

3. 2oz銅厚最細線寬4mil，最小間距5.5mil。

4. 內(nèi)電層避銅至少20mil。

5. 小的分立器件，兩邊的走線要對稱。

6. SMT焊盤引腳需要連接時，應(yīng)從焊腳外部連接，不允許在焊腳內(nèi)部連接。

7. 對于SMT焊盤在大面積鋪銅時需要花焊盤連接。

8. ETCH線分布均勻，防止加工后翹曲。

布線中電氣特性要求

1、阻抗控制以及阻抗連續(xù)性

1. 避免銳角、直角走線。

2. 關(guān)鍵信號布線盡量使用較少的的過孔。

3. 高速信號線適當考慮圓弧布線

2、串擾或者EMC等其他干擾的控制要求

1. 高速信號與低速信號要分層分區(qū)布線

2. 數(shù)字信號與模擬信號一號分層分區(qū)布線

3. 敏感信號與干擾信號分層分區(qū)布線

4. 時鐘信號要優(yōu)先走在內(nèi)層

5. 在功率電感，變壓器等感性器件的投影區(qū)下方不要走線鋪銅。（由于線圈間會有寄生電容，與其電感產(chǎn)生并聯(lián)諧振，因此會有SRF，而SRF與EPC有關(guān)，因此EPC越小越好，即可確保電感性的頻率范圍越廣。而SRF需至少為DC-DC Converter切換頻率的十倍，例如若切換頻率為 1.2MHz，則SRF至少需 12MHZ。因此Layout 時，其功率電感下方要挖空，不要有金屬，避免產(chǎn)生額外的EPC，導(dǎo)致電感性的頻率范圍縮減）

6. 關(guān)鍵信號要布在優(yōu)選層，以地為參考平面

7. 關(guān)鍵信號考慮使用包地處理。

8. 任何信號，包括信號的回流路徑，都要避免形成環(huán)路，這是EMC設(shè)計的重要原則之一。

9.  高速布線的3w原則

拓撲結(jié)構(gòu)和時序要求

 滿足時序要求是系統(tǒng)能正常穩(wěn)定工作的關(guān)鍵，時延控制反應(yīng)到pcb設(shè)計上就是走線的等長控制，繞等長甚至已經(jīng)成為布線工程師掛在嘴邊你的一個術(shù)語。時序設(shè)計也是非常復(fù)雜的系統(tǒng)要求，pcb設(shè)計工程師不僅要會繞等長，還要真正理解等長后面的時序要求。

電源以及功率信號的布線要求

1. 電源入口電路要做好防護后濾波原則

2. 芯片及其濾波電容的引腳要盡量短粗，儲能電容要多打孔，減小布線帶來的安裝電感

3. 考慮安規(guī)要求，電源網(wǎng)絡(luò)壓差較大時需要遠離，高壓網(wǎng)絡(luò)插件引腳和過孔需要做挖空處理

布線中的散熱考慮

電子設(shè)計還有一個重要的趨勢，就是電壓下降，功耗提升，pcb布線作為板極熱設(shè)計的重要組成部分，也就因此變得更加重要。必要的時候，需要使用相關(guān)的電、熱仿真工具來輔助進行熱設(shè)計。

1. 嚴格計算布線通道，滿足載流要求。

2. 還要關(guān)注過孔的載流能力，合理規(guī)劃過孔數(shù)量和位置。

3. 發(fā)熱量大的芯片下方有空的位置可以大面積加地鋪銅，并添加地孔來加強散熱。

4. 大功率發(fā)熱量大的器件的投影區(qū)內(nèi)，在所有層不要走高速線和敏感信號線。

5. 大電流電源，如果其布線路徑補覺長時，需要加強其布線通道來減少熱損耗。

6. 已經(jīng)添加有散熱焊盤的發(fā)熱器件，在散熱焊盤上添加過孔來加強散熱。

布線總結(jié)

PCB布線是一個系統(tǒng)的工程，設(shè)計工程師需要具備多學(xué)科的綜合知識，同時還要有較強的分析處理能力，綜合各方面需要取得較好的平衡。

PCB設(shè)計不是神話，不是黑盒子，也沒有放之四海而皆準的方法，所有合理的規(guī)范要求，背后都能找到真實的理論制程，平常工作中多想，多問，多學(xué)，這才是成為高手之路。