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印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù),實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。印刷電路板的設(shè)計(jì)主要指版圖設(shè)計(jì),需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)可以節(jié)約生產(chǎn)成本,達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。
1、為滿足國內(nèi)板廠生產(chǎn)工藝能力要求,常規(guī)走線線寬≥4mil(0.1016mm) (特殊情況可用3.5mil,即0.0889mm);小于這個(gè)值會(huì)極大挑戰(zhàn)工廠生產(chǎn)能力,報(bào)廢率提高。
2、走線不能出線任意角度走線挑戰(zhàn)廠商生產(chǎn)能力,很多蝕刻銅線時(shí)候出現(xiàn)問題,推薦45°或135°走線,如圖3-21所示。
圖3-21任意角度走線和135°走線
3、如圖3-22,同一網(wǎng)絡(luò)不宜90°直角或銳角走線,一般是PCB布線中要求盡量避免的情況,也幾乎成為衡量布線好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一,直角走線會(huì)使傳輸線的線寬發(fā)生變化,造成阻抗的不連續(xù),造成信號(hào)的反射,尖端產(chǎn)生EMI影響線路。
圖3-22 直角銳角走線
4、焊盤的形狀一般都是規(guī)則的,如BGA的焊盤是圓形的、QFP的焊盤是長圓形的、CHIP件的焊盤是矩形的等。但實(shí)際做出的PCB,焊盤卻不規(guī)則,可以說是奇形怪狀。以R0402電阻封裝的焊盤為例,如圖3-23所示,規(guī)則焊盤出線之后,在生產(chǎn)時(shí)候工藝偏差,會(huì)變成實(shí)際焊盤,是原矩形焊盤的基礎(chǔ)上加了一個(gè)小矩形焊盤組成的,不規(guī)則,出線了異形焊盤。
圖3-23焊盤的實(shí)際制作效果
如果在0402電阻封裝的兩個(gè)焊盤對(duì)角分別走線,加上PCB生產(chǎn)精度造成的阻焊偏差(阻焊窗單邊比焊盤大0.1mm),會(huì)形成如圖3-24左圖所示的焊盤。在這樣的情況下,電阻焊接時(shí)由于焊錫表面張力的作用,會(huì)出現(xiàn)如圖3-24右圖一樣的不良旋轉(zhuǎn)。
圖 3-24 不良出線造成器件容易旋轉(zhuǎn)
采用合理的布線方式,焊盤連線采用關(guān)于長軸對(duì)稱的扇出方式,可以比較有效地減小CHIP元件貼裝后的不良旋轉(zhuǎn)。如果焊盤扇出的線也關(guān)于短軸對(duì)稱,還可以減小CHIP元件貼裝后的漂移。如圖3-25所示。
圖3-25 器件的出線
5、相鄰焊盤是同網(wǎng)絡(luò)的,不能直接連接,需要先連接處焊盤之后再進(jìn)行連接,如圖3-26所示,直鏈容易在手工焊接的時(shí)候造成連焊。
圖3-26 相鄰?fù)W(wǎng)絡(luò)焊盤的鏈接方式
6、連接器管教拉線需要從焊盤中心拉出再往外走,不可出現(xiàn)其他的角度,避免在連接器拔插的時(shí)候把線撕裂,如圖3-27所示。
圖3-27連接器的出線
7、差分走線
差分信號(hào)和普通的單端信號(hào)走線相比,最明顯的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在抗干擾能力強(qiáng)、能有效抑制EMI、時(shí)序定位精確。對(duì)于PCB工程師來說,最關(guān)注的還是如何確保在實(shí)際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢(shì)。也許只要是接觸過Layout的人都會(huì)了解差分走線的一般要求,那就是“等長、等間距”。等長是為了保證兩個(gè)差分信號(hào)時(shí)刻保持相反極性,減少共模分量;等間距則主要是為了保 證兩者差分阻抗一致,減少反射。
很多設(shè)計(jì)師認(rèn)為保持等間距比匹配線長更重要。PCB差分走線的設(shè)計(jì)中最重要的規(guī)則就是匹配線長,其它的規(guī)則都可以根據(jù),設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行靈活處理。如圖3-28所示列出了常見差分對(duì)內(nèi)線長的匹配方式。
圖3-28 常用差分對(duì)內(nèi)線長匹配方式
8、蛇形線
蛇形線是Layout中經(jīng)常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了時(shí)序匹配。設(shè)計(jì)者首先要有這樣的認(rèn)識(shí):蛇形線會(huì)破壞信號(hào)質(zhì)量,改變傳輸延時(shí),布線時(shí)要盡量避免使用。但實(shí)際設(shè)計(jì)中,為了保證信號(hào)有足夠的保持時(shí)間,或者減小同組信號(hào)之間的時(shí)間偏移,往往不得不故意進(jìn)行繞線。
信號(hào)在蛇形走線上傳輸時(shí),相互平行的線段之間會(huì)發(fā)生耦合,呈差模形式,S越小,則耦合程度也越大。可能會(huì)導(dǎo)致傳輸延時(shí)減小,以及由于串?dāng)_而大大降低信號(hào)的質(zhì)量。
所以我們?cè)谧卟罘志€的時(shí)候應(yīng)該注意盡量增加平行線段的距離(S),至少大于3W,W是指走線的線寬,只要S足夠大,就幾乎能完全避免相互的耦合效應(yīng)。如圖3-29所示
圖3-29 蛇形走線Gap間距要求
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