PCB布局、電磁兼容性分析、電源完整性分析

關(guān)于PCB布局布線的問題，今天我們不講信號(hào)完整性分析（SI）、電磁兼容性分析（EMC）、電源完整性分析（PI）。 只講可制造性分析（DFM) ，可制造性設(shè)計(jì)不合理同樣會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)失敗。

PCB布局中成功的DFM始于設(shè)置的設(shè)計(jì)規(guī)則以考慮重要的DFM約束。下面顯示的DFM規(guī)則反映了大多數(shù)制造商可以找到的一些當(dāng)代設(shè)計(jì)能力。確保在PCB設(shè)計(jì)規(guī)則中設(shè)置的限制不違反這些限制，以便可以確保符合大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)限制。

PCB布線的DFM問題依賴于良好的PCB布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定,包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布線, 快速地把短線連通，然后進(jìn)行迷宮式布線,先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化，并試著重新再布線,以改進(jìn)總體效果及DFM可制造性問題。

01PCB布局的DFM

一、SMT器件

器件布局間距符合裝配要求，一般表面貼裝器件大于20mil、IC類大于80mil、BGA類大于200mi。布局時(shí)器件間距滿足裝配要求，才能提升生產(chǎn)工藝的品質(zhì)良率。

器件引腳SMD焊盤間距，一般需大于6mil，阻焊橋的制成能力是4mil,如果SMD焊盤間距小于6mil，阻焊開窗的間距小于4mil，阻焊橋無法保留，導(dǎo)致組裝過程中出現(xiàn)大塊焊料（尤其是引腳之間），進(jìn)而導(dǎo)致短路。

二、DIP器件

過波峰焊加工的器件pin間距、器件方向、器件間距等都需考慮到波峰焊加工的要求。器件引腳間距不足，會(huì)導(dǎo)致焊接連錫，進(jìn)而導(dǎo)致短路。

很多設(shè)計(jì)師會(huì)盡可能減少直插器件(THT)的使用，或者將直插器件放在板子的同一面。然而，直插器件經(jīng)常不可避免。在組合的情況下，如果將直插器件放在頂層，貼片器件放在底層，在某些情況下，將影響單面的波峰焊。這時(shí)，就要使用更昂貴的焊接工藝，比如選擇性焊接。

三、元器件到板邊的距離

如果是上機(jī)焊接的話,那電子元件一般與板邊距離為7mm(不同焊接廠家不同要求),但是也可以在PCB制作的時(shí)候添加工藝邊，這樣可以將電子元件放在PCB板邊,只要方便布線就可以。

但是板邊的器件過機(jī)焊接時(shí)，可能會(huì)碰到機(jī)器的導(dǎo)軌，撞壞元器件。板邊的器件焊盤在制造工程中會(huì)被切除，如果焊盤比較小的話會(huì)影響焊接質(zhì)量。

四、高/矮器件的距離

電子元器件種類繁多，外形各不同，引出線也多種多樣，所以印制板的組裝方法也就有差異，良好的布局不但能使機(jī)器性能穩(wěn)定、防震、減少損壞， 而且還能得到機(jī)內(nèi)整齊美觀的效果。

在高器件的周圍，矮小器件需保留一定距離。器件距離與器件高比小，存在熱風(fēng)波不均，可能造成焊接不良或焊接后無法返修風(fēng)險(xiǎn)。

五、器件與器件的間距

一般smt加工中貼片時(shí)要考慮到機(jī)器貼裝時(shí)存在一定的誤差，并考慮到便于維修和目視外觀檢驗(yàn)，相鄰兩元器件體不能太近，要留有一定的安全距離。

片狀元器件之間，SOT之間，SOIC與片狀元器件之間間距為1.25mm。片狀元器件之間，SOT之間，SOIC與片狀元器件之間間距為1.25mm。PLCC與片狀元器件、SOIC、QFP之間為2.5mm。PLCC之間為4mm。設(shè)計(jì)PLCC插座時(shí)，應(yīng)注意留出PLCC插座的尺寸（PLCC的引腳在插座的底部?jī)?nèi)側(cè)）。

02.

PCB布線的DFM：

一、線寬/線距

對(duì)于設(shè)計(jì)師來說，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過程中不能只考慮設(shè)計(jì)出來的精度以及完美要求，還有很大一個(gè)制約條件就是生產(chǎn)工藝的問題。板廠不可能為了一個(gè)優(yōu)秀的產(chǎn)品的誕生，重新打造一條生產(chǎn)線。

一般正常情況下線寬線距控制到 4/4mil ，過孔選擇 8mil（0.2mm）， 基本80%以上PCB生產(chǎn)廠商都能生產(chǎn)，生產(chǎn)的成本最低。線寬線距最小控制到 3/3mil，過孔選擇 6mil（0.15mm），基本70%以上 PCB生產(chǎn)廠商都能生產(chǎn)，但是價(jià)格比第一種情況稍貴，不會(huì)貴太多。

二、銳角/直角

銳角走線一般布線時(shí)禁止出現(xiàn),直角走線一般是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。因影響信號(hào)的完整性，直角布線會(huì)產(chǎn)生額外的寄生電容和寄生電感。

在PCB制版過程中，PCB導(dǎo)線相交形成銳角處，會(huì)造成一種叫酸角的問題，在pcb線路蝕刻環(huán)節(jié)，在“酸角”處會(huì)造成pcb線路腐蝕過度，帶來pcb線路虛斷的問題。因此，PCB工程師需要避免走線出現(xiàn)銳角或奇怪的角度，走線拐彎處應(yīng)保持45度角。

三、銅條/孤島

如果是足夠大的孤島銅皮，它會(huì)成為天線，這可能會(huì)在電路板內(nèi)引起噪聲和其他干擾（因?yàn)樗你~沒有接地——它將成為信號(hào)收集器）。

銅條和孤島是許多平面層上自由浮動(dòng)的銅，這可能會(huì)在酸槽中導(dǎo)致一些嚴(yán)重的問題。眾所周知，細(xì)小的銅斑會(huì)從PCB面板上脫落下來，并到達(dá)面板上的其他蝕刻區(qū)，從而造成短路。

四、鉆孔的孔環(huán)

孔環(huán)是指鉆孔周圍的一圈銅，由于制造過程中的公差，在鉆孔、蝕刻、鍍銅后，鉆孔周圍的剩余銅環(huán)，鉆頭并不總是能完美地?fù)糁泻副P的中心點(diǎn)，因此可能導(dǎo)致孔環(huán)破裂。

過孔的孔環(huán)需單邊大于3.5mil,插件孔環(huán)大于6mil?？篆h(huán)過小在生產(chǎn)制造過程中，鉆孔有公差，線路對(duì)位也有公差，公差的偏移會(huì)導(dǎo)致孔環(huán)破了開路。

五、布線的淚滴

PCB布線添加淚滴可以讓電路在PCB板上的連接更加穩(wěn)固，可靠性高，這樣做出來的系統(tǒng)才會(huì)更穩(wěn)定，所以在電路板中添加淚滴是很有必要的。

添加淚滴可避免電路板受到巨大外力的沖撞時(shí)，導(dǎo)線與焊盤或者導(dǎo)線與導(dǎo)孔的接觸點(diǎn)斷開。添加淚滴焊接時(shí)，可以保護(hù)焊盤，避免多次焊接使焊盤脫落，生產(chǎn)時(shí)可以避免蝕刻不均，過孔偏位出現(xiàn)的裂縫等。

DFM檢測(cè)布局布線

華秋DFM可制造性分析軟件，根據(jù)生產(chǎn)的工藝參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的PCB板進(jìn)行可制造性分析，PCB裸板的分析項(xiàng)開發(fā)了19大項(xiàng)，52細(xì)項(xiàng)檢查規(guī)則，PCBA組裝的分析項(xiàng)開發(fā)了10大項(xiàng)，234細(xì)項(xiàng)檢查規(guī)則?；究珊w所有可能發(fā)生的制造性問題，能幫助設(shè)計(jì)工程師在生產(chǎn)前檢查出可制造性問題。

審核編輯：湯梓紅