高手告诫:印制pcb设计成功的七大技术要决
确定要用多宽的导线。结果是,大多数自动布线器布出来的导线宽度不符合要求。许多自动布线器可以让你规定参考导线约束条件。在stackexchange.com网站上的一篇论坛帖子中,作者Martin Thompson这样写道,"我做的每块板都用过自动布线器(不好意思,是一种很高端的布线器……)。如果你的约束条件类似是这样的:只在这个层上,这两个信号形成差分对,这些网络必须匹配长度,那么你必须将这些条件告诉自动布线器。"当你想要使用自动布线器时,你要问问你自己:"当我为pcb设置好自动布线器的约束条件,甚至也许在原理图中对每根导线设置了约束条件,有这工夫会完成多少手工布线?"
经验丰富的设计师把很多精力放在最初的元件布局上,几乎整个设计时间的一半都用来优化元件的布局:
布线简化——尽量减少飞线的交叉等等;
器件靠近——更短的路由意味着更佳的布线;
信号时序考虑。
在Sunstone Circuits公司的用户论坛上,一个帖子这样写道,"对元件布局多加注意。以更加容易布线的方式进行元件布局。元件布局占整个工作量的70%。在开始布第一根线之前要放好所有的元件……使用飞线(这些线指示了还没有完成布线的连接关系)作为布线复杂性的粗略指南。"
老前辈们经常使用混合方法进行布线——手工布一些重要的关键线,布好后锁定这些线。然后用自动布线器处理非关键的导线,并帮助管理布线算法中的"逃逸状态"。这种方法有时是受控的手工布线和快速的自动布线之间的一个很好折衷。
技巧四:pcb几何尺寸和电流
大多数从事电子设计的人都知道,就像沿河道走的河流一样,电子可能会遇到咽喉点和瓶颈。这一点在汽车熔丝的设计中得到了直接应用。通过控制导线的厚度和形状(U型弯曲、V型弯曲、S形等),在过载时经过校准的熔丝会在咽喉点熔断。问题是,pcb设计师在他们的pcb设计中偶然会产生类似的电气咽喉点。举例来说:在可以使用两个快速45s形成角度的地方使用90度弯角;弯曲度大于90度,形成之字形状。在最好的情况下,这些导线会降低信号传播的速度;在最糟糕的情况下,它们就像汽车熔丝一样,会在电阻点熔断。
技巧五:哦,碎片!
碎片是一种制造问题,可以通过正确的pcb设计得到最好的管理(图1)。为了理解碎片问题,首先需要回顾一下化学蚀刻工艺。化学蚀刻工艺的目的是要溶解掉不需要的铜。但如果有特别长、薄、条状的碎片需要腐蚀,这些碎片有时会在完全溶解之前整块脱离。这种条块随后飘浮在化学溶液中,有可能随机落在另一块pcb上。
同样具有风险的情况是当碎片仍然留在pcb上之时。如果碎片足够窄,酸液池可以腐蚀掉下方足够多的铜,使碎片部分剥离。现在碎片到处游走,像旗子一样附在pcb上。最终它会落到你自己的pcb上,引起其它导线的短路。
那么你去哪里寻找潜在的碎片以及如何避免这些碎片呢?在设计pcb版图时,最好避免留下非常窄的铜片区域(图2)。这种区域通常是在导线和焊盘间隙交叉点敷铜时造成的(图3)。将铜片的最小宽度设置为超过制造商允许的最小值,你的设计应该就没有这方面的问题了。针对蚀刻的标准最小宽度是0.006英寸。
技巧六:关注DRC
虽然设置自动布线器通常是专门针对具体设计功能进行的,但设计规则检查(DRC)一般被用来输入制造商的设计约束。虽然这种设置很乏味,但并没有像自动布线器那么糟糕。大多数设计团队最终都会建立一整套设计规则,旨在:标准化裸板构建成本,最大化良率;尽可能一致地进行组装、检查和测试。除了设计好处外,这些设计规则——将设计保持在预定义的制造极限之内——也有助于在采购部门建立更好的一致性。如果pcb制造的价格是一致的,则采购经常能减少需要维护的专业pcb制造协议数量。
为了帮助解决所有这些问题,许多pcb设计工具都内置有DRC检查器(一些工具称它们为"约束管理器"),当你在编辑时DRC检查器会交互式地标记出设计规则违例。一旦你针对所选的制造商设置好DRC规则,就要认真严肃地对待出现的错误。DRC工具一般都是比较保守的。它们会有意报告可能的错误,让你来做出决定。筛选几百个"可能的"问题是很乏味的事,但不管怎样都要去做。在这份问题清单中可能深藏着第一次生产注定要失败的原因。除此之外,如果你的设计生成了大量的可能错误,你应该警觉你的走线方式可能需要改进。
Dave Baker是Sunstone Circuits公司的一位pcb设计师,拥有20多年的丰富设计经验,他的建议是
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