PCB基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)_布局布線_可生產(chǎn)性設(shè)計(jì)

1、PCB培訓(xùn)I基礎(chǔ)篇PCB的相關(guān)介紹1PCB布局布線的注意事項(xiàng)1PCB制板和生產(chǎn)的注意事項(xiàng)14PC的相關(guān)介紹PC布局布線的注意事項(xiàng)*PCB走線寬度與銅箔厚度、走線寬度的關(guān)系如下圖所示：保守考慮，PCB布線時(shí)一般采用20mil載流0.5A的方法來設(shè)計(jì)線寬。1PCTTA275線寬與電流的關(guān)系表格TraceCarryingCapacitypermilstd275TmpRise10C20C30CCopper1/2orloz-2皿1/2oz.1皿2az.1"。工1a2。工TrjuxWidthMaximumCurrentAmps0X)100,51L40.6L21.60JIS120.0150.71.

2、2L&o.a1.31411ft30,0200,71321I1.731.22A張0.0250,91,72,51.22.23.3132.«40,030l.l1.931.42.5J1.73-250.050L516423.662.64,41.30.07523.55.74517-83.5|61。0.10026A26.93.569.94.3)751230.3004,27IL5610117,51320.5*焊盤走線引出的方式:中測(cè)試點(diǎn)的連接:TestPointsgood*相鄰走線層的走線要正交走線，即使不能正交走線，斜交也比平行走線要好:*避免走線開環(huán):VifwFrmT卯ViaVifwFr

3、omT.Vifl七1MJ1r|避免信號(hào)不同層之間形成自環(huán)，自環(huán)將引起輻射干擾:走線分支長(zhǎng)度的控制:miniminiipilllTrse/20走線長(zhǎng)度越短越好，尤其是高頻信號(hào)要注意:135度角或者直線:notgoodlorgcoreagoodsmallerareabestsjrnollecreaaim.LayQiricyfVgcendGNDKsepishortKeepJibartNurGoodGoodB白131Smalhstloop凸的。*走線不能是銳角或者直角，需要走中電源和地的環(huán)路盡量??；電源和地的管腳，盡量不要共用過孔。*為了防止電源線較長(zhǎng)時(shí)，電源線上的耦合噪聲直接進(jìn)入負(fù)載器件，應(yīng)在進(jìn)入每

4、個(gè)器件之前，先對(duì)電源去耦，且為了防止它們彼此間的相互干擾，對(duì)每個(gè)負(fù)載的電源獨(dú)立去耦，并做到先濾波再進(jìn)入負(fù)載VersionA:notgoodVersionB:good1MHz一下可考慮單點(diǎn)接地，大部分情況下均是采用多點(diǎn)接地。地管腳的連接需要注意,Trace盡可能寬，必要時(shí)可用銅箔;notgoodTrace盡可能短；多路連接效果更好。如下圖所示:goodbestviatogroundComponenlgroundingpad)®4*高速信號(hào)的特性阻抗必須連續(xù)：同層的走線，其寬度必須連續(xù)；不同層的走線阻抗必須連續(xù)。土走線寬度不能超過焊盤寬度。一般芯片或者排阻相鄰管腳不能采用直連的方式。*避

5、免T型走線。3倍線寬時(shí)，可.3W規(guī)則：為了減少走線之間的串?dāng)_，應(yīng)加大線距。當(dāng)線中心距不小于保持70%的電場(chǎng)不互相干擾，這就是3W規(guī)則。如果要達(dá)到98%的電場(chǎng)不互相干擾，可使用10W的間距。沒有線距要求且板上空間寬松，走線時(shí)請(qǐng)時(shí)刻謹(jǐn)記并貫徹執(zhí)行3W規(guī)則。*20H規(guī)則：電源層和地層之間的電場(chǎng)是變化的，在板邊緣會(huì)向外輻射電磁干擾，稱為邊沿效應(yīng)。因此需要將電源層內(nèi)縮，使得電場(chǎng)只在接地層的范圍內(nèi)傳到。假設(shè)電源層和地層之間的厚度為H,內(nèi)縮20H可以將70%的電場(chǎng)限制在接地層邊沿內(nèi)；內(nèi)縮100H,則可以將98%的電場(chǎng)限制在接地層邊沿內(nèi)。如果有子系統(tǒng)的分割，如模數(shù)的分割，也應(yīng)參考此規(guī)則。DigitalGrot

6、mdAnalogGioinidDigitalPower4_-MoatAnalogPower20-H中映像平面以及返回路徑：映像平面就是我們常說的參考平面。映像平面的主要作用是在為高頻電流提供一個(gè)低阻抗的回路。每個(gè)信號(hào)都需要一條信號(hào)回路，信號(hào)回路總是選擇最低阻抗的路徑。這樣，信號(hào)電流和回路就組成了一個(gè)環(huán)形天線，這個(gè)環(huán)形天線的面積越大則輻射越大。因此要降低輻射，就要減小回路面積。通常信號(hào)最低阻抗回路就在信號(hào)正下方的參考層沿著信號(hào)相反方向返回。這條返回路徑如果和原電流完全平行，那么回路面積是最小的，但是在映像平面上，經(jīng)常會(huì)有元件孔或者過孔，如果不注意，就容易造成返回路徑要繞道而行，如下圖所示:目穿孔

7、界緡排成一直鐮：口造成一倜接地裂罐，使得退返甯流必須要除1而行IC/ooocoooc(5000(wo泗返泄流oo/OO信嬲處流OQIC目穿孔分空K若使用注穿孔元年疇敕隹之方式）摟地平面要避免類似情況，有一些地方需要注意。在封裝設(shè)計(jì)時(shí)，元件孔的anti-pad大小要考慮好，如圓孔的話，anti-pad的直徑要小于管腳間的中心距，為使參考層的銅箔能在元件下方延續(xù)（比如銅箔寬度大于4mil）,那么anti-pad的直徑要比管腳間的中心距小至少4mil。在走線中，過孔的放置方式也要考慮參考層的連續(xù)性。BaIt&HILKCupcHplirw6口Ehipgarpd寫idAradinrp«

8、iaru-cIncddcixifilirwdidfdfiinME上口聲工”312milCuwebinplanegmimax1anbgadweFequipd和mairrtangn-d1milBGApad1Cl/22/305總42m'BGApitch42milviapitch在一些設(shè)計(jì)方案中，還會(huì)對(duì)BGA下方使用的過孔的參數(shù)進(jìn)行限制，以保證信號(hào)的返回路徑?jīng)]有被切斷，如下圖所示:4/4/4millintemailstriplinetrace/spaceinbreakoutregion4Stitchingvias/caps：縫合過孔與縫合電容。如果不能避免信號(hào)跨層或者換層，那么可以考慮添加一些

9、縫合過孔或者縫合電容，為返回電流提供一個(gè)短的路徑。1. Stitchingvias：用于連接兩個(gè)一樣的參考層（如VSS到VSS）,放置時(shí)要求盡可能靠近信號(hào)換層過孔。Stitchingvia為信號(hào)提供一個(gè)短的返回路徑。下面所說的距離均指過孔中心距。當(dāng)一對(duì)差分信號(hào)換層時(shí)，需要放置一個(gè)stitchingvia,比如CPU時(shí)鐘信號(hào)；當(dāng)單根信號(hào)換層時(shí)，需要放置一個(gè)stitchingvia,比如一根單端的時(shí)鐘信號(hào)；當(dāng)3根單端信號(hào)換層時(shí)，需要放置一個(gè)stitchingvia,比如一組地址總線；當(dāng)在DIMM區(qū)域使用stitchingvias時(shí)，DIMMconnector的電源和地過孔不能被當(dāng)作stitchin

10、gvias。2. Stitchingcaps：用于連接兩個(gè)不同的參考層（如VSS至UPWR）,放置時(shí)要求盡可能靠近信號(hào)換層過孔。Stitchingcap為信號(hào)提供一個(gè)短的返回路徑。下面所說的距離均指信號(hào)所跨分割的中心到縫合電容的PCB焊盤邊緣的距離。當(dāng)一對(duì)差分信號(hào)換層時(shí)，需要放置一個(gè)stitchingcap，比如CPU時(shí)鐘信號(hào)；當(dāng)4根差分對(duì)信號(hào)換層時(shí)，需要放置一個(gè)stitchingcap,其位置在4對(duì)差分信號(hào)的正中間；當(dāng)單根信號(hào)換層時(shí)，需要放置一個(gè)stitchingcap,比如一根單端的時(shí)鐘信號(hào)；當(dāng)3根單端信號(hào)換層時(shí)，需要放置一個(gè)stitchingcap,比如一組地址總線。3. 下面是一些添加

11、stitchingvias/caps的例子。1）換參考層（相同net）:當(dāng)信號(hào)由于換層導(dǎo)致參考層變化（參考層網(wǎng)絡(luò)相同，比如同是VSS）時(shí)，使用縫合過孔連接兩個(gè)參考層，為信號(hào)提供一條短的返回路徑。DifferentialPairsOnaPnirnxoirrMultipiePaoNxDiTfP航ri)(N*1¥4asFStitchingVias-BetweenTwoReferencePlanesSignalType1Sfgnal:ViaRattoDl$tartc«FromViaCommthlSEClDlk1net-1via1£127mmSingleClockTrace

12、SENomCLK1net:1via%<1.27mmSingleTraceSEClock1net:1w舊£1.27mmMultipleClockTracesSENIonCLK3nets：1MhF|£9口5mmMultipleTracesDifferentialPair1pair:2viasr1i1.27mmSingleDifferentialPairDifferentialPairN同rsN+1vias”l27MMultipleNDrfferentialPairs1.交狀&噌*End翻w2)換參考層(不同net相同層：使用1個(gè)0.1uF或者0.01uF的0402

13、或者更小封裝的縫合電容。該電容距離走線跨層的分割不能超過1.27mm(50mil)。StitchingRe-terencePlahe1ReferenceFlam也2換參考層(不同net不同層：當(dāng)信號(hào)由于換層導(dǎo)致參考層變化時(shí)，使用1個(gè)0.1uF或者0.01uF的0402或者更小封裝的縫合電容。該電容應(yīng)盡可能靠近換層處。StitchingCapsViastoReferencePlaneReferencetoPlane1ReferencetoPlane2StitchingCapsBetweenTwoReferencePlanesLayerChangeorCrossingPlaneSplitSigna

14、lType1Signal：CapRatioDistanceFromCapCommentSEClock1net1capf1£127mmSingleClockTraceSENonCLK1net:1cap口三1.27mmSingleTraceSEClock1net:1capH<1.27mmMultipleClockTracesSENon-CLK3nets:1cap<1.905mmMultipleTracesDifferentialPair1pair1capr|<1,27mmSingleDifferentialPairSignalTyp«1Signal：CapRa

15、tioDistanceFromCapCommentDifferentialPairdpairs:1capr(<1905mmMultipleDiftenentialPairsMotes：I.SE暮的融l月解3時(shí)鐘信號(hào)：時(shí)鐘線是對(duì)EMC影響最大的因素之一。在時(shí)鐘線上應(yīng)少打孔，盡量避免和其他信號(hào)并行走線，且應(yīng)遠(yuǎn)離一般信號(hào)線，避免對(duì)信號(hào)線的干擾。同時(shí)應(yīng)避開板上的電源模塊，避免干擾。應(yīng)盡量避免靠近輸出接口，防止高頻時(shí)鐘耦合到輸出的cable線上并沿線發(fā)射出去。時(shí)鐘芯片下方各層均不可走線，其下方頂層鋪銅接地，底層一般鋪設(shè)時(shí)鐘芯片電源的銅箔。對(duì)于簡(jiǎn)單的單、雙層板，由于沒有電源層和地層，時(shí)鐘走線可參考下

16、圖：Digitalclockdistributionbad* 晶體下方不應(yīng)走線，在其下方鋪銅接地，如果晶體是金屬外殼，應(yīng)將其外殼接地。如果沒有特別指明，晶體走線長(zhǎng)度不應(yīng)超過linch。晶體走線應(yīng)遠(yuǎn)離其他信號(hào)，最好能用GND進(jìn)行隔離。晶體應(yīng)遠(yuǎn)離板邊緣、IO接口、熱源、電源等噪聲大的區(qū)域。* 差分信號(hào)：差分信號(hào)的走線關(guān)鍵點(diǎn)就是等長(zhǎng)等距。下圖是差分信號(hào)走線的要求。等距這個(gè)要求，除了走線主區(qū)域外，管腳或者過孔出來的區(qū)域也要特別注意，盡可能減小不等距的長(zhǎng)度。差分信號(hào)對(duì)之間間距至少20mil,即使中間有包地，也要滿足20mil的間距要求。一般有多余空間的情況下，可將間距加大到50mil。差分組內(nèi)線長(zhǎng)匹配時(shí)

17、，應(yīng)在不匹配的一端進(jìn)行補(bǔ)償，不要在走線中間進(jìn)行補(bǔ)償。差分走線還要注意對(duì)稱，差分對(duì)組內(nèi)過孔盡量靠近，線寬也要注意，滿足阻抗要求。-七34Non-syminetrkalRoutingFieferitU:SuninetiiCiURimtiiigoitorilaycvdiETpiirVbPtti-*通西我泗is帆15球活門舊R叮則占目才jft押口。Avoidjl?£J血譏望由。JU仃小卅四九四型正在。由，卜功川EJhL力*蛇形線：為滿足時(shí)序規(guī)范要求，一些走線必須使用蛇形線來控制線長(zhǎng)，以滿足需要的建立和保持時(shí)間。一般要走蛇形線的信號(hào)，designguide中一般會(huì)給出具體的蛇形線自身線距。如果

18、沒有特別說明，史t形線自身線距要滿足3W、3H要求。W是指蛇形線的線寬，H是指蛇形線到其參考平面的高度。對(duì)于差分信號(hào)的蛇形線要求，請(qǐng)參考差分信號(hào)中的圖示要求。蛇形線僅是時(shí)序方面的要求，如果沒有此要求，不能走蛇形線。不滿足蛇形線的自身線距要求，往往容易導(dǎo)致錯(cuò)誤的飛行時(shí)間(flighttime),如下圖所示：SiunaiHereistheerrcEwaytoapplytheSerpcniinemeihixi:Timeofflight=tTimeofflight-3t20mtiBelow詛ihe血時(shí)加wayioapplytheSerpentinemethod.Tlicatlualflighttime

19、islessthanexpetledduetoEMcuupling.Timeofflight=1&*ESD:ESD器件應(yīng)盡量靠近接口放置，走線時(shí)應(yīng)注意串聯(lián)在走線中。GGNDGuardTrace/Shape：對(duì)一些特殊信號(hào)進(jìn)行包地處理，如R、G、B、V、H信號(hào)等等。包地時(shí)注意每隔一段距離要打孔連接到內(nèi)層GND,這些孔要彼此錯(cuò)開，避免參考平面不連續(xù)。如果沒有特別說明，一般R、G、B、V、H信號(hào)的包地線每隔500750mil打孔接地，其他信號(hào)一般5001000mil打孔接地。對(duì)于一些關(guān)鍵信號(hào)，有特殊阻抗要求的，不能包地，因?yàn)榘氐腡race或者銅箔會(huì)引起信號(hào)線的阻抗變化，如USB°

20、GNDGuardTrace的最主要目的就是強(qiáng)制加大信號(hào)線距。GNDGuardTrace的線寬以及與信號(hào)的線距，如果沒有特別說明，可以使用5mil：5mil。使用GNDGuardTrace/Shape,要注意在每段開始和結(jié)束的地方通過GND過孔進(jìn)行端接，避免成為天線。*BUS走線：一般的BUS有FSB、內(nèi)存、PCI、IDE等等。有些BUS內(nèi)部也有劃分，比如內(nèi)存，有時(shí)鐘、數(shù)據(jù)、命令、控制信號(hào)等等。類似的BUS走線，一般會(huì)要求同組信號(hào)同層走線。不同的BUS之間，有一定的線距要求，如果沒有特別指明，一般要求這個(gè)BUS間距至少20mil。而時(shí)鐘和USB的信號(hào)，一般會(huì)要求線距在50mil以上。GND管腳，

21、并且每隔ChassisGND:在后接口下方各走線層鋪設(shè)銅箔連接各接口的500mil打孔連接各層。*關(guān)于銅箔：1 .增加電感與銅箔的連接數(shù)。注意軟件bug,通過trace增加連接數(shù)后，如果對(duì)shape有任何操作（會(huì)refreshshape）,會(huì)丟失部分連接。2 .銅箔距離太近，一般建議使用20mil間距。3 .銅箔的thermalrelief不能設(shè)置太大，否則焊盤與大片銅箔全部連在一起不利于焊接。不管SMTpin還是Throughpin,都不能使用fullconnect,焊接時(shí)熱量極易傳到銅箔上，影響焊接溫度。4 .銅箔上的過孔不能太密集，大概500mil的間距就可以了。如果走線空間不夠，過孔必

22、須密集放置，最好能錯(cuò)開放置這些過孔，以免破壞內(nèi)層VCC/GND的完整性。5 .大面積銅箔請(qǐng)采用網(wǎng)格銅，如硬盤下方空白區(qū)域。6 .空白區(qū)域鋪銅接地，但是盡量不要連接通孔GND管腳，較小或者可能出現(xiàn)較多碎銅的銅箔則不要考慮。7 .外層12根細(xì)走線附近需要鋪銅接地，避免單根走線蝕刻太多。8 .注意銅箔的瓶頸處是否滿足電流要求，走線層要注意，VCC層白plane也不能忽略。9 .內(nèi)層的銅箔應(yīng)該與anti-etch的外沿重合。10 .注意銅箔的邊角，避免直角shape,尤其是邊角處有焊盤時(shí)，避免出現(xiàn)outofdateshape。11 .一般是使用動(dòng)態(tài)銅箔，能夠自動(dòng)避讓。但是在鋪設(shè)銅箔后，要檢查銅箔的連續(xù)性、是否出現(xiàn)一些無用的銅箔區(qū)域、從而成為天線。12 .大面積的銅箔要避免，焊接后印制板易翹曲，并且部分被走線分割的銅箔，因?yàn)闆]有在兩端進(jìn)行端接（如通過過孔連接到內(nèi)層plane）,會(huì)變成天線。13 .BGA中間的GND管腳，集中在一起，可用銅箔進(jìn)行連接，并且通過大量過孔（至少每管腳配1個(gè)過孔）連接到內(nèi)層GNDplane。如果沒有特殊要求，BGA與銅箔的連接線寬采用8mil。14 .中間有熱焊盤的器件，如果內(nèi)層走線層有空間，可在熱焊盤下方鋪銅并通過過孔連接該熱焊盤，擴(kuò)大散熱面積。* 信號(hào)完整性指的是在高