第6章双面印制电路板设计举例

1、第6章 双面印制电路板设计举例熊建军2006. 6E-mail：rd27 电话6.0 印制板设计操作流程环境设置 P226 (6.16.2) 放置元件（预布局） P246 (6.3)自动布线 P266 ()修改、检查打印 P286 () P224 6.1 原理图到印制板 P226 原理图是印制板设计的前提和基础. 原理图转化成印制板电气连接关系的 两种方法: SCH 中，执行命令: 【 Update PCB 】 SCH中： 【 Design Create Netlist 】 再将网络表文件 .Net 装入 PCB 文件中 1. 启动 P

2、CB Wizard P2261. 【 File New Wizard 】: 双击 Printed Circuit Board Wizard.2. 选择印制版类型：共种： 用户自定义； 欧规 VME Bus适 配卡 IBM AT 适配卡 IBM XT 适配卡 IBM PC-104 适配卡 PCI 适配卡 IBM PCMCIA 适配卡 IBM PS/2 适配卡 Standard Bus Format SUN SBF 3. 选择印制版尺寸参数 用户定制: Custom Made BoardRectangular: (Width, Height) （异形也可）Boundary Layer: 布线区边框

3、，缺省在 Keep Out Layer,无须改变Dimension Layer: 外边框，缺省在机械，也不用改Keep Out Distance From Board: 取100mil Corner Cutoff 缺角; Inner Cutoff 内部挖空; 等祥见 P230 .布线边框层切割边框层角内陷内部挖空 4. 确定印制版信号层 P231单面板：可选择不带金属化过孔的两信号层印制版布线时禁止在元件面内走线双面板：一般选择具有金属化过孔的双面板以提高布通率多面板：用以复杂数字电路可采用个信号层及个电源地线层 5. 选择过孔类型 P231 双面板中,只选择 穿通形式过孔. 即选择：Thru

4、hole Vias only. 即使四层以上板，也避免选择盲孔或掩埋孔（工艺复杂） 6. 选择多数元件封装方式 如果穿通式元件占多数,就选择穿通式. 同时指定两引脚之间 (100 mil) 布线条数(最多布两条线)如果贴片式元件占多数, 就选贴片式.贴片式则要选择是否双面放置元件 7. 设置布线规则 P233 7. 布线规则: 导线最小宽度 Minimum Track Size 过孔最小外径 Minimum Via Width 孔径最小值 Minimum Via HoleSize 最小线间距 Minimum Clearance8. 设置完后, 即可保存摸板. 生成印制版后, 即可通过 “更新”

5、或装入网络表形式将原理图元件封装及连接关系传到印制版文件中. 6.1.2 通过 “更新” 方式实现原理图 文件与印制板文件之间的信息交换 SCH 下执行 【 Update PCB 】 P234选择 I/O 端口，网络标号范围： 单张电路图，可选下面三种任一： Sheet Symbol / Port Connections Net Labels and Port Global Only Port Global 多张层次电路：存在网络标号和 I/O 端口的选择，主要 视作用范围而定元件 (Components) 选择：更新 PCB 中的封装Generate PCB rules according

6、to schematic layer 根据需要选择 预览更新情况 P235单击 【 Preview Change 】: 观察更新后发生的改变 如有错误: 修改原理图，直到无错为止常见出错信息：Component not found: ( 装入PCB 元件库.)Node not found: 找不到焊盘，元件不对.修改元件并更新原理图直到没有错误（装入 PCB为止） 6.1.3 在禁止布线层内绘制布线区对没有布线区边框的 PCB 文件，可以在执行【 Update PCB 】 命令前或后，用画线工具在禁止布线层 ( Keep Out Layer ) 内，画出一个封闭的图形，作为印制版布线区 操作过

7、程见 P239 P241. 6.1.4 通过网络表装入元件 封装图 P241 6.2 设置工作层 P246以双面板为例: 【 Design Options 】 单击 Layers 标签信号层应选： Top元件面 ; Bottom焊接面; 关闭中间信号层丝印层：Top 可选只在元件面上丝印 (Silkscreen) 焊锡膏层：贴片元件才用 Paste Mask阻焊层：Top 和 Bottom 都要选飞线：要选（看元件之间接线关系）设计规则检查：要选（安全距离导线会变色）机械：放置标注尺寸或说明性文字机械：放置边框和对准孔 6.3 元件布局操作 P2461. 布局过程 布局很重要.一般: 核心元件

8、 先手工布置好 输入/输出芯片 (固定) 干扰敏感元件 发热元件 然后再用“自动布局”命令放置其余元件 2. 元件布局原则 P247 数字电路, 模拟电路, 大电流电路必须分开布 局. 输入 / 输出 靠近边框. 元件离印制版机械边框应 2mm. 元件只能 或 放置，发热元件放在上面元件间距：中密为50100 mil. 发热元件间距应大电位差大元件间距大热敏元件应远离发热元件重元件应靠近支撑点 (对准孔附近)可调元件应放在边上, 方便调节 2. 元件布局原则 P247IC去耦电容应靠近芯片的电源和地线 引脚（CPU , RAM , ROM etc) 0.1 uf 电容可滤除 10MHZ 以下的

9、高频干扰信号每 10 块中小功率的 IC 要加一块10uf 的储能电容时钟电路元件尽量靠近 CPU 时钟引脚. 6.3.2 手工预布局 P248 按元件布局一般规则: 用手工方式安排并 固定 ( 核心元件、输入 / 输出元件、大功率元件、热敏元件、数字 IC 去耦电容、时钟电路元件等的位置 )允许飞线时，可判断元件调整结果飞线交叉越少，则布线越短 1. 粗调元件位置 P249操作过程: 隐藏所有飞线. 【 View Connections Hiden all 】 游览元件 【 Browse Components 】 优先安排核心及重要元件 放置特殊要求元件 显示所有飞线 【 View Conn

10、ectionsShow all 】 2. 进一步细调特殊元件借助飞线, 对元件进一步细调.使飞线交叉最少.3. 固定对放置位置有特殊要求的元件确定核心元件, 重要元件及特殊元件位置后, 可逐一双击这些元件, 在元件属性窗口内, 选中 【 Locked 】.以固定元件在 PCB 编辑区的位置 元件多时, 可用 Global 选项完成锁定 P253 6.3.3 元件分类 P253 【 Design Classes 】元件分类的目的是为了对不同类的元件组实行不同的规则设置如：高压元件组的安全距离可大些发热元件组的间距可大些etc.1. 设置元件自动布局间距【 Design Rules Placeme

11、nt 】:可观察到元件间距设置信息Add :可增加新的放置规则 P254 2. 设置元件放置方向【 Design Rules 】: Rules ClassesComponent Orientations Rule重新设定、修改元件的位置方向 Add : 可增加新的放置规则 3. 设置元件放置面 P256Rules Classes : Component Layers Rule :Add : 在 Rule Attributes 中选定所需项及那层放置元件？ 6.3.5 自动布局 P257 确定并固定了关键元件后, 即可进行自动布局 【 Tools Auto Place 】: 选择自动布局方式和自

12、动布局选项P257 Statistical Place : 连线距离最短Group Components :关系密切元件组 Rotate Components : 元件旋转Power Nets : 输入电源网络标号如 Vcc. Ground Nets : 输入地线网络标号名 自动布局 (2) P257 Cluster Place : 菊花链状放置，以元件组为放置依据，因此速度较快不论以何种方式放置，最终还要手工调整元件布局以适应电磁兼容要求统计方法放置菊花链放置快速元件放置 自动布局 (3) P258 选择元件放置方式和有关自动布局选项后, 单击 “OK” , 即可启动元件自动布局. 需时不等

13、, 耐心等待. 元件自动布局结束后, 将自动更新 PCB 窗口内元件的位置. P259 图 6-56. 飞线是一种示意, 可隐藏. 布线区太小, 元件会到区外. 可修改. 6.3.6 手工调整元件布局1. 粗调元件位置P260 操作过程: 解除所有元件 “锁定”. 调整元件位置. 2. 元件位置精确调整调整过程: P261 暂时隐藏元件序号、注释信息. 【 View ConnectionsShow All 】 显示所有飞线调整元件位置，使飞线尽可能直，尽 可能少 元件引脚 焊盘对准格点 【Tools Align ComponentsMove To Grid】 选择电路板外形尺寸 P263 根据

14、最终尺寸，绘制出电路板外边框和对准孔 6.4 布线及布线规则P2661 布线规律 印制导线转折点内角不能90,一般选择135或圆角 ; 导线与焊盘、过孔的连接处要圆滑,避免出现小尖角必须以 45或 90相连上下两层信号线走线避免平行总线间可加地线隔离小信号和模拟信号应尽 量靠近地线连线尽可能短 布线规律 P267 按功能分开布线. 数字电路 、模拟电路、大电流电路电源, 地线必须分开走线, 最后单点接地. 高频走线严格限制平行走线长度. 避免时钟电路下方走线. 选择合理的走线方式. 见 P267 图 6-66. 2. 布线过程 P268 包括:设置自动布线参数自动布线前的预处理自动布线手工修改

15、 6.4.1 设置自动布线规则1. 设置布线参数P268 导线与焊盘(包括过孔)之间的最小距离【 Design Rules Routing 】【 Rules Classes Clearance Constraint 】 可设置不同节点导电图形之间的最小距离选择印制导线转角模式【 Rule Classes Routing Corners 】设计规则 设置布线参数 (3) P270 选择布线层及走线方向 双面板: 焊接面 走线 与集成电路元件 元件面 走线与集成电路元件 上下两层信号走线尽量 . 过孔类型及尺寸 Rule Classes Routing Via Style 放置布线宽度特殊要求导线

16、；电源、地线宽度etc. 设置布线参数 (6) P275 选择布线模式 一般选择 最短布线模式. 确定网络节点布线优先权 Protel 提供 100 级优先权( 100级最高 ). 表面封装元件引脚焊盘与转角间距设置布线规则越严，限制越多，自动布线时间越长，布通率越低，布线效果越好 2. 制造规则设置 P277Manufacturing : 受限制的布线区 ( 可用填充区或导线区限制 ) 焊盘铜环最小宽度 敷铜层与焊盘连接方式 内电源/地线层安全间距 内电源/地线层连接方式 焊锡膏层扩展宽度 阻焊层扩展宽度制造规则 3. 高速驱动规则设置 【 Design Rules High Speed 】

17、 可对：菊花链分支长度 布线长度 平行走线最大长度 等进行设置 P279 6.4.2 自动布线前的预处理布线规则设置后,自动布线前 : 需确定: 元件引脚焊盘形状及尺寸 时钟电路下的敷铜区 ( 可禁止走线 ) 填充区 ( 抗干扰, 散热 ) P280 1. 敷铜区放置及编辑 【 Place Place Polygon Plane 】 Net Options : Connect to Net :选 VCC 或 GND. Hatching Style : 细线段形状： Plane Settings : 线间距,线段宽度,工作层 Surround Pads With : 选择圆弧形 移动光标形成一个

18、多边形敷铜区 修改敷铜区属性 敷铜区的删除： 【 Edit SelectToggle Selection 】选后用 Clear 连接到网络标号 2. 放置填充区 P283 【 Place PlaceFill 】: 按下 Tab 键, 设置 填充区的工作层，节点，旋转角等参数移动光标到特定位置，用鼠标拉出矩形填充区继续绘制另外填充区 见 P284 图 6-93 . 删除方法同其他 6.4.3 自动布线 P284执行全局自动布线前，对特殊要求的节点，连线可预先布线，并锁定然后自动布线：Auto Route : ALL ：整板 Net ：某一网络 Connection ：某一连线 Component

19、 ：某一元件 Area ：某一区域 撤除布线 P284 布线过程出现异常,可撤除:【 Tools Un-Route 】: Un-Route All :撤除所有连线 Un-Route Net ：撤除某一节点 Un-Route Connection : 撤除某一连线 Un-Route Component ：撤除某元件线 1. 全局布线 P284 Show Entire Document : 显示整个画面执行【 Auto Route All 】 自动布线过程中需复杂计算，耐心等待布完后还需手工修改：(走线拐弯多，过长，不美观，密度不合理等) 6.4.4 手工修改 P286 自动布线有缺陷,需手工修改

20、 . 其目的是使布线尽可能合理 : 如重新调整走线方式 . 删除不合理的过孔 . 考虑电磁兼容 . 手工修改要求较高, 较难掌握 .1. 修改走线方法P286基本方法是用 【 Tools Un-Route 】命令组也可用：【 Loop Removal 】.允许自动删除回路布线 2. 修改拐弯很多的走线举例 见 P287 图 6-97 见步骤 : (P287 P288) 增加电源、地线及其他大电流 负荷导线的线宽 导线有寄生电阻和电感. P288 其大小与 导线长度, 与导线宽度的对数成反比. 故应尽量加大电源线 , 地线宽度. 【 Tools Un-RouteConnection 】撤除需加宽

21、的线 【 Design Rules Routing Rule ClassesBoard Properties 】设置线宽为 50 mil. 【 Auto Route Connection 】重新布线 6.4.5 布线后的进一步处理1. 设置泪滴焊盘及泪滴过孔P290 泪滴焊盘可增加导线与焊盘之间的宽度. 选择要泪滴化的区域. 【 Tools Teardrops Add 】 见 P291 图 6-104 取消：【 Tools Teardrops Remove 】 2. 设置大面积填充区 为提高电路抗干扰能力, 可在印制版的焊接面、元件面内放置与地线相连的大面积敷铜区 , 使连线、焊盘四周被地线包

22、围. 大电流电路也可这样. ( 如电源线 ) 和地线相连的导线可重划为最短. 3. 调整丝印层上的元件标号完成手工布线后，可通过修改元件全局属性，在丝印层内显示元件标号或大小等注释信息然后通过移动、旋转等方法调整元件标号、型号等文字的位置、方向及字体方法见 P293 .4. 在丝印层上放置说明性文字 【 Place Place String 】: 放置字符串信息操作方法同 SCH 里的方法 P295 6.4.6 设计规则检查 P295打印前最好执行: 【 Tools Design Rule Check 】: 设置检查项目和检查报告文件名单击：Run DRC 启动检查检查选项：见 P295 2.

23、 报告文件内容 P296 报告扩展名为 .DRC 内容见 P296 P298 只要启动检查报告，导电图形间距一般不会小于设定值，易出问题是线宽 3. 更正方法 P298认真分析错误信息, 返回 PCB 编辑器根据错误性质，灵活运用手工布线方法修改所有致命性错误然后在运行设计规则检查 6.4.7 验证印制板连线的正确性1. “更新” 原理图P298PCB 状态下, 执行: 【 Design Update Schematic 】 再单击 【Preview Changes】 可观察是否存在不匹配的元件 2. 通过建立网络表文件比较PCB 下执行: P299 【Tools Generrate Netl

24、ist】 产生 .Net 文件（和 PCB 文件同名）SCH 下执行：【 Report Netlist Compare 】 找出并单击第二个Net 文件，则自动进行比较比较结果放在文件Rep 中 6.4.8 元件重新编号及原理图元件序号更新1. 重新编号P303完成元件布局调整后, PCB 上的元件序号可能很杂乱 ，可在布线结束后执行：【 Tools Re-Annotate 】 对 PCB 上的元件重新编号新旧编号对照信息放在 .WAS 文件内 2. 更新 SCH 原理图元件编号PCB 重新编号后，SCH 图中的元件也要重新编号操作过程：进入 SCH 编辑器执行：【 Tools Back An

25、notate 】 找出并单击 PCB 窗口内的 .WAS 文件，单击 OK 即可 P304 3. 元件重新编号的利弊 顾此失比. 一般不主张在 PCB 中对元件重新编号 P304 6.5 信号完整性分析P304 6.6 打印存档 P312现在制版一般都用 U 盘送文件到制版厂家去的方式，很少用送打印图的方式所以打印文件只能作为存档用打印文件步骤：选打印机型号设置幅面，边框比例：Fit layer on page. Panels ( Multiple Layers Per Page ) 打印存档 2 P313 单击 Setup : 必要时修改属性，如分辨率，颜色等设置打印层：打印印制板时，一般选用相应信号层与机械层重叠打印方式如： Bottom + Mechanical 4 + Multi Top + Mechanical 4 + Mul