PCB布局布线经验总结2021年2月5日
PCB布局布线经验总结2021年2月5日
- 一、板层设计
- 二、布局方面考虑的问题
- 三、布线方面
- 四、丝印方面
- （一）丝印字符大小
- （二）丝印完整性
- （三）丝印位置
- （四）其他丝印
- 五、铺地方面
- （一）敷铜
- （二）内电层
- 六、焊接方面
- 七、过孔方面
- 八、EMC方面的问题
- 九、一票否决制
- 十、安装配合方面的问题
- 十一、客户文档的管理及版本管理
- 十二、图纸一致性
- 十三、报表方面的问题
- 十四、封装制作方面
- 十五．做让客户喜出望外的事
- 十六．设计检查方面
- （一）图纸正确性检查
- （二）布局方面的检查
- （三）布线方面的检查
- （四）接口，安装孔方面的检查
- （五）EMC方面的检查
- （六）字符及标识检查
- 十七．生成gerber文件的步骤
链接: 点击这里可以下载.
（仅是个人笔记，难免有许多不完善的地方，请各位见谅）
一、板层设计
##1.6层板最佳布局方案：S1 + GND1 + S2 + PW + GND2 + S3; 最佳布线层为S2层；优选布线层S2，其次S3，S1。
2.内电层距离板边距离设置，距离安装孔距离设置；
二、布局方面考虑的问题
1.信号流向，电源流向，内电层分割；
2.在板层允许的情况下，尽量模拟数字分开，包括模拟电源和数字电源，甚至模拟电源的正负电源也要分开；要么左右上下分开，要么顶层，底层完全分开，中间用地隔离；另外注意模拟地，数字地，大地之间的处理。
3.整体采用模块化布局；模块根据关键信号，关键元件，位置无所谓元件进行布局。
4.隔离器件按行对齐，列对齐布局；
5.关键信号的要求。
例如：差分走线，阻抗要求，等长要求，不能换层，需要铺地并且地必须连续；
6.EMC方面的问题，例如电气间隙，安全距离；
7.晶振，特别是频率较高的晶振距离芯片管脚要尽量更近一些；并且同层铺地，底层尽量不要走线；
8.程序下载调试接口应放置到顶层（实在不行，放置背面需要弯针），复位按键，指示灯等的布局；
9.尽量使用设计规则保证。
例如：使用设计规则保证器件间距，使用设计规则保证元器件距离边界的距离；使用设计规则保证差分规则，使用设计规则保证敷铜与边界的距离；
10.多板配合，需要设置配合的接插件的相对引脚定义，位置完全重合；且给电气间隙和爬电距离留足够空间；
11.注意保险管的电气间隙和爬电距离问题；
12.布局讲究美观；
13.板子布不下的话，可以用插卡式板子；
14.JTAG: 做成调试点方式，焊接完后一拆；另外注意，JTAG接口一定要布到顶层，便于下载调试。
15.布局最紧密，不等于布局最合理。连线纠结的时候，要尝试更好的布局方案。
16.双排DIP插座，不能在背面焊接。否则引脚定义对不上，换层后，必须重新布线，但可能只是让走线方式从顺时针与逆时针之间切换而已。
三、布线方面
1.线宽的设置问题。最好在一开始就考虑到间距最小的芯片的焊盘宽度，设置最小的线宽；根据电源的功率，设置电源线的线宽；避免修改线宽带来同层天线；尽量使用较少种类的线径。
2.关键信号：考虑优先布线，线径一致，线尽量短，尽量不要换层，在布线规则里尽量不要走直角线；关键信号需要铺地，并且地必须连续；
3.明确哪些信号要按照差分信号走线及特征阻抗要求；
4.避免走线毛刺，锐角线、直角线，重复线，线中线；
5.走线允许的情况下，尽量线径一致；尽量避免线径不一致的走线，会增加反射；尽量少使用或者不适用过孔，会带来阻抗不连续。
6.避免同层天线；可以在设计规则里设置进行；
7.尽可能的进行等间距布线，或者布完线后进行等间距修改；
8.地→电源→差分
9.布线若与焊盘垂直，就需要走焊盘中间位置，且距离焊盘要3个线宽的距离，这样添加泪滴时就会对称，否则不生成泪滴，或者不对称，还有一个影响泪滴的因素，就是空间要足够。
10.布线别扭的时候，将主器件旋转一下。
11.模拟信号，数字信号不要互相穿越，模拟信号不要穿到数字层，数字信号不要穿到模拟层；可以走各自的信号层。
12.添加泪滴，铺铜；注意给单个元件添加泪滴的方法（0.1mil分辨率复制粘贴），给已经铺铜的元件焊盘添加泪滴的方法（先添加泪滴，再更新敷铜）。
13.DRC，DRC，DRC，
14.走线注重可靠；
四、丝印方面
（一）丝印字符大小
1.丝印大小按照宽高比1:6进行设置；元器件丝印一般5mil线宽，30mil字高；4mil线宽，30mil字高也可以。
（二）丝印完整性
- 芯片第一引脚需要有标识；过孔与标识重合处需要调整。
2.接插件第一引脚需要有标识；
3.所有的有极性元件必须标注极性；
（三）丝印位置
1.丝印不能放置到过孔上，不能放置到元件丝印层上，不能太靠近板边，会影响焊接调试。查看方法：过孔裸露→3D查看→过孔覆盖；
（四）其他丝印
1.印制板版本号，时间，
2.公司logol需要添加；
3.防静电标识等
4.各层铜厚；板厚，板材；
五、铺地方面
（一）敷铜
1.先添加泪滴，再铺地；
2.注意晶振同层铺地，背面不能走线；
3.注意铺地不能出现直角或者锐角；可以多铺几次，选择最合理的铺地；
4.隔离芯片输出需要铺隔离地；
5.大功率器件，慎重使用敷铜，避免增大散热面积，而使焊接不良；
6.设计规则改变，铺地可以刷新；
7.低频实心铜，高频网格铜；
8.铺地间距：单独设置。例如：(InPolygon) to OnLayer(‘KeepOutLayer’)设置距离板边禁止布线层的距离；(InPolygon) to All设置铺铜距离其他的一切的距离；
9.铺地，采用热风焊盘格式，用直连焊盘会导致SMD焊盘出现只连接几个点，而出现许多锐角。
10.敷铜的更新，修改规则后，增加地孔后，等，可以刷新敷铜。
（二）内电层
- 内电层和安装孔的距离，记得要满足电气间隙和爬电距离要求；
- 内电层和板边的距离，也要满足电气间隙和爬电距离要求；
六、焊接方面
1.元器件的布局合理，方便焊接，元件尽量相对对齐，方便焊接，丝印整齐，完整；
2.过孔不能放置到焊盘上，也不能距离元件焊盘太近，防止回流焊时焊料流失导致焊接不良。
3.紧邻的芯片电源管脚禁用一个大粗线，或者整体铺铜，会增大散热面积，造成回流焊焊接不良，应各自走线；但隔离芯片按照手册布局方案。
4.管脚走线增粗或者敷铜，会增大散热面积，而使焊接不良；
七、过孔方面
1.过孔的种类尽可能的少，不能太多，最好提前确定好过孔的种类，不然生成Gerber文件的时候，会提示钻孔超限。提示：过孔的大小可以和直插元件的焊盘过孔设置相同尺寸，这样可以减小过孔种类。
2.过孔不能放置到焊盘上，不能离焊盘太近，避免回流焊时焊料流失，造成焊接不可靠；
3.过孔比例一般按照1:2进行设置；
4.过孔在检查完元器件位号丝印后，遮盖绿油；
5.过孔应该行对齐或者列对齐；
6.整板画完后，需要打地孔；
7.最小的过孔与厂家联系；
8.过孔镀层较薄，经不起大电流，可通过增大孔径，增加过孔数量的方法，透过0欧直插电阻，0欧直插磁珠的方式增大载流量。
9.推荐1000mil打地过孔，地孔过多，会影响电源的完整性。
八、EMC方面的问题
1.模拟数字分开；要么左右上下分开，要么顶层底层分开且用内电层隔离；
2.避免天线，同层天线也一样要避免；
3.有隔离芯片时需要输入输出进行空气隔离或者开槽隔离；
4.根据板子的EMC要求，器件和接插件距离板边需要满足电气间隙和安全距离要求；
5.靠近板边的接插件采用圆形包地处理，利于打EMC通过；
6.各模块需要有各自的地回路，AD芯片的模拟地和数字地最终要短接在一起；模拟地可以经过数字地回去，数字地不能穿过模拟地；哪怕通过导线绕一圈呢，当然半径尽可能的小，最好在布局的时候，考虑好地分割；
7.共地另外一种方法，可以通过两个过孔用导线连接。
8.电源分级，可以实现电源隔离；
9.“辅地设计”两个地之间有电位差，查一下怎么实现；
九、一票否决制
例如：2020年11月20日星期五
1.对于多引脚电源芯片，一定要查看手册，看芯片底部有没有大的散热焊盘，防止整版报废。
在已经布好的***6层板检查的时候发现：TPS767D301PWP电源芯片的封装底部有长方形的大散热焊盘，且需要接GND。幸亏及时发现，否则整板报废。
特别注意功率芯片的焊盘，看下方是否有散热焊盘，避免短路，最好同时参考手册和嘉立创的封装；
2.原理图没有编译，有众多的单网络节点，浮空节点等；
3.与安装孔的爬电距离设置。
4.地网络之间可能需要在边界处多点连接，并且导线尽可能加粗，否则电流可能不够。
共地连接，要考虑电流重新分配问题。
十、安装配合方面的问题
- 注意安装孔固定螺钉的垫片或者铜螺柱的外径，避免出现短路及电气间隙不合适；
- 注意板间安装孔，接插件的相对位置是否对应，安装孔确定好后，需要锁住。避免移动。
- 多板配合还需要考虑板间间隙，器件高度，避免器件冲撞，同时保证电气间隙及爬电距离。
- 升级产品还需要考虑接插件位置的兼容性；
- PCB: 采用活针链接，双边母座，加排针连接，插针不吃劲；SAMTEC公司产品；
十一、客户文档的管理及版本管理
1.建立文件夹，将客户要提供的原理图，PCB，封装库等文件以及审核意见全部保存管理；
2.在工程文件夹内，建立原理图文件夹，原理图库文件夹，PCB文件夹，PCB库文件夹，制作一个EXCEL表格对各个版本的原理图，PCB修改历史，修改依据进行记录；并且标记该文件的最新版本。另外，还需要建立DRC文件夹，制造输出文件夹，报表文件夹。
3.工作过程中及时进行保存。
4.项目名称等最好在一开始就建立客户需要的工程名称，文件名，版本号等。
5.AD9软件转为protel99格式，即保存为对应4.0格式，但铺铜转化后只能看到边框，看不到铜本身。
十二、图纸一致性
1.给客户的文件原理图，PCB必须对应，不能出现原理图中有，PCB中没有的器件。
2.选用存储芯片时，还需要考虑是字节擦除还是整片擦除，别选错了。
3.修改器件封装，器件参数，最好在原理图中修改，重导网表到PCB。
十三、报表方面的问题
1.从报表的角度看，元器件封装库最好用封装名，不要用元件名称，特别是芯片的封装；避免在生成的报表中再修改封装名，每次导出都需要修改；
2.报表输出 .csv格式，然后立即保存为excel格式，因为 .csv格式的文档保存不了，修改记录，下次就没有了。
3.对报表导出的器件信息，能减少种类的减少种类。
十四、封装制作方面
1.所下载的封装一定要和芯片手册核对；（嘉立创就出现过带散热焊盘的dsp封装少了一个引脚）
2.所下载的芯片封装名，封装所在库名称，元件名称要最好在excel报表里面进行标注，以免枉费力气；
3.电源滤波电容最好不要小于0805封装，有条件1206较好。否则焊盘太窄影响载流量。
4.器件选型时，最好选用一封装多芯片型封装，便于在不修改PCB的情况下可以升级换代。或者，从普通封装，更换为增强散热型封装。
十五．做让客户喜出望外的事
1.本来没有使用的接口引出来，便于使用。
2.将容值相同，封装不同的个数较少的电容种类合并；
3.将JTECK接口改到顶层；
4.对封装相同的的比如DSP的封装换成能够兼容增强型散热封装，便于芯片更换。提高PCB的升级可能性。（例如：TMS320F28335PGFA为铺铜DSP, TMS320F28335PTPQ为散热增强型DSP， 后者增加了散热焊盘，其余两个芯片完全一样。）
5.圆形敷铜，大粗线将改为圆弧角；
十六．设计检查方面
（一）图纸正确性检查
1.原理图及PCB的一致性检查；
2.原理图的DRC检查;
3.PCB的DRC检查；
4.封装的正确性检查；
5.设计规则检查。
（二）布局方面的检查
1.模块在各层分布是否合理；
2.器件在各层分布是否合理，例如调试接口，接插件（立式，卧式），复位按钮，指示灯等；
3.布局与板边，与安装孔支架是否保持足够的电气间隙和爬电距离；
4.晶振底层是否有器件；
5.是否尽量实现器件对齐；过孔对齐；
6.丝印检查：检查内容包括字体大小，是否1:6字高；字符是否在丝印上，是否在过孔上，是否太靠近板边，
（三）布线方面的检查
1.电源线，地网络检查（电源线最好用曲线）
a.检查地平面，地网络的线宽，过孔大小，尤其是各网络之间的连接关系（网络与网络），连接方式（比如通过磁珠，以及连接过孔大小和数量）；
b.检查电源平面，电源网络的线宽，过孔大小，尤其是各网络的连接关系（网络与网络），连接方式（比如通过磁珠，以及连接过孔大小和数量）。
2.信号线，特别是关键信号是否按照规则走线；
a.关键信号走线线宽，线距是否合理，是否按照差分走线，是否需要等长设置，是否需要进行阻抗控制；是否需要等间距走线。距离其他信号是否需要保持一定距离。
b.关键信号需要铺地，并且地必须连续；
c.模拟信号线不要穿到数字层，数字信号线不要穿到模拟层；
3.泪滴检查
a.泪滴是否有影响电气间隙；
b.关键信号泪滴是否不成对；
4.铺地方面的检查（敷铜最好用圆角）
a.晶振同层是否铺地；
b.关键信号是否铺地，地是否连续；
c.接插件是否做圆形包地处理；
5.过孔使用
a.种类是否合理；
b.大小是否合理；
c.过孔是否太靠近焊盘；
d.过孔是否对齐；
（四）接口，安装孔方面的检查
a.接口定义是否正确；
b.接口位置是否正确是否锁住；特别是需要板间配合的时候；
c.安装孔位置是否正确是否锁住，安装孔在内电层画的保持电气间隙的线中心是否正确是否锁住；安装孔固定垫片，固定螺母，工具位置检查；
（五）EMC方面的检查
1.电气间隙和爬电距离的检查；
a.布局与布线距离板边的距离；
b.布局与布线距离安装孔的距离；
c.板与板之间，
2.板层设置方面的检查
（六）字符及标识检查
1.芯片第一引脚必须有标识；
2.接插件第一引脚必须有标识；
3.所有极性元件必须有标识；
4.公司logol检查；
5.电气标识方面的检查；
十七．生成gerber文件的步骤
1.生成gerber文件：File→fabrication Outputs→gerbers files打开gerber setup对话框；
General 选项卡：设置为英制，2:5；
Layers选项卡：
链接: 点击这里可以下载.
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