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PROTEL技術大全之第二篇

2015-09-17
關鍵詞: Protel PCB

  輸入網表時,設計規則已隨網表輸入進PowerPCB了。如果修改了設計規則,必須同步原理圖,保證原理圖和PCB的一致。除了設計規則和層定義外,還有一些規則需要設置,比如Pad Stacks,需要修改標準過孔的大小。如果設計者新建了一個焊盤或過孔,一定要加上Layer 25。
  注意:
  PCB設計規則、層定義、過孔設置、CAM輸出設置已經作成缺省啟動文件,名稱為Default.stp,網表輸入進來以后,按照設計的實際情況,把電源網絡和地分配給電源層和地層,并設置其它高級規則。在所有的規則都設置好以后,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理圖中的規則設置,保證原理圖和PCB圖的規則一致。
  2.3 元器件布局
  網表輸入以后,所有的元器件都會放在工作區的零點,重疊在一起,下一步的工作就是把這些元器件分開,按照一些規則擺放整齊,即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法,手工布局和自動布局。2.3.1 手工布局
  1. 工具印制板的結構尺寸畫出板邊(Board Outline)。
  2. 將元器件分散(Disperse Components),元器件會排列在板邊的周圍。
  3. 把元器件一個一個地移動、旋轉,放到板邊以內,按照一定的規則擺放整齊。
  2.3.2 自動布局
  PowerPCB提供了自動布局和自動的局部簇布局,但對大多數的設計來說,效果并不理想,不推薦使用。2.3.3 注意事項
  a. 布局的首要原則是保證布線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關系的器件放在一起
  b. 數字器件和模擬器件要分開,盡量遠離
  c. 去耦電容盡量靠近器件的VCC
  d. 放置器件時要考慮以后的焊接,不要太密集
  e. 多使用軟件提供的Array和Union功能,提高布局的效率
  2.4 布線
  布線的方式也有兩種,手工布線和自動布線。PowerPCB提供的手工布線功能十分強大,包括自動推擠、在線設計規則檢查(DRC),自動布線由Specctra的布線引擎進行,通常這兩種方法配合使用,常用的步驟是手工—自動—手工。
  2.4.1 手工布線
  1. 自動布線前,先用手工布一些重要的網絡,比如高頻時鐘、主電源等,這些網絡往往對走線距離、線寬、線間距、屏蔽等有特殊的要求;另外一些特殊封裝,如BGA,自動布線很難布得有規則,也要用手工布線。
  2. 自動布線以后,還要用手工布線對PCB的走線進行調整。
  2.4.2 自動布線
  手工布線結束以后,剩下的網絡就交給自動布線器來自布。選擇Tools->SPECCTRA,啟動Specctra布線器的接口,設置好DO文件,按Continue就啟動了Specctra布線器自動布線,結束后如果布通率為100%,那么就可以進行手工調整布線了;如果不到100%,說明布局或手工布線有問題,需要調整布局或手工布線,直至全部布通為止。
  2.4.3 注意事項
  a. 電源線和地線盡量加粗
  b. 去耦電容盡量與VCC直接連接
  c. 設置Specctra的DO文件時,首先添加Protect all wires命令,保護手工布的線不被自動布線器重布
  d. 如果有混合電源層,應該將該層定義為Split/mixed Plane,在布線之前將其分割,布完線之后,使用Pour Manager的Plane Connect進行覆銅
  e. 將所有的器件管腳設置為熱焊盤方式,做法是將Filter設為Pins,選中所有的管腳,修改屬性,在Thermal選項前打勾
  f. 手動布線時把DRC選項打開,使用動態布線(Dynamic Route)
  2.5 檢查
  檢查的項目有間距(Clearance)、連接性(Connectivity)、高速規則(High Speed)和電源層(Plane),這些項目可以選擇Tools->Verify Design進行。如果設置了高速規則,必須檢查,否則可以跳過這一項。檢查出錯誤,必須修改布局和布線。
  注意:
  有些錯誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時會出錯;另外每次修改過走線和過孔之后,都要重新覆銅一次。
  2.6 復查
  復查根據“PCB檢查表”,內容包括設計規則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置;還要重點復查器件布局的合理性,電源、地線網絡的走線,高速時鐘網絡的走線與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。復查不合格,設計者要修改布局和布線,合格之后,復查者和設計者分別簽字。
  2.7 設計輸出
  PCB設計可以輸出到打印機或輸出光繪文件。打印機可以把PCB分層打印,便于設計者和復查者檢查;光繪文件交給制板廠家,生產印制板。光繪文件的輸出十分重要,關系到這次設計的成敗,下面將著重說明輸出光繪文件的注意事項。
  a. 需要輸出的層有布線層(包括頂層、底層、中間布線層)、電源層(包括VCC層和GND層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊),另外還要生成鉆孔文件(NC Drill)
  b. 如果電源層設置為Split/Mixed,那么在Add Document窗口的Document項選擇Routing,并且每次輸出光繪文件之前,都要對PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進行覆銅;如果設置為CAM Plane,則選擇Plane,在設置Layer項的時候,要把Layer25加上,在Layer25層中選擇Pads和Viasc. 在設備設置窗口(按Device Setup),將Aperture的值改為199
  d. 在設置每層的Layer時,將Board Outline選上
  e. 設置絲印層的Layer時,不要選擇Part Type,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line
  f. 設置阻焊層的Layer時,選擇過孔表示過孔上不加阻焊,不選過孔表示家阻焊,視具體情況確定
  g. 生成鉆孔文件時,使用PowerPCB的缺省設置,不要作任何改動
  h. 所有光繪文件輸出以后,用CAM350打開并打印,由設計者和復查者根據“PCB檢查表”檢查
  過孔(via)是多層PCB的重要組成部分之一,鉆孔的費用通常占PCB制板費用的30%到40%。簡單的說來,PCB上的每一個孔都可以稱之為過孔。從作用上看,過孔可以分成兩類:一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說,這些過孔一般又分為三類,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內層線路的連接,孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內層的連接孔,它不會延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內層,層壓前利用通孔成型工藝完成,在過孔形成過程中可能還會重疊做好幾個內層。第三種稱為通孔,這種孔穿過整個線路板,可用于實現內部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實現,成本較低,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔,沒有特殊說明的,均作為通孔考慮。
  從設計的角度來看,一個過孔主要由兩個部分組成,一是中間的鉆孔(drill hole),二是鉆孔周圍的焊盤區,見下圖。這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然,在高速,高密度的PCB設計時,設計者總是希望過孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線空間,此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時帶來了成本的增加,而且過孔的尺寸不可能無限制的減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術的限制:孔越小,鉆孔需花費的時間越長,也越容易偏離中心位置;且當孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時,就無法保證孔壁能均勻鍍銅。比如,現在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右,所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達到8Mil。
  二、過孔的寄生電容
  過孔本身存在著對地的寄生電容,如果已知過孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2,過孔焊盤的直徑為D1,PCB板的厚度為T,板基材介電常數為ε,則過孔的寄生電容大小近似于:
  C=1.41εTD1/

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