PCB設計成敗應該要注意的問題分享

　　在PCB設計中，Design Rule設計規(guī)則是關系到一個PCB設計成敗的關鍵。所有設計師的意圖，對于設計的功能體現(xiàn)都通過設計規(guī)則這個靈魂來驅(qū)動和實現(xiàn)。精巧細致的規(guī)則定義可以幫助設計師在PCB布局布線的工作中得心應手，節(jié)省工程師的大量精力和時間，幫助設計師實現(xiàn)的設計意圖，大大方便設計工作的進行。

　　在設計數(shù)據(jù)從原理圖階段轉(zhuǎn)移到PCB設計階段之后，進行PCB設計布局布線時，就需要提前定義好設計規(guī)則Design Rule。后續(xù)的整個PCB設計都需要遵守規(guī)則定義。包括基本的電氣規(guī)則（間距，短路斷路），布線規(guī)則（線寬，走線風格，過孔樣式，扇出等），平面規(guī)則（電源地平面層連接方式，鋪銅連接方式）；以及其他常用的輔助規(guī)則如布局規(guī)則，制造規(guī)則，高速設計規(guī)則，信號完整性規(guī)則等等。在規(guī)則驅(qū)動的設計完成之后，還可以進行規(guī)則檢查Design Rule Check來重新審視您的設計，看看有無違反規(guī)則的情況發(fā)生并加以改進和完善。終設計出完全符合規(guī)則定義并滿足設計意圖的作品。

　　相對于PCB制造相關的設計規(guī)則尤其具有現(xiàn)實意義。倘若設計規(guī)則設置的不符合PCB工藝制造的要求，將不僅僅是影響產(chǎn)品功能那么簡單，甚至會無法加工無法實現(xiàn)工程師的設計意圖。因此，在定義設計規(guī)則的時候，了解下下游制造方對設計的工藝制造要求是至關重要的。

　　PCB加工的制造工藝有哪些方面的要求？

　　如下圖所示為某家PCB制版生產(chǎn)廠家的工藝要求。包括電路板層數(shù)，厚度，孔徑，線寬線距，銅厚等基本參數(shù)要求；也包括板材類型，表面處理，特殊加工等特別要求。一般在PCB加工的時候，分測試用的打樣加工，以及終成型的批量產(chǎn)品加工。對于設計師來說，有實際意義并需要嚴格遵守的是批量產(chǎn)品加工的工藝要求。

　　而對于制造相關的工藝要求來說，基本重要的是線寬線距和孔徑。也即加工廠能處理多細的線寬以及多大的孔。如果線寬在設計中沒有達到要求，太細的話是無法正確加工出來的。線寬線距同樣影響到絲印層上的文字圖案是否清晰。而孔徑太小的話也是沒有相應的鉆頭支持的?？讖剿鶎你@頭尺寸同樣影響到機械孔，安裝孔等各種類型板形剪切的公差。

　　線寬線距與孔徑規(guī)則設置注意事項

　　本文帶您了解如何根據(jù)PCB生產(chǎn)制造工藝要求，在PCB制造方面，設置合乎要求并且滿足設計意圖的線寬線距與孔徑規(guī)則。

　　線寬/間距4mil

　　在PCB設計中，批量加工所能支持的為線寬線距4mil。即布線寬度必須大于4mil，兩條線之間的間距也需要大于4mil。當然只是線寬線距的極限值。在實際的工作中線寬需要按照設計需要定義為不同的值。比如電源網(wǎng)絡定義寬一些，信號線定義細些。這些不同的需求都可以在規(guī)則Design - Rules - RouTIng - Width 里定義不同網(wǎng)絡不同的線寬值，然后根據(jù)重要程度設置規(guī)則應用優(yōu)先級。同樣，對于線距來說，在規(guī)則頁面Design - Rules - Electrical - Clearance 里定義不同網(wǎng)絡之間的電氣安全間距，當然也包括線距。

　　另外有一種特殊情況。對于高密度管腳的元器件來說，器件內(nèi)焊盤之間的間距一般很小，比如6mil，雖然滿足線寬或間距大于4mil的制造方面的要求，但作為設計PCB來說可能不符合規(guī)則設計要求。如果整個PCB的安全間距設置是8mil，那么元器件焊盤的間距明顯違反了規(guī)則設置。在規(guī)則檢查時或在線編輯時會一直綠色高亮來顯示違規(guī)。這種違規(guī)顯然是不需要處理的，我們應該修正規(guī)則設置來消除綠色高亮顯示。在原來的處理辦法中，是用query語言單獨為這個器件定義不同的安全間距規(guī)則，并設置為高優(yōu)先級。在新的版本中，只需要簡單的勾選選項即可解決這個問題，即忽略封裝內(nèi)的焊盤間距Ignore Pad to Pad clearance within a footprint。如下圖所示。

　　用此選項勾選非常簡便。不需要原來那樣用Query語句InComponent（‘U1’），然后設置其安全間距為6mil，并設為間距優(yōu)先級。

　　2. 機械孔徑0.2mm（8mil）鐳射孔徑4mil

　　PCB設計中不可避免要用到鉆孔。而在設計規(guī)則的設置方面，甚至具體的鉆孔操作方面，具體要鉆怎樣的孔（通孔，盲孔，埋孔，還是背鉆孔？）以及鉆多大尺寸的孔，您做到心中有數(shù)了嗎？您會不會看別人鉆多大孔自己也鉆多大孔，或者隨便填寫個尺寸以滿足板面布局和走線的方便程度？

　　孔的類型如下圖所示。一般不太復雜的設計，板層疊層不多的設計中通常用到通孔。在復雜的設計中，特別是多層板，高速高密設計，PCB布線空間要求很高的情況下，可根據(jù)實際需要設置盲孔或埋孔。當然盲埋孔因為制造工藝上比通孔復雜，制造成本會相應增高。

　　機械鉆孔與鐳射鉆孔的區(qū)別

　　首先了解下鉆孔的過程。如下圖所示，鉆孔是用不同規(guī)格的鉆頭尺寸來進行的。如果您的設計中過孔孔徑的尺寸與加工廠現(xiàn)有的鉆頭尺寸不相同，那么會選擇離您的設計值近的鉆頭規(guī)格來鉆孔。而Entry面板是用來防護鉆頭及臺面，減少毛刺并降低鉆頭溫度的作用。Backup底板是用來保護板面防止壓痕，防止打滑導向并減少毛刺的作用。

　　機械鉆孔的鉆頭通常有ST型和UC型。一般來說UC型比ST型鉆孔的更高。

　　鐳射鉆孔一般用于微通孔。隨著PCB想微型和高密度互聯(lián)的方向發(fā)展，越來越多制板加工采用導孔的連接方式實現(xiàn)高密度互連。而傳統(tǒng)機械鉆孔的小孔能力，幾乎到了極限。隨著盲孔設計的發(fā)展，高密度的需求其可靠性也要新的工藝來改善，鐳射鉆孔應運而生。如下圖所示為鐳射鉆孔的方法。