分析PCB设计合格率及设计效率技巧

分析PCB设计合格率及设计效率技巧

简介：在PCB布线设计中，有一套完整的方法来提高布线率。 在这里，我们为您提供提高PCB设计的分配率和设计效率的有效技巧，不仅可以为客户节省项目开发周期，还可以最大限度地提高设计产品的质量。

1、确定PCB的层数

电路板的尺寸和布线层数需要在设计初期确定。 如果设计需要使用高密度球栅阵列（BGA）元件，则必须考虑这些器件布线所需的最小布线层数。 布线层数和叠放方式将直接影响印制线的布线和阻抗。 板的尺寸有助于确定堆叠方式和印刷线路的宽度，以达到理想的设计效果。

多年来，人们一直认为电路板数量越少，成本就越低。 然而，还有许多其他因素影响电路板的制造成本。 近年来，多层板之间的成本差异已大大缩小。 在设计之初，最好使用更多的电路层数，并使铜层分布均匀，以避免设计接近尾声时，少数信号不符合定义的规则和空间要求， 以便强制添加新层。 设计前仔细规划会减少很多布线的麻烦。

2. 设计规则和限制

自动布线工具本身不知道要做什么。 为了完成路由任务，路由工具需要在正确的规则和限制下工作。 不同的信号线有不同的布线要求。 所有有特殊要求的信号线都应该进行分类，不同的设计分类也不同。 每个信号类别都应该有一个优先级。 优先级越高，规则越严格。 这些规则涉及印刷线的宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互作用以及层限制。 这些规则对接线工具的性能影响很大。 仔细考虑设计要求是成功布线的重要一步。

3. 组件布局

为了优化装配流程，可制造性设计 (DFM) 规则对组件布局施加了限制。 如果装配部门允许元件移动，则可以适当优化电路，以方便自动布线。 定义的规则和约束会影响布局设计。

布局时应考虑走线通道和过孔面积。 这些路径和区域对于设计人员来说是显而易见的，但自动布线工具一次只会考虑一个信号。 通过设置布线约束条件，设置可以布线的信号线层数，布线工具就可以完成设计者设想的布线。

4.扇出设计

在扇出设计阶段，为使自动布线工具能够连接元件引脚，表面贴装器件的每个引脚应至少有一个过孔，以便当需要更多连接时，电路板可以进行内部连接，在线 测试（ICT）和电路再处理。

为了最大限度地发挥自动布线工具的效率，需要尽可能使用最大的过孔尺寸和印制线，最理想的间距设置为50mil。 使用使布线直径数量最大化的过孔类型。 在进行扇出设计时，要考虑电路在线测试的问题。 测试夹具可能很昂贵，并且通常在即将投入全面生产时订购。 现在考虑添加节点来实现 100% 可测试性已经太晚了。

经过深思熟虑和预测，电路在线测试的设计可以在设计初期进行，并在生产过程的后期实现。 过孔扇出的类型可以根据布线路径和电路在线测试来确定。 电源和接地也会影响布线和扇出设计。 为了减少滤波电容连接线产生的电感，过孔应尽可能靠近表面贴装器件的引脚。 如有必要，可采用手动接线。 这可能会影响最初设想的布线路径，甚至导致您重新考虑使用哪些过孔。 因此，必须考虑过孔与引脚电感之间的关系，并设置过孔规格的优先级。

5、手动接线及关键信号处理

虽然本文主要讨论自动布线问题，但手动布线是现在和未来PCB设计的重要过程。 手动布线对于自动布线工具很有帮助。 无论有多少个关键信号，都可以先对这些信号进行接线，无论是手动还是使用自动接线工具。 通常必须仔细设计关键信号才能实现所需的性能。 接线完成后，相关工程师检查这些信号接线就方便多了。 检查通过后，修复这些线路，然后开始自动布线其余信号。

6.自动路由

对于关键信号的接线，接线时需要考虑控制一些电气参数，如减小分布电感和EMC等，其他信号的接线类似。 所有EDA制造商都会提供控制这些参数的方法。 了解了自动布线工具有哪些输入参数以及输入参数对布线的影响后，就可以在一定程度上保证自动布线的质量。

应使用一般规则来自动路由信号。 通过设置限制条件和禁止布线区域来限制给定信号所使用的层数和过孔的数量，布线工具可以按照工程师的设计思路自动布线。 如果自动布线工具使用的层数和过孔数没有限制，则自动布线时每层都会被使用，并且会生成很多过孔。

设置约束并应用创建的规则后，自动布线将达到与预期类似的结果。 当然，可能需要一些整理工作，并确保其他信号和网络路由的空间。 部分设计完成后，进行修复，防止受到后期布线过程的影响。

使用相同的过程来路由其余信号。 接线的数量取决于电路的复杂程度和您定义的通用规则的数量。 每类信号完成后，其他网络路由的约束就会减少。 然而，许多信号接线需要人工干预。 现在的自动布线工具非常强大，通常可以完成100%的布线。 然而，当自动接线工具尚未完成所有信号接线时，就需要手动对剩余信号进行接线。