layout工程師經(jīng)驗分享：PCB設計布線技巧

畫板這件事本身并沒有太多的技術難點，但是細節(jié)要點實在太多，如果要立志成為一名layout工程師，就必要注意到板子內(nèi)外的每個細節(jié)，特別是信號完整性、電源完整性、干擾/抗擾的方方面面。隨著板子層疊數(shù)量越來越多，任何細節(jié)的失誤都可能導致重新打板，進而影響到整個項目周期。因此畫板這項工作更像是藝術，把每一塊板子都當作藝術品來對待是一位成功的layout工程師應有的態(tài)度。下面就來分享PCB設計三部曲的第二部：PCB布線。

信號層和板層定義

利用PCB設計工具的統(tǒng)計功能，報告網(wǎng)絡數(shù)量，網(wǎng)絡密度，平均管腳密度等基本參數(shù)，以便確定所需要的信號布線層數(shù)，其中PIN密度的定義為：板面積（平方英寸）/（板上管腳總數(shù)/14）布線層數(shù)的具體確定還要考慮單板的可靠性要求，信號的工作速度，制造成本和交貨周期等因素。信號層數(shù)的確定可參考以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)：

層疊結構意義

在高速數(shù)字電路設計中，電源層與地層應盡量靠在一起，中間不安排布線。所有布線層都盡量靠近一平面層，優(yōu)選地平面為走線隔離層。為了減少層間信號的電磁干擾，相鄰布線層的信號線走向應取垂直方向?？梢愿鶕?jù)需要設計1~2個阻抗控制層，如果需要更多的阻抗控制層，需要與PCB廠家協(xié)商。阻抗控制層按要求標注清楚，將單板上有阻抗控制要求的網(wǎng)絡布線分布在阻抗控制層上。

線寬和線間距

板的密度越高，傾向于使用更細的線寬和更窄的間隙；

當信號的平均電流較大時，應考慮布線寬度所能承載的的電流，線寬可參考以下數(shù)據(jù)（用銅皮作導線通過大電流時，銅箔寬度的載流量應參考表中的數(shù)值降額50%去選擇考慮；在PCB設計加工中，常用OZ（盎司）作為銅皮厚度的單位，1oz銅厚的定義為1平方英尺面積內(nèi)銅箔的重量為1盎司，對應的物理厚度為35um，2oz銅厚為70um，以此類推）PCB設計時銅箔厚度，走線寬度和電流的關系，不同厚度，不同寬度的銅箔的載流量見下表：

電路工作電壓是一個重要指標，線間距的設置應考慮其介電強度，下表是輸入電壓與空氣間隙和爬電間距的關系表，給大家參考：

由于PCB加工技術的限制，目前國內(nèi)外先進水平推薦使用最小線寬/間距為： 6mil/6mil（國內(nèi)） 4mil/4mil（國外），極限最小線寬/間距為： 4mil/6mil（國內(nèi)）2mil/2mil（國外）。

孔的設置

過線孔要求的制成板最小孔徑定義取決于板厚度，板厚與孔徑的比值應小于 5~8；

孔徑優(yōu)選系列推薦：24mil、20mil、16mil、12mil、8mil；

焊盤直徑推薦：40mil、35mil、28mil、25mil、20mil；

內(nèi)層熱焊盤尺寸推薦：50mil、45mil、40mil、35mil、30mil；

板厚度與最小孔徑的關系：板厚（3.0mm、2.5mm、2.0mm、1.6mm、1.0mm）最小孔徑（24mil、20mil、16mil、12mil、8mil）；

有關盲孔和埋孔的處理，盲孔是連接表層和內(nèi)層而不貫通整板的導通孔，埋孔是連接內(nèi)層之間在成品板表層不可見的導通孔，這兩類過孔尺寸設置可參考過線孔。應用盲孔和埋孔設計時應對PCB加工流程有充分的認識，避免給PCB加工帶來不必要的問題，必要時要與PCB供應商協(xié)商。

特殊布線區(qū)間

特殊布線區(qū)間是指單板上某些特殊區(qū)域需要用到不同于一般設置的布線參數(shù)，如某些高密度器件需要用到較細的線寬、較小的間距和較小的過孔等，或某些網(wǎng)絡的布線參數(shù)的調(diào)整等，需要在布線前加以確認和設置。

定義和分割平面層

平面層一般用于電路的電源層和地層（參考層），由于電路中可能用到不同的電源層和地層，需要對電源層和地層進行分割，其分隔寬度要考慮不同電源層之間的電位差，電位差大于12V時，分割寬度為50mil，反之，可選20~25mil；

平面分割要考慮高速信號回流路徑的完整性；

當由于高速信號的回流路徑遭到破壞時，應當在其他布線層給予補償。例如可用接地的銅箔將該信號網(wǎng)絡包圍（包地處理），以提供信號的完整地回路。

做完了以上這些準備工作，一塊完整的單板應該在大腦中投影出來了，下一步工作就是要布線，可別小看走線，雖然說它是體力活，但技術細節(jié)卻十分精彩。
編輯：hfy