PCB可制造性設計及案例分析之線路篇

在我們的日常生活中，我們所接觸到的每一種電子設備當中幾乎都會出現(xiàn)印刷電路板，如果在某樣設備中有電子零件，那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。 要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導線的布設至關重要，而布線作為PCB設計過程的重中之重，這將直接影響PCB板的性能好壞。雖然現(xiàn)在很多高級的EDA工具提供了自動布線功能，而且也相當智能化，但是自動布線并不能保證百分百的布通率。 需要注意的是，布線前，布局這步極為關鍵，它往往決定了后期布線的難易。哪些元器件該擺正面，哪些元件該擺背面，都要有所考量。但是這些都是一個仁者見仁，智者見智的問題。 從不同角度考慮擺放位置都可以不一樣。其實自己畫了原理圖，明白所有元件功能，自然對元件擺放有清楚的認識。如果讓一個不是畫原理圖的人來擺放元件，其結果往往會讓你大吃一驚。 對于初入門來說，注意模擬元件，數(shù)字元件的隔離，以及機械位置的擺放，同時注意電源的拓撲就可以了。

接下來就是布線。這與布局往往是互動的。有經(jīng)驗的人往往在開始就能看出哪些地方能布線成功。如果有些地方難以布線，還需要改動布局。對于fpga設計來說往往還要改動原理圖來使布線更加順暢。 布線和布局問題涉及的因素很多，對于高速數(shù)字部分，因為牽扯到信號完整性問題而變得復雜，但往往這些問題又是難以定量或即使定量也難以計算的。所以，在信號頻率不是很高的情況下，應以布通為第一原則。 除此之外，在實際與客戶對接的過程中，我們還總結出了一些PCB設計布線注意要點。作為一家高可靠多層板制造商，華秋電子專注于 PCB 研發(fā)、制造，為客戶提供高可靠、短交期的打板體驗。 “為電子產(chǎn)業(yè)降本增效”是我們的使命，我們深知：在主生產(chǎn)鏈條中，產(chǎn)品的設計開發(fā)及設計工程成本雖然占比不高，但對總成本卻會產(chǎn)生很大的影響。 鑒于產(chǎn)品設計階段對最終產(chǎn)品質量和成本重要作用，下文就結合10個線路的實際案例，針對設計中的一些問題，分享專家的解決方法，以助力全流程降本增效。

01

銅皮填充線避免與走線

或阻抗線為同一D碼

問題：①線路層用填充線的方式鋪銅皮，后端生產(chǎn)優(yōu)化時，為了杜絕軟件分析時誤報及減少數(shù)據(jù)量，要操作把填充線轉成一個整體的銅皮（surface）；但是如果前端設計時填充線線寬大小跟其他正常線路線寬大小一樣，就無法雙擊選擇，就需要手動一條一條的選擇線路，效率低下。 專家建議：①不建議用填充線方式設計鋪銅； ②如果一定要用填充線設計，線寬不要與正常線路設計線寬大小一樣；尤其是如下圖十字架線寬；否則很容易在后端操作轉銅皮時轉成一個整體，在優(yōu)化間距時被掏斷，導致開路。

優(yōu)化方式：①非特殊情況，采用完整銅皮方式鋪銅。

②填充的線寬不能與信號線大小一致，需單獨大?。ㄈ?.11mil）。

02

密疏布線不推薦or預先加大疏位置線

問題：布線疏密程度差別大，在實際線路蝕刻時，密集線路那里藥水交換速率慢，需要更長時間才能保證線路蝕刻出來；但是其他位置線路同樣時間蝕刻，因藥水交換速度相對快，就會導致線幼； 專家建議：①有足夠空間滿足3倍線寬條件且避免干擾的情況，在稀疏去添加鋪銅或平衡銅； ②稀疏區(qū)線寬大加2mil以上（主要平衡過渡避免信號突變）；

03

PADS文件痛點

問題：①用PADS軟件布線及層管理，相比AD要復雜些，在PCB文件轉gerber過程中，非標準的放置元素及2D線違規(guī)使用，將導致的一系列不容易發(fā)現(xiàn)的問題； 專家建議：①規(guī)范設計文件，特殊設計的文件需說明（如logo放置在layer 119 需要添加到silkscreen top）； ②輸出gerber文件，用“華秋DFM”軟件進行文件正確性查看。

04

鋪銅瘦銅絲布線盡量規(guī)避

問題：鋪銅瘦銅絲時，要注意有沒有這種小細絲；因為整個surface布是一體的，后端軟件無法識別準確定位，肉眼看可能會遺漏沒發(fā)現(xiàn)；生產(chǎn)因為物理摩板的過程，銅條比較細，附著力比較小，可能脫落粘附到旁邊的線路，導致短路； 專家建議：①鋪銅時正常產(chǎn)品殘銅最新寬度應該要大于6mil，高密度的產(chǎn)品殘銅寬度不應小于最新信號線的寬度；

05

關注焊盤設計有效區(qū)域

問題：從設計角度，三角形焊盤相對反常規(guī)，后端軟件識別時，會誤認為是個矩形，不會認為焊盤小，因此不會報錯；實際焊接的有效面積只有中間圓那么大，比實際相差一倍多，三角形的尖角實際會蝕刻掉，導致三角形焊盤更小； 專家建議：①跟上面這個梯形斜角綜合來看，從焊盤焊接有效性的角度，邊角實際是有效焊接區(qū)域；建議設計時，考慮到上下間距比較大，可以考慮把上方的斜角刪掉，補充到下方的三角位置，擴大下方焊盤的有效面積；做到上下都是矩形焊盤。

06

板邊鋪銅線路網(wǎng)絡避開銑刀位置

問題：①客戶提供原文件，如上圖有紅色板邊鋪銅，但實際生產(chǎn)板子最終是要通過成形工序把它切下來，紅色線路在銑刀路徑上，就會被切削掉； ②從整個板子設計來看，銅皮左右有很多導通孔僅僅依靠上圖箭頭位置實現(xiàn)導通，但又因為箭頭位置設計了個器件靠近邊緣；為了保證間距防止此處短路，因此無空間增加線路導通，設計完全失敗需要重新layout。 專家建議：①從前端設計的角度考慮，板子生產(chǎn)成型過程中考慮后端有一個銑刀的過程，要保證一個適當?shù)拈g距，這個間距大概要8Mil左右。 ②在各個銅箔區(qū)布上過孔，保證電氣的導通性（下圖藍色箭頭）。 優(yōu)化方式：

07

殘銅率相差太大的板子

不要組合在一起制作

問題：①如上圖，客戶提供一套板，希望拼板交貨；但從板子設計上看有些單板有鋪銅皮，箭頭所指單板卻完全沒有；如同時加工制作，電鍍過程中，因殘銅率相差很大，相同電流密度下，左下角的線路獲得的電流會非常大，而導致銅鍍的非常厚，可能導致后期蝕刻無法實現(xiàn)。 ②如果是內(nèi)層線路，內(nèi)層空白太多，壓合時，中間PP膠可能因為局部填膠不足，導致分層。 專家建議：從這個線路板來看，可從兩個維度做優(yōu)化，第一，在規(guī)避所有線路后，設計時在空曠位置正常鋪銅皮，這樣就能解決電鍍均勻性的問題。第二，殘銅率相差太大的單板，建議不要放在一起投板，區(qū)分下單制作即可。

08

這種器件管腳太近，設計時盡量避免

問題：器件管腳孔中心間距太小，對應管腳位置可靠性不好； 專家建議：需要加綠油橋，一般綠油橋3.5mil左右；對應孔位公差一般+/-2mil左右，蝕刻側蝕量1mil左右。為了防止器件破孔，因此至少需要工作稿削后焊環(huán)3mil左右；以此可以推算出，選用器件孔壁間距10mil最好。

09

要想BGA等大美觀

優(yōu)先考慮設計阻焊限定pad

問題：BGA想要美觀，成品大小一致，不會因為阻焊偏位等問題導致不呈圓形，可以按阻焊限定PAD設計。 專家建議：優(yōu)先考慮阻焊限定pad（左圖）

10

設計板邊裸銅帶，不能每層都設計

容易讓生產(chǎn)加工端與銑板程序弄混淆

問題：客戶實際需求是希望外層邊緣有銅條帶，外觀看起來就像有條金邊，比較好看；但實際設計時，每層都有類似左圖類似外形銑板程序設計，且也沒有散熱過孔設計在銅條帶上，容易誤導后端以為是外形銑板程序設計。 專家建議：①如果想設計“金邊”，建議只在外層線路層設計，做類似右上角的銅條，對應的開窗也是這樣（注意阻焊層對應開窗與銑刀路徑開窗中間不要留綠油絲）； ②建議在銅帶上做散熱過孔設計，這樣結合鉆孔也絕對不會搞錯。 優(yōu)化方式：

以上就是10個PCB線路設計優(yōu)化案例。作為一家致力于以信息化技術改善傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)鏈服務模式的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化服務平臺，華秋電子在接單過程中對上述10個實際案例進行了優(yōu)化。高可靠性產(chǎn)品+可視化交付體驗+值得信賴的服務，是我們對全球客戶的承諾。真正以行動踐行“為電子產(chǎn)業(yè)降本增效”的初心與使命！ 華秋電子致力于為廣大客戶提供高可靠多層板制造服務，專注于 PCB 研發(fā)、制造，自有環(huán)保資質，為客戶提供高可靠性、短交期的打板體驗。2018 年，華秋斥資數(shù)億元投資建設九江 205 畝 PCB 產(chǎn)業(yè)園，形成深圳快板廠、九江量產(chǎn)廠的分工協(xié)作格局，全面實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略布局。其中，深圳 PCB 快板廠產(chǎn)能達 2 萬平方米/月，九江量產(chǎn)廠一期產(chǎn)能 10 萬平方米/月，是全球 30 萬+客戶首選的 PCB 智造平臺。

技術交流 | 專家答疑 資訊放送 | 優(yōu)惠信息 掃碼 加入我們

PCB 技術交流群

這里是 PCB 行業(yè)人才聚集地，無論你有多年行業(yè)經(jīng)驗，或是新手小白，如果你對 PCB 行業(yè)時事有獨特見解，這里是你最好的分享之地，華秋工程師在線為您答疑，更多行業(yè)新資訊定期群內(nèi)放送!更會不定時發(fā)送優(yōu)惠券！

關于華秋 華秋電子，成立于2011年，是國內(nèi)領先的電子產(chǎn)業(yè)一站式服務平臺，國家級高新技術企業(yè)。以“客戶為中心，追求極致體驗”為經(jīng)營理念，布局了電子發(fā)燒友網(wǎng)、方案設計、元器件電商、PCB 制造、SMT 制造和 PCBA 制造等電子產(chǎn)業(yè)服務，已為全球 30萬+客戶提供了高品質、短交期、高性價比的一站式服務。

審核編輯 黃昊宇