PCB部落格 - 實現PCB板高效自動佈線的設計技巧和要點

儘管EDA工具現在功能强大, 越來越小 PCB電路板 尺寸要求和更高的器件密度, 困難 PCB板 設計不小. 為了解决設計難題，加快產品上市, 許多製造商現在傾向於使用特殊的EDA工具來實現 PCB板s. 但是專用的EDA工具不能產生期望的結果, 不實現1.00%路由, 亂七八糟, 通常要花很多時間來完成剩下的工作. 現時市場上有許多流行的EDA工具軟體, 但除了使用的術語和功能鍵的位置之外，它們都是相同的. 如何使用這些工具更好地實現 PCB板? 在開始佈線之前，仔細分析設計和仔細設定工具軟體將使設計更加符合要求. 以下是一般設計過程和步驟.

1. 確定 PCB板

電路板尺寸和佈線層需要在設計早期確定。 如果設計要求使用高密度球栅陣列（BGA）組件，則必須考慮路由這些設備所需的低數量的路由層。 佈線層數和堆疊方法直接影響跡線的佈線和阻抗。 電路板的尺寸有助於確定堆疊和跡線寬度，以實現期望的設計效果。 多年來，人們一直認為較少的層更便宜，但還有許多其他因素影響電路板的製造成本。 近年來，多層板之間的成本差异已大大降低。 從更多電路層開始設計，並均勻分佈銅，以避免在少量訊號不滿足定義的規則和空間要求時被迫添加新層，直到接近設計結束。 設計前仔細規劃將减少佈線中的許多麻煩。

2.設計規則和限制

自動佈線工具本身不知道該怎麼做。 要完成佈線任務，佈線工具需要在正確的規則和約束內工作。 不同的訊號線具有不同的佈線要求。 需要對所有有特殊要求的訊號線進行分類，不同的設計分類也不同。 每個訊號類別都應有優先順序，優先順序越高，規則越嚴格。 與跡線寬度、通孔數量、平行度、訊號線之間的互動以及層限制相關的規則對佈線工具的效能有很大影響。 仔細考慮設計要求是成功佈線的重要步驟。

3.組件佈局

為了簡化裝配過程，可製造性設計（DFM）規則對部件佈局進行約束。 如果裝配部門允許部件移動，則可以適當優化電路，以便於自動佈線。 您定義的規則和約束會影響佈局設計。 佈局時需要考慮佈線通道和通孔區域。 這些路徑和區域對於設計者來說是顯而易見的，但自動佈線工具只考慮一個訊號，通過設定佈線約束和設定訊號線可以佈線的層，可以使佈線工具按照設計者的設想運行。 完整的接線。

4.扇出設計

在扇出設計階段，為了允許自動佈線工具連接組件引脚，表面安裝設備應每個引脚至少有一個通孔，以便在需要更多連接時，板可以進行層間連接。 連接、線上測試（ICT）和電路再加工。 為了使自動佈線工具高效，請確保盡可能使用通孔和跡線的尺寸，並且理想的間隔設定為50 mil。 要使用的使路由路徑數可用的通孔類型。 設計扇出時，考慮電路內測試問題。 測試夾具可能很昂貴，並且在考慮添加節點以實現100%可測試性為時已晚的情况下，通常在接近全面生產時訂購。 經過仔細考慮和預測，可以在設計的早期階段進行電路中測試的設計，並在生產過程的後期實現。 通孔扇出的類型根據佈線路徑和電路中測試確定。 電源和接地也會影響佈線和扇出設計。 為了减少濾波電容器連接線產生的感應電抗，通孔應盡可能靠近表面安裝裝置的引脚，必要時可使用手動佈線，這可能會影響最初設想的佈線路徑，甚至可能導致您重新考慮使用哪個通孔， 必須考慮過孔和引線電感之間的關係，優先考慮過孔規格。

5.關鍵訊號的手動接線和處理

雖然本文主要討論自動佈線問題，但手動佈線是印刷電路板設計中的一個重要過程。 使用手動佈線有助於自動佈線工具完成佈線工作。 如圖2a和2b所示，通過手動路由和固定所選網絡，可以形成自動路由過程中可以遵循的路徑。 無論關鍵訊號的數量如何，請先手動或使用自動路由工具路由這些訊號。 關鍵訊號通常需要仔細的電路設計以實現期望的效能。 接線完成後，相關工程人員將檢查訊號接線，這要容易得多。 檢查通過後，電線固定，剩餘訊號的自動佈線開始。

6.自動接線

關鍵訊號的佈線需要考慮在佈線過程中控制一些電力參數，如降低分佈電感和EMC等。其他訊號的佈線也類似。 所有EDA供應商都提供了控制這些參數的方法。 瞭解自動佈線工具的輸入參數以及輸入參數對佈線的影響後，可以在一定程度上保證自動佈線的質量。 訊號自動路由應使用一般規則。 通過設定約束和無佈線區域來限制用於給定訊號的層和使用的通孔數量，佈線工具可以根據工程師的設計思想自動佈線。 如果對自動佈線工具使用的層和佈線的過孔數量沒有限制，則在自動佈線期間將使用每個層，並將創建許多過孔。 一旦設定了約束條件並應用了創建的規則，自動路由將獲得與預期類似的結果，儘管可能需要一些整理，同時確保其他訊號和網絡路由的空間。 設計的一部分完成後，將其固定，以保護其免受後續佈線過程的影響。 使用相同步驟路由其餘訊號。 跡線的數量取決於電路的複雜性以及您定義的一般規則的數量。 在完成每種類型的訊號之後，减少了對剩餘網絡路由的限制。 但隨之而來的是大量需要人工干預的訊號路由。 今天的自動佈線工具非常强大，通常可以完成100%的佈線。 然而，當自動佈線工具未完成所有訊號的佈線時，剩餘訊號需要手動佈線。

7.自動接線的設計要點包括：

7.1稍微改變設定，嘗試各種路徑接線；

7.2保持基本規則不變，嘗試不同的佈線層、不同的印刷線和間距寬度、不同的線寬、不同類型的通孔，如盲通孔、埋通孔等，並觀察這些因素如何影響設計結果；

7.3讓路由工具根據需要處理這些默認網絡；

7.4訊號越不重要，自動佈線工具佈線越自由。

8.配線佈置

如果您正在使用的EDA工具可以列出訊號的佈線長度，請檢查此數據，您可能會發現一些約束很少的訊號具有非常長的佈線長度。 這個問題相對容易處理，手動編輯可以縮短訊號佈線長度並减少過孔數量。 在排序過程中，您需要確定哪些佈線合理，哪些佈線不合理。 與手動佈線設計一樣，自動佈線設計也可以在審查過程中進行組織和編輯。

9.電路板外觀

以往的設計往往注重電路板的視覺效果, 而現在，情况不一樣了. 自動設計的 PCB板 在美觀上不如手動設計，但在電子特性方面符合規定要求, 保證了設計的完整效能.