导电图形布线设计
发布时间：2010-9-25 23:07
发布者：eetech
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布线是按照电原理图或逻辑图和网络表以及需要的导线宽度与间距，布设印制导线.导线的宽度和间距不能超出印制板可制造性要求的极限.并且应考虑制造的公差对印制导线的宽度和间距的影响.布线合理与否会影响印制板的电气性能、电磁兼容性、印制板的翘曲度和可制造性.如果是来用CAD布线.在按图8-3的程序导入网络表和元器件布局后，可以按以下要求制定详细的布线规则再进行布线. 1 布线层的设置和分配 在满足使用要求的前提下，从产品的可靠性和可制造性考虑，选择布线层的顺序为单层、双层和多层布线，对于高频和数字电路最好采用双面或多层布线，并且单独设置地线层和电源层. 随着数字电路的广泛应用，电路信号的传输速率不断提高，尤其是高频信号和差分信号对导线的阻抗有严格要求，所以布线时不仅要考虑导线的布通率和布线的密度，更要考虑导线的特性阻抗而特性，阻抗不但与导线本身的阻抗和介质材料有关，还与布钱层的分布有重要关系.所以布线时在确定了布线层数后，对各布线层的分配也十分重要.印制板上的印制线主要分为地线、电源线、信号线和其他辅助线等.对单面印制板，当然所有的导线都要布设在同一面上，对于双面板在低频电路中只要考虑地线与电源线相互靠近，分布在板的一面或两面都可以，信号线也可以分布在两面，但应保持两面布线均衡.但是在高频电路中，高频信号线应布设成微带线的形式，即信号线在一面地线在另一面成镜像布设，这有利于减小阻抗、降低辐射. 多层板布线可以专门设置接地层和电源层，更有利于高频信号线的布设.多层板采用偶数布线层，并以板厚度的中心为对称轴使铜箔分布基本对称，以减少成品板翘曲的可能性.以下推荐几种多层板的导线层的分配方案. (1)四层板导线分配。 (2) 六层板导线分配. 以上两种是最佳方案，能保证信号有充分的回流面积，接地层与电源层靠近，板的体电容大，有利于电源去耦，唯一的不足是六层板有3 个地电层、信号线的布线层少了一些.如果布线密度需要很高，则要增加布线层.六层板还可以有另一种布线方案，即可以减少一个接地层，高频信号线靠近接地层.如果有差分阻抗要求.则应增加接地层，使每个信号线层都能靠近地线层. 该方案比上一方案多一个信号线层，中间相邻的两个信号层导线要交叉走线.以防信号串扰，高频信号可以通过相邻的地、电层返回. (3) 八层板导线层分配. (4)十层板导线层分配 在接地层上尽量减少因为地线层不够用而将地线层分割.分割容易造成布线时出现信号线跨分割沟槽布线，引起电磁干扰问题，将以上地线层分开有利于电磁兼容，不足的是增加布线层数会提高成本.但是按目前的加工技术水平. 6-10层板的成本差价不是很大，对于高可靠的印制板应选择最佳的性价比决定布线的层数. 2. 布线顺序 (1)在确定了布线层的分配后，先考虑地线层和电源层的结构和位置. (2)在同一布线层布线的顺序是：先布设地线、然后布设电源线、最后布设信号线(先高频后低频). (3)信号线的布线顺序为：模拟小信号线、对串扰特别敏感的信号线、系统时钟信号线、对传输延迟要求很高的信号线、一般信号线、静态电位线、辅助线. 3 布线要求 (1)电路中的环路导线布设应保持最小，避免布设环路导线.因为环路导线容易引起电磁辐射相当于环形天线，既能发射磁场又可接受空间磁场，电磁兼容性不好. (2) 两个连接盘之间的导线布设应尽量短，特别是放大电路的输入线和高频信号导线要短距离布线.模拟电路的输入线旁边应布设接地线屏蔽. (3) 双面板的两面和多层板相邻两信号线层的印制导线，要相互垂直布设，或斜交叉、弯曲走线.以减小寄生电容. (4) 尽量避免较长距离的平行布线，两焊盘之间导线的长度应符合相应波长的1/20λ的原则，以减少耦合电容和降低导线间的绝缘电阻. (5)高速、高频信号线和不同频率的信号线，应尽量不相互靠近和不平行布设，以免引起信号窜扰，必要时在两信号线之间加地线隔离;对高频信号线，应在其一侧或两侧布设接地线进行屏蔽 (6) 导线的拐弯处应为直角或钝角，如果拐弯的角度小于90'时，导线拐弯处的外缘要做成圆弧形避免尖角。因为导线的尖角部位在制造过程中应力比较集中，导线容易起翘，在印制板加电工作时尖端容易放电使线间耐电压降低.在高频电路中容易产生RF辐射引起电磁干扰. (7) 同一层导线的布设应分布均匀，各导线层上的导电面积要相对均衡.以防由于金属导体分布不均衡及其与基材树脂的热膨胀系数不同，而形成内应力使印制板翘曲，损坏镀覆孔和焊接点. (8) 在印制导线与焊盘连接时，应注重焊盘图形的热分布.保证焊接时能形成可靠的焊点.通孔安装可参照图8-12中1-4下边的导线与焊盘的 连接方式.表面安装印制板应参照图8-12中的5、6形式.SMT用印制板上的焊盘.其导线应从焊盘中部引出.焊盘与较大面积导电区相连接时，在焊盘与导线的连接处，应采用长度不小于0.64mm. 宽度不小于0.13mm的细导线进行热隔离(见图8-12中6的下边图形) ，防止因为焊盘和导线的相连处宽窄相同时，在焊料润湿时由于表面张力的毛隙管现象.使焊盘上的焊料流失，影响焊点质量. (9) 较宽的印制导线上的元器件孔，必须设置焊盘(见图8-12中2， 3的左边图形).以有利于钻孔和检验时容易识别孔位.并且有助于焊接时形成以元器件引线为中心的对称圆形焊点. (10) 表面安装的BGA器件的连接端了多时.在器件体下面采用散出式连接盘通过器件下面的过孔将信号线从下一层引出.或者采用极细的导线和自由的角度从引脚的球栅阵列中找通道引出(见图8-13). (11)布线密度较低时.应适当加宽导线的宽度和间距.在低气压条件下使用的印制板其导线间距也必须加宽.尤其是对3级高可靠的PCB 设计.印制导线的宽度和间距不但要满足最小宽度和间距的要求，尽量留有一定的安全系数.譬如一般PCB的最小导线宽度和间距可以做到0.13mm以下，但是英国军用PCB规定为大于等于O.13mm (高密度互连印制板除外). (12) 对于高频、高速电路，应尽量设计成双面和多层印制板.双面板的一面布设信号线，另一面可以设计成接地面，多层板中可把易受干扰的信号线布置在地线层或电源层之间或者与地层或电源层相邻的导线层. (13) 避免布设细而长的印制导线，尽管没有超过规定的电长走线，但是也会增加高频信号的RF辐射. (14) 对差分电路的信号线应单独设置回线，回线与原信号输入线应尽可能靠近且平行布设，线间距可以较小，有利于磁场的抵消.降低信号的干扰.但是最小的间距应大于可制造性的极限值. (15) 时钟电路相高频电路传输导线是主要的骚扰源和辐射源，应单独布设，远离模拟电路和其他敏感电路的传输线.布线空间允时.最好布设在大的地线面积中间，将其隔离起来.在多层板中可在靠近地线层上面或在多层板的地线层与电源层中间布设. (16) 时钟和高频电路导线尽量在同一层走线，减少过孔。不允许树桩式分路和分枝走线(见图8-14左边两个图形).因为分路会造成时钟信号的衰减、反射，致使信号变形，也可能引起相位的变化.高频信号线可以走菊花链形式(见图8-14 )通过孔与其他线相连，但是同一条线上也应尽量减少过孔. (17) 同一条高频信号线宽度应均匀，避免宽一段、窄一段，这样会造成导线阻抗的不连续性，设计时阻抗不易控制，容易形成电磁辐射. (1 8) 工作时电位差比较大的元器件或印制导线，为防止相互影响，应加大相互之间的距离.强电信号线与弱电信号线应相互远离. (19) 靠近板边缘的导线和焊盘，应距离印制板边缘不小于5mm，如果需要接地线(或面)时可以靠近板的边缘.多层印制板内层的信号层和电源层导体必须离开板的边缘，以免加工印制板外形，切削板边残余的金属碎屑或毛刺时引起层间短路. 如果印制板要插入导轨，则导线距板的边缘只要稍大于导轨槽深的距离以免导线接触导轨划伤导线或短路. (20) 如果需要金属字符应在布线时一起设计.并应遵循导体最小间距的规定. |
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