6、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)

布線設(shè)計(jì)完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個(gè)方面：線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。

電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。

對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線是否采取了最佳措施，如長(zhǎng)度最短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開(kāi)。

模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線。

后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會(huì)造成信號(hào)短路。

對(duì)一些不理想的線形進(jìn)行修改。

在PCB上是否加有工藝線?阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。

多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。概述本文檔的目的在于說(shuō)明使用PADS的印制板設(shè)計(jì)軟件PowerPCB進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)的流程和一些注意事項(xiàng)，為一個(gè)工作組的設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)規(guī)范，方便設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流和相互檢查。

2、設(shè)計(jì)流程PCB的設(shè)計(jì)流程分為網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個(gè)步驟。

2.1網(wǎng)表輸入網(wǎng)表輸入有兩種方法，一種是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能，選擇Send Netlist，應(yīng)用OLE功能，可以隨時(shí)保持原理圖和PCB圖的一致，盡量減少出錯(cuò)的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網(wǎng)表，選擇File->Import，將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)。

2.2規(guī)則設(shè)置如果在原理圖設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)把PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置好的話，就不用再進(jìn)行設(shè)置這些規(guī)則了，因?yàn)檩斎刖W(wǎng)表時(shí)，設(shè)計(jì)規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)PowerPCB了。如果修改了設(shè)計(jì)規(guī)則，必須同步原理圖，保證原理圖和PCB的一致。除了設(shè)計(jì)規(guī)則和層定義外，還有一些規(guī)則需要設(shè)置，比如Pad Stacks，需要修改標(biāo)準(zhǔn)過(guò)孔的大小。如果設(shè)計(jì)者新建了一個(gè)焊盤或過(guò)孔，一定要加上Layer 25.注意：PCB設(shè)計(jì)規(guī)則、層定義、過(guò)孔設(shè)置、CAM輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動(dòng)文件，名稱為Default.stp，網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)以后，按照設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層，并設(shè)置其它高級(jí)規(guī)則。在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后，在PowerLogic中，使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能，更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置，保證原理圖和PCB圖的規(guī)則一致。

2.3元器件布局網(wǎng)表輸入以后，所有的元器件都會(huì)放在工作區(qū)的零點(diǎn)，重疊在一起，下一步的工作就是把這些元器件分開(kāi)，按照一些規(guī)則擺放整齊，即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法，手工布局和自動(dòng)布局。2.3.1手工布局1.工具印制板的結(jié)構(gòu)尺寸畫出板邊(Board Outline)。

2.將元器件分散(Disperse Components)，元器件會(huì)排列在板邊的周圍。

3.把元器件一個(gè)一個(gè)地移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，放到板邊以內(nèi)，按照一定的規(guī)則擺放整齊。

2.3.2自動(dòng)布局PowerPCB提供了自動(dòng)布局和自動(dòng)的局部簇布局，但對(duì)大多數(shù)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，效果并不理想，不推薦使用。2.3.3注意事項(xiàng)a.布局的首要原則是保證布線的布通率，移動(dòng)器件時(shí)注意飛線的連接，把有連線關(guān)系的器件放在一起b.數(shù)字器件和模擬器件要分開(kāi)，盡量遠(yuǎn)離c.去耦電容盡量靠近器件的VCC d.放置器件時(shí)要考慮以后的焊接，不要太密集e.多使用軟件提供的Array和Union功能，提高布局的效率2.4布線布線的方式也有兩種，手工布線和自動(dòng)布線。PowerPCB提供的手工布線功能十分強(qiáng)大，包括自動(dòng)推擠、在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)，自動(dòng)布線由Specctra的布線引擎進(jìn)行，通常這兩種方法配合使用，常用的步驟是手工—自動(dòng)—手工。

2.4.1手工布線1.自動(dòng)布線前，先用手工布一些重要的網(wǎng)絡(luò)，比如高頻時(shí)鐘、主電源等，這些網(wǎng)絡(luò)往往對(duì)走線距離、線寬、線間距、屏蔽等有特殊的要求;另外一些特殊封裝，如BGA，自動(dòng)布線很難布得有規(guī)則，也要用手工布線。

2.自動(dòng)布線以后，還要用手工布線對(duì)PCB的走線進(jìn)行調(diào)整。

2.4.2自動(dòng)布線手工布線結(jié)束以后，剩下的網(wǎng)絡(luò)就交給自動(dòng)布線器來(lái)自布。選擇Tools->SPECCTRA，啟動(dòng)Specctra布線器的接口，設(shè)置好DO文件，按Continue就啟動(dòng)了Specctra布線器自動(dòng)布線，結(jié)束后如果布通率為100%，那么就可以進(jìn)行手工調(diào)整布線了;如果不到100%，說(shuō)明布局或手工布線有問(wèn)題，需要調(diào)整布局或手工布線，直至全部布通為止。

2.4.3注意事項(xiàng)a.電源線和地線盡量加粗b.去耦電容盡量與VCC直接連接c.設(shè)置Specctra的DO文件時(shí)，首先添加Protect all wires命令，保護(hù)手工布的線不被自動(dòng)布線器重布d.如果有混合電源層，應(yīng)該將該層定義為Split/mixed Plane，在布線之前將其分割，布完線之后，使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅e.將所有的器件管腳設(shè)置為熱焊盤方式，做法是將Filter設(shè)為Pins，選中所有的管腳，修改屬性，在Thermal選項(xiàng)前打勾f.手動(dòng)布線時(shí)把DRC選項(xiàng)打開(kāi)，使用動(dòng)態(tài)布線(Dynamic Route)

2.5檢查檢查的項(xiàng)目有間距(Clearance)、連接性(Connectivity)、高速規(guī)則(High Speed)和電源層(Plane)，這些項(xiàng)目可以選擇Tools->Verify Design進(jìn)行。如果設(shè)置了高速規(guī)則，必須檢查，否則可以跳過(guò)這一項(xiàng)。檢查出錯(cuò)誤，必須修改布局和布線。

注意：有些錯(cuò)誤可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò);另外每次修改過(guò)走線和過(guò)孔之后，都要重新覆銅一次。

2.6復(fù)查復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”，內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則，層定義、線寬、間距、焊盤、過(guò)孔設(shè)置;還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理性，電源、地線網(wǎng)絡(luò)的走線，高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。復(fù)查不合格，設(shè)計(jì)者要修改布局和布線，合格之后，復(fù)查者和設(shè)計(jì)者分別簽字。

2.7設(shè)計(jì)輸出PCB設(shè)計(jì)可以輸出到打印機(jī)或輸出光繪文件。打印機(jī)可以把PCB分層打印，便于設(shè)計(jì)者和復(fù)查者檢查;光繪文件交給制板廠家，生產(chǎn)印制板。光繪文件的輸出十分重要，關(guān)系到這次設(shè)計(jì)的成敗，下面將著重說(shuō)明輸出光繪文件的注意事項(xiàng)。

a.需要輸出的層有布線層(包括頂層、底層、中間布線層)、電源層(包括VCC層和GND層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊)，另外還要生成鉆孔文件(NC Drill)

b.如果電源層設(shè)置為Split/Mixed，那么在Add document.口的document.選擇Routing，并且每次輸出光繪文件之前，都要對(duì)PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅;如果設(shè)置為CAM Plane，則選擇Plane，在設(shè)置Layer項(xiàng)的時(shí)候，要把Layer25加上，在Layer25層中選擇Pads和Viasc.在設(shè)備設(shè)置窗口(按Device Setup)，將Aperture的值改為199 d.在設(shè)置每層的Layer時(shí)，將Board Outline選上e.設(shè)置絲印層的Layer時(shí)，不要選擇Part Type，選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line f.設(shè)置阻焊層的Layer時(shí)，選擇過(guò)孔表示過(guò)孔上不加阻焊，不選過(guò)孔表示家阻焊，視具體情況確定g.生成鉆孔文件時(shí)，使用PowerPCB的缺省設(shè)置，不要作任何改動(dòng)h.所有光繪文件輸出以后，用CAM350打開(kāi)并打印，由設(shè)計(jì)者和復(fù)查者根據(jù)“PCB檢查表”檢查過(guò)孔(via)是多層PCB的重要組成部分之一，鉆孔的費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用的30%到40%.簡(jiǎn)單的說(shuō)來(lái)，PCB上的每一個(gè)孔都可以稱之為過(guò)孔。從作用上看，過(guò)孔可以分成兩類：一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來(lái)說(shuō)，這些過(guò)孔一般又分為三類，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于表層線路和下面的內(nèi)層線路的連接，孔的深度通常不超過(guò)一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內(nèi)層的連接孔，它不會(huì)延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內(nèi)層，層壓前利用通孔成型工藝完成，在過(guò)孔形成過(guò)程中可能還會(huì)重疊做好幾個(gè)內(nèi)層。第三種稱為通孔，這種孔穿過(guò)整個(gè)線路板，可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實(shí)現(xiàn)，成本較低，所以絕大部分印刷電路板均使用它，而不用另外兩種過(guò)孔。以下所說(shuō)的過(guò)孔，沒(méi)有特殊說(shuō)明的，均作為通孔考慮。

從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，一個(gè)過(guò)孔主要由兩個(gè)部分組成，一是中間的鉆孔(drill hole)，二是鉆孔周圍的焊盤區(qū)，見(jiàn)下圖。這兩部分的尺寸大小決定了過(guò)孔的大小。很顯然，在高速，高密度的PCB設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者總是希望過(guò)孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線空間，此外，過(guò)孔越小，其自身的寄生電容也越小，更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時(shí)帶來(lái)了成本的增加，而且過(guò)孔的尺寸不可能無(wú)限制的減小，它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術(shù)的限制：孔越小，鉆孔需花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)，也越容易偏離中心位置;且當(dāng)孔的深度超過(guò)鉆孔直徑的6倍時(shí)，就無(wú)法保證孔壁能均勻鍍銅。比如，現(xiàn)在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右，所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達(dá)到8Mil.二、過(guò)孔的寄生電容過(guò)孔本身存在著對(duì)地的寄生電容，如果已知過(guò)孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2，過(guò)孔焊盤的直徑為D1，PCB板的厚度為T，板基材介電常數(shù)為ε，則過(guò)孔的寄生電容大小近似于：C=1.41εTD1/(D2-D1)

過(guò)孔的寄生電容會(huì)給電路造成的主要影響是延長(zhǎng)了信號(hào)的上升時(shí)間，降低了電路的速度。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于一塊厚度為50Mil的PCB板，如果使用內(nèi)徑為10Mil，焊盤直徑為20Mil的過(guò)孔，焊盤與地鋪銅區(qū)的距離為32Mil，則我們可以通過(guò)上面的公式近似算出過(guò)孔的寄生電容大致是：C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF，這部分電容引起的上升時(shí)間變化量為：T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps.從這些數(shù)值可以看出，盡管單個(gè)過(guò)孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過(guò)孔進(jìn)行層間的切換，設(shè)計(jì)者還是要慎重考慮的。

三、過(guò)孔的寄生電感同樣，過(guò)孔存在寄生電容的同時(shí)也存在著寄生電感，在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，過(guò)孔的寄生電感帶來(lái)的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn)，減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來(lái)簡(jiǎn)單地計(jì)算一個(gè)過(guò)孔近似的寄生電感：L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指過(guò)孔的電感，h是過(guò)孔的長(zhǎng)度，d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出，過(guò)孔的直徑對(duì)電感的影響較小，而對(duì)電感影響最大的是過(guò)孔的長(zhǎng)度。仍然采用上面的例子，可以計(jì)算出過(guò)孔的電感為：L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH.如果信號(hào)的上升時(shí)間是1ns，那么其等效阻抗大小為：XL=πL/T10-90=3.19Ω。這樣的阻抗在有高頻電流的通過(guò)已經(jīng)不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過(guò)兩個(gè)過(guò)孔，這樣過(guò)孔的寄生電感就會(huì)成倍增加。