PADS Layout 的元件的布局

第10章PADS Layout的元器件的布局
PADS Layout是复杂的、高速印制电路板的设计环境。

它是一个强有力的基于形状化(shape-based)、规则驱动(rules-driven)的布局设计方案。

PADS Layout的布局可以通过自动和手工两种方式来进行。

本章将从布局规则开始，对如何利用PADS2007软件实现元件布局进行详细的介绍，使读者对手动布局和自动布局有一个比较全面的了解。

10.1 布局规则介绍
在PCB设计中，PCB布局是指对电子元器件在印刷电路上如何规划及放置的过程，它包括规划和放置两个阶段。

合理的布局是PCB设计成功的第一步，布局结果的好坏将直接影响到布线的效果和可制造性。

不恰当的布局可能导致整个设计的失败或生产效率降低。

在PCB设计中，关于如何合理布局应当考虑PCB的可制性、合理布线的要求、某种电子产品独有的特性等。

10.1.1 PCB的可制造性与布局设计
PCB的可制造性是说设计出的PCB要符合电子产品的生产条件。

如果是试验产品或者生产量不大需要手工生产，可以较少考虑；如果需要大批量生产，需要上生产线生产的产品，则PCB布局就要做周密的规划。

需要考虑贴片机、插件机的工艺要求及生产中不同的焊接方式对布局的要求，严格遵照生产工艺的要求，这是设计批量生产的PCB应当首先考虑的。

当采用波峰焊时，应尽量保证元器件的两端焊点同时接触焊料波峰。

当尺寸相差较大的片状元器件相邻排列，且间距很小时，较小的元器件在波峰焊时应排列在前面，先进入焊料池。

还应避免尺寸较大的元器件遮蔽其后尺寸较小的元器件，造成漏焊。

板上不向组件相邻焊盘图形之间的最小间距应在1mm以上。

元器件在PCB板上的排向，原则上是随元器件类型的改变而变化，即同类元器件尽可能按相同的方向排列，以便元器件的贴装、焊接和检测。

布局时，DIP封装的汇摆放的方向必须与过锡炉的方向垂直，不可平行，如图10-1所示。

如果布局上有困难，可允许水平放置IC(SOP封装的IC摆放方向与DIP相反)。

SOL
正确错误
图10-1 DIP封装与IC摆放的方向与过锡炉的方向垂直
第10章PADS Layout的元器件的布局
第10章PADS Layout的元器件的布局
，在主工具栏的下方弹出绘图工具栏,如图10-2所示。

图10-2 绘图工具栏
利用绘图工具栏可以进行建立2D线、板子边框、各种字符、铜皮/覆铜、切割区和禁止区等设计。

下面对各绘图按钮的功能做简要介绍。

2D线：建立2D连线，用来表示如箭头标记、元件外框等没有电气性能的符号。

剪裁铜线：从铺设好的实心铜皮剪切出各种图形的铜皮。

禁止灌铜：设置灌铜区域中的禁止灌铜区。

禁止区：对于某一设置的区域进行控制，如高度控制、禁止在这一区域布线、覆铜等。

灌注：灌注需要覆铜的区域。

分割区：建立混合分割层中各分割区域。

自动划分：在混合分割层中自动划分各区域。

增加标签：为元器件、跳线增加关于型号、设计参数等的标签、标注。

选项：打开参数对话框，定义各种参数。

下面利用PADS Layout自带的preview.pcb为例，介绍板框的画法。

如图10-3所示是布线后的PCB设计图，如图10-4所示是preview.pcb的PCB板框图。

第10章PADS Layout的元器件的布局
，可以在弹出的对话框中设置倒角的大小及形状。

倒角的形状有对角线（Diagonal）、弧形（Arc）两种形状，修改比率
（Ratio）、角度（Angle）文本框中的数值，设置倒角的大小。

如图10-9所示。

图10-9 倒角设置对话框。

(2)在工作区单击鼠标右键，在弹出菜
单中选择需要的图型类型，如多边
形（Polygon）、圆形（Circle）等。

(3)在工作区中绘制一个封闭的图形，
作为禁止区，PADS Layout设计系统
将弹出Add Drafting对话框，如图
10-11所示。

图10-11 Add Drafting对话框
第10章PADS Layout的元器件的布局
，完成禁止区的绘制。

如果需要绘制另一个禁止区，则重复以上步骤即可。

10.2 手工布局
PADS Layout中具很强的自动布局功能，但对于不少设计，自动布局效果可能并不理想，不符合设计者的意愿，这就需要手工布局，下面介绍手工布局的步骤。

一、布局前的准备
在应用PADS Layout开始布局前，进行相关的布局参数的设置是十分必要的，如设计栅格、显示栅格、PCB板的某些局部区域高度控制、高频电路中重要网络的标志等，这些参数的设置对于布局设计来说十分必要。

(1)PCB板的某些局部区域高度控制。

在PCB设计中，进行元件布局时不仅要考虑元件的电气特性、布通率等，还要考虑元件及PCB板的3D特性。

有时设计的PCB需要考虑到PCB封闭到某种机箱里面，这样不恰当的放置元器件，可能影响产品的生产，从而导致PCB设计的失败。

例如，如果设计的PCB，加上元器件最后需要装一个圆柱体的壳子中时，必须考虑PCB的3D特性。

要使PCB板的两边适合放置高度不高的元器件，PCB板的中间适合放置个体比较高的元件。

在PADS Layout设计中，对某一区域元件高度进行限定，可通过规划禁止区来进行，在禁止区内设置可以放置的零件高度。

(2)PCB设计中重要网络的标志。

在PCB设计中，对于一些重要的网络，如高频电路中的高频网络、关键信号网络等，应用不同的颜色来进行标志，这在布局、布线设计中起到很好的警示作用。

网络色彩设置步骤如下：
1.首先执行View→Nets菜单命令，弹出“View Nets”对话框，如图10-12所
示。

，PADS Layout系统自动将所有的元件归类放在板框外.如图10-14所示
图10-13 View Unroutes Details选项组图10-14 PADS Layout 对话框
三、元件放置顺序
元件在板周围散开后，设计者就要考虑先放置什么元器件，后放置什么元器件。

不同的PCB设计有不同的放置顺序，但一般情况下按下列顺序放置。

(1)位置固定的元件。

就是说那些元器件在板框中的位置是固定的，有的要求是
十分精确的，如与外部连接的电源、信号接插件等。

第10章PADS Layout的元器件的布局
，弹出设计工具栏，如图10-15所示。

图10-15 设计工具栏
设计工具栏中包括布局工具和布线工具，本章介绍的布局将使用以下工具:
移动:移动元器件。

旋转: 每次以旋转90度角逆时针方向旋转元器件。

位置交换: 交换两个元器件的位置。

查看簇:建立或修改簇。

(1)单个元件的放置。

下面以PADS Layout设计系统自带的preview.pcb中D1元件的放置为例，说明单个元器件放置的步骤，D1位置如图10-16中橙色圆框所示。

图10-16 preview.pcb中D1元件的位置
A
单击鼠标右键在弹出菜单中选择Move命令；
按Ctrl+E组合键。

随着设计者对PADS Layout设计系统的熟悉，建议应用快捷键以提高设计效率。

当完成上面三种操作的任意一种后，元件D1贴在鼠标指针上，随鼠标的运动而移动，移动到需要位置，单击鼠标完成移动操作。

4.转动元件。

D1元件放置由于不是水平和垂直的，而是倾斜的，因此需要转
动。

选择D1，单击设计工具栏中的转动（Spin）按钮
5xy组合操作。

删除一个元件组合的操作步骤：
1.选择要删除的元件组合，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Break，如图10-
19所示。

图10-19 删除一个元件组合对话框
5删除一个元件组合。

删除所有的元件组合
选择设计中的任意一个元件组合，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Break
All Unions命令，如图10-20所示，单击按钮
，绘制在自动布局时不可以放置元器件的区域。

(5)使用旋转和翻转功能，调整需要以某个角度放置或保留在设计底部上的元器
件。

二、自动布局
执行Tools→Cluster Placement菜单命令，弹出“Cluster Placement”对话框，如图10-24所示。

图10-24 Cluster Placement对话框
，继续单击Build Clusters按钮下的按钮
建立该簇，如图10-26所示。

图10-26 luster name definition对话框
3.建立簇后，簇的元件被擦除，并被一个圆圈代替，这个圆圈代表簇。

(3)增加一个元件到簇。

1.执行Tools/Cluster Manager菜单命令，弹出“Cluster Manager”对话框，如图
10-27所示。

图10-27 Cluster Manager对话框
•Name（名字）：显示被选择（高亮）的簇或单元的名字。

在Name文本框中输入一个新的名字，并单击右边的Rename（重新命名）按钮，就可以重新定义该簇的名字。

•Top Level：在Top Level下有两个列表框,通过两个列表框中的任意一个列表，设计者可以查看设计中的所有簇、单元和元件。

列表中前缀为CLU的表示是簇，前缀为UNI表示是单元，前缀为com的表示是元件。

•Move（移动）：通过move下的两个按钮边可以从当前簇、单元中增加或删除簇、单元或元件。

•Find（查找）：查找一个簇、单元或元件的位置。

2.在一个列表框中双击需要加入元件的簇，或选择该簇，单击Expand按钮，列
表框标题显示该簇的名字，列表框内显示该簇的所有元件。

3.在另一个列表框中，选择需要加入的元件。

5删除所有的簇。

图10-28 删除簇对话框
Place Clusters（簇布局）
自动地把簇布置在板框内适当的位置，实际上不移动与它们关联的元件。

单击
Place Clusters（簇布局）下的Setup按钮，打开Place Clusters Setup（弹出簇布
局设置）对话框，如图10-29所示，在Place Clusters Setup对话框中，设置相
关参数来定制Place Clusters（簇布局），如基于设计连接性及长度最短化来放
置簇等。

图10-29 Place Clusters Setup对话框
•Place Parts Rules（放置元件规则）：这一部分与簇布局中类似。

•Board Outline Clearance（板框空间）：确定簇在板框里面展开多少。

•Auto：默认值为75%。

•Manual：根据设计者需要填入自定义的值。

注意
放置元件的规则与簇布局和元件布局设置是共享的。

•Efforts：调整窗口下半部分的选项。