PCB基础知识培训_布局布线_可生产性设计

PCB培训——基础篇

PCB的相关介绍 (1)

PCB布局布线的注意事项 (1)

PCB制板和生产的注意事项 (14)

PCB的相关介绍

PCB布局布线的注意事项

PCB走线宽度与铜箔厚度、走线宽度的关系如下图所示：保守考虑，PCB布线时一般采用20mil载流0.5A的方法来设计线宽。

焊盘走线引出的方式：

测试点的连接：

相邻走线层的走线要正交走线，即使不能正交走线，斜交也比平行走线要好：避免走线开环：

避免信号不同层之间形成自环，自环将引起辐射干扰：

走线分支长度的控制：

走线长度越短越好，尤其是高频信号要注意：

走线不能是锐角或者直角，需要走135度角或者直线：

电源和地的环路尽量小；电源和地的管脚，尽量不要共用过孔。

为了防止电源线较长时，电源线上的耦合噪声直接进入负载器件，应在进入每个器件之前，先对电源去耦，且为了防止它们彼此间的相互干扰，对每个负载的电源独立去耦，并做到先滤波再进入负载

高速信号的特性阻抗必须连续：同层的走线，其宽度必须连续；不同层的走线阻抗必须连续。

地的连接：分为3种，如下图所示：

1MHz一下可考虑单点接地，大部分情况下均是采用多点接地。地管脚的连接需要注意，Trace尽可能宽，必要时可用铜箔；Trace尽可能短；多路连接效果更好。如下图所示：

走线宽度不能超过焊盘宽度。一般芯片或者排阻相邻管脚不能采用直连的方式。

避免T型走线。

3W规则：为了减少走线之间的串扰，应加大线距。当线中心距不小于3倍线宽时，可保持70%的电场不互相干扰，这就是3W规则。如果要达到98%的电场不互相干扰，可使用10W的间距。没有线距要求且板上空间宽松，走线时请时刻谨记并贯彻执行3W规则。

20H规则：电源层和地层之间的电场是变化的，在板边缘会向外辐射电磁干扰，称为边沿效应。因此需要将电源层内缩，使得电场只在接地层的范围内传到。假设电源层和地层之间的厚度为H，内缩20H可以将70%的电场限制在接地层边沿内；内缩100H，则可以将98%的电场限制在接地层边沿内。

如果有子系统的分割，如模数的分割，也应参考此规则。

映像平面以及返回路径：映像平面就是我们常说的参考平面。映像平面的主要作用是在为高频电流提供一个低阻抗的回路。每个信号都需要一条信号回路，信号回路总是选择最低阻抗的路径。这样，信号电流和回路就组成了一个环形天线，这个环形天线的面积越大则辐射越大。因此要降低辐射，就要减小回路面积。通常信号最低阻抗回路就在信号正下方的参考层沿着信号相反方向返回。这条返回路径如果和原电流完全平行，那么回路面积是最小的，但是在映像平面上，经常会有元件孔或者过孔，如果不注意，就容易造成返回路径要绕道而行，如下图所示：

要避免类似情况，有一些地方需要注意。

在封装设计时，元件孔的anti-pad大小要考虑好，如圆孔的话，anti-pad的直径要小于管脚间的中心距，为使参考层的铜箔能在元件下方延续（比如铜箔宽度大于4mil），那么anti-pad 的直径要比管脚间的中心距小至少4mil。

在走线中，过孔的放置方式也要考虑参考层的连续性。

在一些设计方案中，还会对BGA下方使用的过孔的参数进行限制，以保证信号的返回路径没有被切断，如下图所示：

Stitching vias/caps：缝合过孔与缝合电容。如果不能避免信号跨层或者换层，那么可以考虑添加一些缝合过孔或者缝合电容，为返回电流提供一个短的路径。

1.Stitching vias：用于连接两个一样的参考层（如VSS到VSS），放置时要求尽可能

靠近信号换层过孔。Stitching via为信号提供一个短的返回路径。下面所说的距离均指过孔中心距。当一对差分信号换层时，需要放置一个stitching via，比如CPU 时钟信号；当单根信号换层时，需要放置一个stitching via，比如一根单端的时钟信号；当3根单端信号换层时，需要放置一个stitching via，比如一组地址总线；

当在DIMM区域使用stitching vias时，DIMM connector的电源和地过孔不能被当作stitching vias。

2.Stitching caps：用于连接两个不同的参考层（如VSS到PWR），放置时要求尽可能

靠近信号换层过孔。Stitching cap为信号提供一个短的返回路径。下面所说的距离均指信号所跨分割的中心到缝合电容的PCB焊盘边缘的距离。当一对差分信号换层时，需要放置一个stitching cap，比如CPU时钟信号；当4根差分对信号换层时，需要放置一个stitching cap，其位置在4对差分信号的正中间；当单根信号换层时，需要放置一个stitching cap，比如一根单端的时钟信号；当3根单端信号换层时，需要放置一个stitching cap，比如一组地址总线。

3.下面是一些添加stitching vias/caps的例子。

1)换参考层（相同net）：当信号由于换层导致参考层变化（参考层网络相同，比

如同是VSS）时，使用缝合过孔连接两个参考层，为信号提供一条短的返回

路径。

2)换参考层（不同net）——相同层：使用1个0.1uF或者0.01uF的0402或者

更小封装的缝合电容。该电容距离走线跨层的分割不能超过1.27mm（50mil）。

换参考层（不同net）——不同层：当信号由于换层导致参考层变化时，使用1个0.1uF或者0.01uF的0402或者更小封装的缝合电容。该电容应尽可能靠近换层处。

时钟信号：时钟线是对EMC影响最大的因素之一。在时钟线上应少打孔，尽量避免和其他信号并行走线，且应远离一般信号线，避免对信号线的干扰。同时应避开板上的电源模块，避免干扰。应尽量避免靠近输出接口，防止高频时钟耦合到输出的cable线上并沿线发射出去。时钟芯片下方各层均不可走线，其下方顶层铺铜接地，底层一般铺设时钟芯片电源的铜箔。对于简单的单、双层板，由于没有电源层和地层，时钟走线可参考下图：