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手術(shù)很重要，術(shù)后恢復也必不可少!各種PCB布線(xiàn)完成之后，就ok了嗎?很顯然，不是!PCB布線(xiàn)后檢查工作也很必須，那么如何對PCB設計中布線(xiàn)進(jìn)行檢查，為后來(lái)的PCB設計、電路設計鋪好“路”呢?本文會(huì )從PCB設計中的各種特性來(lái)教你如何完成PCB布線(xiàn)后的檢查工作，做好最后的把關(guān)工作! 在講解PCB布線(xiàn)完成后的檢查工作之前，先為大家介紹三種PCB的特殊走線(xiàn)技巧。將從直角走線(xiàn)，差分走線(xiàn)，蛇形線(xiàn)三個(gè)方面來(lái)闡述PCB LAYOUT的走線(xiàn)： 一、直角走線(xiàn)(三個(gè)方面) 直角走線(xiàn)的對信號的影響就是主要體現在三個(gè)方面：一是拐角可以等效為傳輸線(xiàn)上的容性負載，減緩上升時(shí)間;二是阻抗不連續會(huì )造成信號的反射;三是直角尖端產(chǎn)生的EMI，到10GHz以上的RF設計領(lǐng)域，這些小小的直角都可能成為高速問(wèn)題的重點(diǎn)對象。 二、差分走線(xiàn)(“等長(cháng)、等距、參考平面”) 何為差分信號(Differential Signal)?通俗地說(shuō)就是驅動(dòng)端發(fā)送兩個(gè)等值、反相的信號，接收端通過(guò)比較這兩個(gè)電壓的差值來(lái)判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線(xiàn)就稱(chēng)為差分走線(xiàn)。差分信號和普通的單端信號走線(xiàn)相比，最明顯的優(yōu)勢體現在以下三方面： 1、抗干擾能力強，因為兩根差分走線(xiàn)之間的耦合很好，當外界存在噪聲干擾時(shí)，幾乎是同時(shí)被耦合到兩條線(xiàn)上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可被完全抵消。 2、能有效抑制EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場(chǎng)可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。 3、時(shí)序定位精確，由于差分信號的開(kāi)關(guān)變化是位于兩個(gè)信號的交點(diǎn)，而不像普通單端信號依靠高低兩個(gè)閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時(shí)序上的誤差，同時(shí)也更適合于低幅度信號的電路。目前流行的LVDS(low voltage differential signaling)就是指這種小振幅差分信號技術(shù)。 三、蛇形線(xiàn)(調節延時(shí)) 蛇形線(xiàn)是Layout中經(jīng)常使用的一類(lèi)走線(xiàn)方式。其主要目的就是為了調節延時(shí)，滿(mǎn)足系統時(shí)序設計要求。其中最關(guān)鍵的兩個(gè)參數就是平行耦合長(cháng)度(Lp)和耦合距離(S)，很明顯，信號在蛇形走線(xiàn)上傳輸時(shí)，相互平行的線(xiàn)段之間會(huì )發(fā)生耦合，呈差模形式，S越小，Lp越大，則耦合程度也越大�？赡軙�(huì )導致傳輸延時(shí)減小，以及由于串擾而大大降低信號的質(zhì)量，其機理可以參考對共模和差模串擾的分析。下面是給Layout工程師處理蛇形線(xiàn)時(shí)的幾點(diǎn)建議： 1、盡量增加平行線(xiàn)段的距離(S)，至少大于3H，H指信號走線(xiàn)到參考平面的距離。通俗的說(shuō)就是繞大彎走線(xiàn)，只要S足夠大，就幾乎能完全避免相互的耦合效應。 2、減小耦合長(cháng)度Lp，當兩倍的Lp延時(shí)接近或超過(guò)信號上升時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生的串擾將達到飽和。 3、帶狀線(xiàn)(Strip-Line)或者埋式微帶線(xiàn)(Embedded Micro-strip)的蛇形線(xiàn)引起的信號傳輸延時(shí)小于微帶走線(xiàn)(Micro-strip)。理論上，帶狀線(xiàn)不會(huì )因為差模串擾影響傳輸速率。 4、高速以及對時(shí)序要求較為嚴格的信號線(xiàn)，盡量不要走蛇形線(xiàn)，尤其不能在小范圍內蜿蜒走線(xiàn)。 5、可以經(jīng)常采用任意角度的蛇形走線(xiàn)，能有效的減少相互間的耦合。 6、高速PCB設計中，蛇形線(xiàn)沒(méi)有所謂濾波或抗干擾的能力，只可能降低信號質(zhì)量，所以只作時(shí)序匹配之用而無(wú)其它目的。 7、有時(shí)可以考慮螺旋走線(xiàn)的方式進(jìn)行繞線(xiàn)，仿真表明，其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線(xiàn)。 手術(shù)很重要，術(shù)后恢復也必不可少!講完了PCB布線(xiàn)，那么布完線(xiàn)就完事了嗎?很顯然，不是!PCB布線(xiàn)后檢查工作也很必須，那么如何對PCB設計中布線(xiàn)進(jìn)行檢查，為后來(lái)設計鋪好路呢?請看下文! 通用PCB設計圖檢查項目 1)電路分析了沒(méi)有?為了平滑信號電路劃分成基本單元沒(méi)有? 2)電路允許采用短的或隔離開(kāi)的關(guān)鍵引線(xiàn)嗎? 3)必須屏蔽的地方，有效地屏蔽了嗎? 4)充分利用了基本網(wǎng)格圖形沒(méi)有? 5)印制電路板的尺寸是否為最佳尺寸? 6)是否盡可能使用選擇的導線(xiàn)寬度和間距? 7)是否采用了優(yōu)選的焊盤(pán)尺寸和孔的尺寸? 8)照相底版和簡(jiǎn)圖是否合適? 9)使用的跨接線(xiàn)是否最少?跨接線(xiàn)要穿過(guò)元件和附件嗎? l0)裝配后字母看得見(jiàn)嗎?其尺寸和型號正確嗎? 11)為了防止起泡，大面積的銅箔開(kāi)窗口了沒(méi)有? 12)有工具定位孔嗎? PCB電氣特性檢查項目： 1)是否分析了導線(xiàn)電阻、電感、電容的影響?尤其是對關(guān)鍵的壓降相接地的影析了嗎? 2)導線(xiàn)附件的間距和形狀是否符合絕緣要求? 3)在關(guān)鍵之處是否控制和規定了絕緣電阻值? 4)是否充分識別了極性? 5)從幾何學(xué)的角度衡量了導線(xiàn)間距對泄漏電阻、電壓的影向嗎? 6)改變表面涂覆層的介質(zhì)經(jīng)過(guò)鑒定了嗎? PCB物理特性檢查項目： 1)所有焊盤(pán)及其位置是否適合總裝? 2)裝配好的印制電路板是否能滿(mǎn)足沖擊和振功條件? 3)規定的標準元件的間距是多大? 4)安裝不牢固的元件或較重的部件固定好了嗎? 5)發(fā)熱元件散熱冷卻正確嗎?或者與印制電路板和其它熱敏元件隔離了嗎? 6)分壓器和其它多引線(xiàn)元件定位正確嗎? 7)元件安排和定向便于檢查嗎? 8)是否消除了印制電路板上和整個(gè)印制電路板組裝件上的所有可能產(chǎn)生的干擾? 9)定位孔的尺寸是否正確? 10)公差是否完全及合理? 11)控制和簽定過(guò)所有涂覆層的物理特性沒(méi)有? 12)孔和引線(xiàn)直徑比是否公能接受的范圍內? PCB機械設計因素： 雖然印制電路板采取機械方法支撐元件，但它不能作為整個(gè)設備的結構件來(lái)使用。在印制版的邊沿部分，至少每隔5英寸進(jìn)行一定的文撐。選擇和設計印制電路板必須考慮的因素如下; 1)印制電路板的結構——尺寸和形狀。 2)需要的機械附件和插頭(座)的類(lèi)型。 3)電路與其它電路及環(huán)境條件的適應性。 4)根據一些因素，例如受熱和灰塵來(lái)考慮垂直或水平安裝印制電路板。 5)需要特別注意的一些環(huán)境因素，例如散熱、通風(fēng)、沖擊、振動(dòng)、濕度�；覊m、鹽霧以及輻射線(xiàn)。 6)支撐的程度。 7)保持和固定。 8)容易取下來(lái)。 PCB印制電路板的安裝要求： 至少應該在印制電路板三個(gè)邊沿邊緣1英寸的范圍內支撐。根據實(shí)踐經(jīng)驗，厚度為0.031——0.062英寸的印制電路板支撐點(diǎn)的間距至少應為4英寸;厚度大于0.093英寸的印制電路板，其支撐點(diǎn)的間距至少應為5英寸。采取這一措施可提高印制電路板的剛性，并破壞印制電路板可能出現的諧振。 某種印制電路板通常要在考慮下列因素之后，才能決定它們所采用的安裝技術(shù)。 1)印制電路板的尺寸和形狀。 2)輸入、輸出端接數。 3)可以利用的設備空間。 4)所希望的裝卸方便性。 5)安裝附件的類(lèi)型。 6)要求的散熱性。 7)要求的可屏蔽性。 8)電路的類(lèi)型及與其它電路的相互關(guān)系。 印制電路板的撥出要求： 1)不需要安裝元件的印制電路板面積。 2)插拔工具對兩印制電路板間安裝距離的影響。 3)在印制電路板設計中要專(zhuān)門(mén)準備安裝孔和槽。 4)插撥工具要放在設備中使用時(shí)，尤其是要考慮它的尺寸。 5)需要一個(gè)插拔裝置，通常用鉚釘把它永久性地固定在印制電路板組裝件上。 6)在印制電路板的安裝機架中，要求特殊設計如負載軸承凸緣。 7)所用插拔工具與印制電路板的尺寸、形狀和厚度的適應性。 8)使用插拔工具所涉及的成本，既包括工具的價(jià)錢(qián)，也包括所增加的支出。 9)為了緊固和使用插拔工具，而要求在一定程度上可進(jìn)入設備內部。 PCB機械方面的考慮： 對印制線(xiàn)路組裝件有重要影響的基材特性是：吸水性、熱膨張系數、耐熱特性、抗撓曲強度、抗沖擊強度、抗張強度、抗剪強度和硬度。 所有這些特性既影響印制電路板結構的功能，也影響印制電路板結構的生產(chǎn)率。 對于大多數應用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，印制線(xiàn)路板的介質(zhì)基襯是下述幾種基材當中的一種： 1)酚醛浸漬紙。 2)丙烯酸—聚酯浸漬無(wú)規則排列的玻璃氈。 3)環(huán)氧浸漬紙。 4)環(huán)氧浸漬玻璃布。 每種基材可以是阻燃的或是可燃的。上述1、2、3是可以沖制的。金屬化孔印制電路板最常用的材料是環(huán)氧—玻璃布，它的尺寸穩定性適合 于高密度線(xiàn)路使用，并且能使金屬化孔中產(chǎn)生裂紋的情況最少發(fā)生。 環(huán)氧—玻璃布層壓板的一個(gè)缺點(diǎn)是：在印制電路板的常用厚度范圍內難以沖制，由于這個(gè)原因，所有的孔通常都是鉆出來(lái)的，并采用仿型 銑作業(yè)以形成印制電路板的外形。 PCB電氣考慮： 在直流或低頻交流場(chǎng)合中，絕緣基材最重要的電氣特性是：絕緣電阻、抗電孤性和印制導線(xiàn)電阻以及擊穿強度。 而在高頻和微波場(chǎng)合中則是：介電常致、電容、耗散因素。 而在所有應用場(chǎng)合中，印制導線(xiàn)的電流負載能力都是重要的。 導線(xiàn)圖形： PCB布線(xiàn)路徑和定位 印制導線(xiàn)在規定的布線(xiàn)規則的制約下，應該走元件之間最短的路線(xiàn)。盡可能限制平行導線(xiàn)之間的耦合。良好的設計，要求布線(xiàn)的層數最少，在相應于所要求的封裝密度下，也要求采用最寬的導線(xiàn)和最大的焊盤(pán)尺寸。因為圓角和平滑的內圃角可能會(huì )避免可能產(chǎn)生的一些電氣和機械方面的問(wèn)題，所以應該避免在導線(xiàn)中出現尖角和急劇的拐角。 PCB寬度和厚度： 剛性印制電路板蝕刻的銅導線(xiàn)的載流量。對于1盎司和2盎司的導線(xiàn)，考慮到蝕刻方法和銅箔厚度的正常變化以及溫差，允許降低標稱(chēng)值的10%(以負載電流計);對于涂覆了保護層的印制電路板組裝件(基材厚度小于0.032英寸，銅箔厚度超過(guò)3盎司)則元件都降低15%;對于浸焊過(guò)的印制電路板則允許降低30%. PCB導線(xiàn)間距： 必須確定導線(xiàn)的最小間距，以消除相鄰導線(xiàn)之間的電壓擊穿或飛弧。間距是可變的，它主要取決于下列因素： 1)相鄰導線(xiàn)之間的峰值電壓。 2)大氣壓力(最大工作高度)。 3)所用涂覆層。 4)電容耦合參數。 關(guān)鍵的阻抗元件或高頻元件一般都放得很靠近，以減小關(guān)鍵的級延遲。變壓器和電感元件應該隔離，以防止耦合;電感性的信號導線(xiàn)應該成直角地正交布設;由于磁場(chǎng)運動(dòng)會(huì )產(chǎn)生任何電氣噪聲的元件應該隔離，或者進(jìn)行剛性安裝，以防止過(guò)分振動(dòng)。 PCB導線(xiàn)圖形檢查： 1)導線(xiàn)是否在不犧牲功能的前提下短而直? 2)是否遵守了導線(xiàn)寬度的限制規定? 3)在導線(xiàn)間、導線(xiàn)和安裝孔間、導線(xiàn)和焊盤(pán)間……必須保證的最小導線(xiàn)間距留出來(lái)沒(méi)有? 4)是否避免了所有導線(xiàn)(包括元件引線(xiàn))比較靠近的平行布設? 5)導線(xiàn)圖形中是否避免了銳角(90℃或小于90℃)? PCB設計項目檢查項目列表： 1.檢查原理圖的合理性及正確性; 2.檢查原理圖的元件封裝的正確性; 3.強弱電的間距，隔離區域的間距; 4.原理圖和PCB圖對應檢查，防止網(wǎng)絡(luò )表丟失; 5.元件的封裝和實(shí)物是否相符; 6.元件的放置位置是否合適： A.元件是否便于安裝與拆卸; B.對溫度敏感元件是否距發(fā)熱元件太近; C.可產(chǎn)生互感元件距離及方向是否合適; D.接插件之間的放置是否對應順暢; E.便于拔插; F.輸入輸出; G.強電弱電; H.數字模擬是否交錯; I.上風(fēng)側和下風(fēng)側元件的安排; 7.具有方向性的元件是否進(jìn)行了錯誤的翻轉而不是旋轉; 8.元件管腳的安裝孔是否合適，能否便于插入; 9.檢查每一個(gè)元件的空腳是否正常，是否為漏線(xiàn); 10.檢查同一網(wǎng)絡(luò )表在上下層布線(xiàn)是否有過(guò)孔，焊盤(pán)通過(guò)孔相連，防止斷線(xiàn)，確保線(xiàn)路的完整性; 11.檢查上下層字符放置是否正確合理，不要放上元件蓋住字符，以便于焊接或維修人員操作; 12.非常重要的上下層線(xiàn)的連接不要僅僅用直插的元件的焊盤(pán)連接，最好也用過(guò)孔連接; 13.插座中電源和信號線(xiàn)的安排要保證信號的完整性和抗干擾性; 14.注意焊盤(pán)和焊孔的比例合適; 15.各插頭盡可能放在PCB板的邊緣且便于操作; 16.查看元件標號是否與元件相符，各元件擺放盡可能朝同一方向且擺放整齊; 17.在不違反設計規則的情況下，電源和地線(xiàn)應盡可能加粗; 18.一般情況下，上層走橫線(xiàn)，下層走豎線(xiàn)，且倒角不小于90度; 19.PCB上的安裝孔大小和分布是否合適，盡可能減小PCB彎曲應力; 20.注意PCB上元件的高低分布和PCB的形狀和大小，確保方便裝配。 |
