導(dǎo)電圖形布線設(shè)計(jì)

布線是按照電原理圖或邏輯圖和網(wǎng)絡(luò)表以及需要的導(dǎo)線寬度與間距，布設(shè)印制導(dǎo)線.導(dǎo)線的寬度和間距不能超出印制板可制造性要求的極限.并且應(yīng)考慮制造的公差對(duì)印制導(dǎo)線的寬度和間距的影響.布線合理與否會(huì)影響印制板的電氣性能、電磁兼容性、印制板的翹曲度和可制造性.如果是來(lái)用CAD布線.在按圖8-3的程序?qū)刖W(wǎng)絡(luò)表和元器件布局后，可以按以下要求制定詳細(xì)的布線規(guī)則再進(jìn)行布線.

1 布線層的設(shè)置和分配

在滿足使用要求的前提下，從產(chǎn)品的可靠性和可制造性考慮，選擇布線層的順序?yàn)閱螌?、雙層和多層布線，對(duì)于高頻和數(shù)字電路最好采用雙面或多層布線，并且單獨(dú)設(shè)置地線層和電源層.

隨著數(shù)字電路的廣泛應(yīng)用，電路信號(hào)的傳輸速率不斷提高，尤其是高頻信號(hào)和差分信號(hào)對(duì)導(dǎo)線的阻抗有嚴(yán)格要求，所以布線時(shí)不僅要考慮導(dǎo)線的布通率和布線的密度，更要考慮導(dǎo)線的特性阻抗而特性，阻抗不但與導(dǎo)線本身的阻抗和介質(zhì)材料有關(guān)，還與布錢層的分布有重要關(guān)系.所以布線時(shí)在確定了布線層數(shù)后，對(duì)各布線層的分配也十分重要.印制板上的印制線主要分為地線、電源線、信號(hào)線和其他輔助線等.對(duì)單面印制板，當(dāng)然所有的導(dǎo)線都要布設(shè)在同一面上，對(duì)于雙面板在低頻電路中只要考慮地線與電源線相互靠近，分布在板的一面或兩面都可以，信號(hào)線也可以分布在兩面，但應(yīng)保持兩面布線均衡.但是在高頻電路中，高頻信號(hào)線應(yīng)布設(shè)成微帶線的形式，即信號(hào)線在一面地線在另一面成鏡像布設(shè)，這有利于減小阻抗、降低輻射.

多層板布線可以專門設(shè)置接地層和電源層，更有利于高頻信號(hào)線的布設(shè).多層板采用偶數(shù)布線層，并以板厚度的中心為對(duì)稱軸使銅箔分布基本對(duì)稱，以減少成品板翹曲的可能性.以下推薦幾種多層板的導(dǎo)線層的分配方案.

(1)四層板導(dǎo)線分配。

(2) 六層板導(dǎo)線分配.

以上兩種是最佳方案，能保證信號(hào)有充分的回流面積，接地層與電源層靠近，板的體電容大，有利于電源去耦，唯一的不足是六層板有3 個(gè)地電層、信號(hào)線的布線層少了一些.如果布線密度需要很高，則要增加布線層.六層板還可以有另一種布線方案，即可以減少一個(gè)接地層，高頻信號(hào)線靠近接地層.如果有差分阻抗要求.則應(yīng)增加接地層，使每個(gè)信號(hào)線層都能靠近地線層.

該方案比上一方案多一個(gè)信號(hào)線層，中間相鄰的兩個(gè)信號(hào)層導(dǎo)線要交叉走線.以防信號(hào)串?dāng)_，高頻信號(hào)可以通過(guò)相鄰的地、電層返回.

(3) 八層板導(dǎo)線層分配.

(4)十層板導(dǎo)線層分配

在接地層上盡量減少因?yàn)榈鼐€層不夠用而將地線層分割.分割容易造成布線時(shí)出現(xiàn)信號(hào)線跨分割溝槽布線，引起電磁干擾問(wèn)題，將以上地線層分開有利于電磁兼容，不足的是增加布線層數(shù)會(huì)提高成本.但是按目前的加工技術(shù)水平. 6-10層板的成本差價(jià)不是很大，對(duì)于高可靠的印制板應(yīng)選擇最佳的性價(jià)比決定布線的層數(shù).

2. 布線順序

(1)在確定了布線層的分配后，先考慮地線層和電源層的結(jié)構(gòu)和位置.

(2)在同一布線層布線的順序是：先布設(shè)地線、然后布設(shè)電源線、最后布設(shè)信號(hào)線(先高頻后低頻).

(3)信號(hào)線的布線順序?yàn)椋耗M小信號(hào)線、對(duì)串?dāng)_特別敏感的信號(hào)線、系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線、對(duì)傳輸延遲要求很高的信號(hào)線、一般信號(hào)線、靜態(tài)電位線、輔助線.

3 布線要求

(1)電路中的環(huán)路導(dǎo)線布設(shè)應(yīng)保持最小，避免布設(shè)環(huán)路導(dǎo)線.因?yàn)榄h(huán)路導(dǎo)線容易引起電磁輻射相當(dāng)于環(huán)形天線，既能發(fā)射磁場(chǎng)又可接受空間磁場(chǎng)，電磁兼容性不好.

(2) 兩個(gè)連接盤之間的導(dǎo)線布設(shè)應(yīng)盡量短，特別是放大電路的輸入線和高頻信號(hào)導(dǎo)線要短距離布線.模擬電路的輸入線旁邊應(yīng)布設(shè)接地線屏蔽.

(3) 雙面板的兩面和多層板相鄰兩信號(hào)線層的印制導(dǎo)線，要相互垂直布設(shè)，或斜交叉、彎曲走線.以減小寄生電容.

(4) 盡量避免較長(zhǎng)距離的平行布線，兩焊盤之間導(dǎo)線的長(zhǎng)度應(yīng)符合相應(yīng)波長(zhǎng)的1/20λ的原則，以減少耦合電容和降低導(dǎo)線間的絕緣電阻.

(5)高速、高頻信號(hào)線和不同頻率的信號(hào)線，應(yīng)盡量不相互靠近和不平行布設(shè)，以免引起信號(hào)竄擾，必要時(shí)在兩信號(hào)線之間加地線隔離;對(duì)高頻信號(hào)線，應(yīng)在其一側(cè)或兩側(cè)布設(shè)接地線進(jìn)行屏蔽

(6) 導(dǎo)線的拐彎處應(yīng)為直角或鈍角，如果拐彎的角度小于90"時(shí)，導(dǎo)線拐彎處的外緣要做成圓弧形避免尖角。因?yàn)閷?dǎo)線的尖角部位在制造過(guò)程中應(yīng)力比較集中，導(dǎo)線容易起翹，在印制板加電工作時(shí)尖端容易放電使線間耐電壓降低.在高頻電路中容易產(chǎn)生RF輻射引起電磁干擾.

(7) 同一層導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)分布均勻，各導(dǎo)線層上的導(dǎo)電面積要相對(duì)均衡.以防由于金屬導(dǎo)體分布不均衡及其與基材樹脂的熱膨脹系數(shù)不同，而形成內(nèi)應(yīng)力使印制板翹曲，損壞鍍覆孔和焊接點(diǎn).

(8) 在印制導(dǎo)線與焊盤連接時(shí)，應(yīng)注重焊盤圖形的熱分布.保證焊接時(shí)能形成可靠的焊點(diǎn).通孔安裝可參照?qǐng)D8-12中1-4下邊的導(dǎo)線與焊盤的 連接方式.表面安裝印制板應(yīng)參照?qǐng)D8-12中的5、6形式.SMT用印制板上的焊盤.其導(dǎo)線應(yīng)從焊盤中部引出.焊盤與較大面積導(dǎo)電區(qū)相連接時(shí)，在焊盤與導(dǎo)線的連接處，應(yīng)采用長(zhǎng)度不小于0.64mm. 寬度不小于0.13mm的細(xì)導(dǎo)線進(jìn)行熱隔離(見圖8-12中6的下邊圖形) ，防止因?yàn)楹副P和導(dǎo)線的相連處寬窄相同時(shí)，在焊料潤(rùn)濕時(shí)由于表面張力的毛隙管現(xiàn)象.使焊盤上的焊料流失，影響焊點(diǎn)質(zhì)量.

(9) 較寬的印制導(dǎo)線上的元器件孔，必須設(shè)置焊盤(見圖8-12中2， 3的左邊圖形).以有利于鉆孔和檢驗(yàn)時(shí)容易識(shí)別孔位.并且有助于焊接時(shí)形成以元器件引線為中心的對(duì)稱圓形焊點(diǎn).

(10) 表面安裝的BGA器件的連接端了多時(shí).在器件體下面采用散出式連接盤通過(guò)器件下面的過(guò)孔將信號(hào)線從下一層引出.或者采用極細(xì)的導(dǎo)線和自由的角度從引腳的球柵陣列中找通道引出(見圖8-13).

(11)布線密度較低時(shí).應(yīng)適當(dāng)加寬導(dǎo)線的寬度和間距.在低氣壓條件下使用的印制板其導(dǎo)線間距也必須加寬.尤其是對(duì)3級(jí)高可靠的 設(shè)計(jì).印制導(dǎo)線的寬度和間距不但要滿足最小寬度和間距的要求，盡量留有一定的安全系數(shù).譬如一般的最小導(dǎo)線寬度和間距可以做到0.13mm以下，但是英國(guó)軍用規(guī)定為大于等于O.13mm (高密度互連印制板除外).

(12) 對(duì)于高頻、高速電路，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成雙面和多層印制板.雙面板的一面布設(shè)信號(hào)線，另一面可以設(shè)計(jì)成接地面，多層板中可把易受干擾的信號(hào)線布置在地線層或電源層之間或者與地層或電源層相鄰的導(dǎo)線層.

(13) 避免布設(shè)細(xì)而長(zhǎng)的印制導(dǎo)線，盡管沒(méi)有超過(guò)規(guī)定的電長(zhǎng)走線，但是也會(huì)增加高頻信號(hào)的RF輻射.

(14) 對(duì)差分電路的信號(hào)線應(yīng)單獨(dú)設(shè)置回線，回線與原信號(hào)輸入線應(yīng)盡可能靠近且平行布設(shè)，線間距可以較小，有利于磁場(chǎng)的抵消.降低信號(hào)的干擾.但是最小的間距應(yīng)大于可制造性的極限值.

(15) 時(shí)鐘電路相高頻電路傳輸導(dǎo)線是主要的騷擾源和輻射源，應(yīng)單獨(dú)布設(shè)，遠(yuǎn)離模擬電路和其他敏感電路的傳輸線.布線空間允時(shí).最好布設(shè)在大的地線面積中間，將其隔離起來(lái).在多層板中可在靠近地線層上面或在多層板的地線層與電源層中間布設(shè).

(16) 時(shí)鐘和高頻電路導(dǎo)線盡量在同一層走線，減少過(guò)孔。不允許樹樁式分路和分枝走線(見圖8-14左邊兩個(gè)圖形).因?yàn)榉致窌?huì)造成時(shí)鐘信號(hào)的衰減、反射，致使信號(hào)變形，也可能引起相位的變化.高頻信號(hào)線可以走菊花鏈形式(見圖8-14 )通過(guò)孔與其他線相連，但是同一條線上也應(yīng)盡量減少過(guò)孔.

(17) 同一條高頻信號(hào)線寬度應(yīng)均勻，避免寬一段、窄一段，這樣會(huì)造成導(dǎo)線阻抗的不連續(xù)性，設(shè)計(jì)時(shí)阻抗不易控制，容易形成電磁輻射.

(1 8) 工作時(shí)電位差比較大的元器件或印制導(dǎo)線，為防止相互影響，應(yīng)加大相互之間的距離.強(qiáng)電信號(hào)線與弱電信號(hào)線應(yīng)相互遠(yuǎn)離.

(19) 靠近板邊緣的導(dǎo)線和焊盤，應(yīng)距離印制板邊緣不小于5mm，如果需要接地線(或面)時(shí)可以靠近板的邊緣.多層印制板內(nèi)層的信號(hào)層和電源層導(dǎo)體必須離開板的邊緣，以免加工印制板外形，切削板邊殘余的金屬碎屑或毛刺時(shí)引起層間短路.

如果印制板要插入導(dǎo)軌，則導(dǎo)線距板的邊緣只要稍大于導(dǎo)軌槽深的距離以免導(dǎo)線接觸導(dǎo)軌劃傷導(dǎo)線或短路.

(20) 如果需要金屬字符應(yīng)在布線時(shí)一起設(shè)計(jì).并應(yīng)遵循導(dǎo)體最小間距的規(guī)定.