布局的DFM要求

 

1 已確定優(yōu)選工藝路線，所有器件已放置板面。

 

2 坐標原點為板框左、下延伸線交點，或者左下邊插座的左下焊盤。

 

3 PCB實際尺寸、定位器件位置等與工藝結構要素圖吻合，有限制器件高度要求的區(qū)域的器件布局滿足結構要素圖要求。

 

4 撥碼開關、復位器件，指示燈等位置合適，拉手條與其周圍器件不產生位置干涉。

 

5 板外框平滑弧度197mil，或者按結構尺寸圖設計。

 

6 普通板有200mil工藝邊；背板左右兩邊留有工藝邊大于400mil，上下兩邊留有工藝邊大于680mil。 器件擺放與開窗位置不沖突。

 

7 各種需加的附加孔（ICT定位孔125mil、拉手條孔、橢圓孔及光纖支架孔）無遺漏，且設置正確。

 

8 過波峰焊加工的器件pin間距、器件方向、器件間距、器件庫等考慮到波峰焊加工的要求。

 

9 器件布局間距符合裝配要求：表面貼裝器件大于20mil、IC大于80mil、BGA大于200mil。

 

10 壓接件在元件面距高于它的器件大于120mil，焊接面壓接件貫通區(qū)域無任何器件。

 

11 高器件之間無矮小器件，且高度大于10mm的器件之間5mm內未放置貼片器件和矮、小的插裝器件。

 

12 極性器件有極性絲印標識。同類型有極性插裝元器件X、Y向各自方向相同。

 

13 所有器件有明確標識，沒有P*，REF等不明確標識。

 

14 含貼片器件的面有3個定位光標，呈"L"狀放置。定位光標中心離板邊緣距離大于240mil。

 

15 如需做拼板處理，布局考慮到便于拼版，便于PCB加工與裝配。

 

16 有缺口的板邊（異形邊）應使用銑槽和郵票孔的方式補齊。郵票孔為非金屬化空，一般為直徑40mil，邊緣距16mil。

 

17 用于調試的測試點在原理圖中已增加，布局中位置擺放合適。

 

 

18 發(fā)熱元件及外殼裸露器件不緊鄰導線和熱敏元件，其他器件也應適當遠離。

 

19 散熱器放置考慮到對流問題，散熱器投影區(qū)域內無高器件干涉，并用絲印在安裝面做了范圍標示。

 

20 布局考慮到散熱通道的合理順暢。

 

21 電解電容適當離開高熱器件。

 

22 考慮到大功率器件和扣板下器件的散熱問題。

 

 

23 始端匹配靠近發(fā)端器件，終端匹配靠近接收端器件。

 

24 退耦電容靠近相關器件放置

 

25 晶體、晶振及時鐘驅動芯片等靠近相關器件放置。

 

26 高速與低速，數字與模擬按模塊分開布局。

 

27 根據分析仿真結果或已有經驗確定總線的拓撲結構，確保滿足系統(tǒng)要求。

 

28 若為改板設計，結合測試報告中反映的信號完整性問題進行仿真并給出解決方案。

 

29 對同步時鐘總線系統(tǒng)的布局滿足時序要求。

 

 

30 電感、繼電器和變壓器等易發(fā)生磁場耦合的感性器件不相互靠近放置。 有多個電感線圈時，方向垂直，不耦合。

 

31 為避免單板焊接面器件與相鄰單板間發(fā)生電磁干擾，單板焊接面不放置敏感器件和強輻射器件。

 

32 接口器件靠近板邊放置，已采取適當的EMC防護措施（如帶屏蔽殼、電源地挖空等措施），提高設計的EMC能力。

 

33 保護電路放在接口電路附近，遵循先防護后濾波原則。 ）貼片知識課堂，用通俗的文字介紹專業(yè)貼片知識。 科技，全國首家PCB( )樣板打板，元器件代采購，及貼片的一站式服務提供者！

 

34 發(fā)射功率很大或特別敏感的器件（例如晶振、晶體等）距屏蔽體、屏蔽罩外殼500mil以上。

 

35 復位開關的復位線附近放置了一個0.1uF電容，復位器件、復位信號遠離其他強*件、信號。

 

 

37 兩信號層直接相鄰時須定義垂直布線規(guī)則。

 

38 主電源層盡可能與其對應地層相鄰，電源層滿足20H規(guī)則。

 

39 每個布線層有一個完整的參考平面。

 

40 多層板層疊、芯材（CORE）對稱，防止銅皮密度分布不均勻、介質厚度不對稱產生翹曲。

 

41 板厚不超過4.5mm，對于板厚大于2.5mm（背板大于3mm）的應已經工藝人員確認PCB加工、裝配、裝備無問題，PC卡板厚為1.6mm。

 

42 過孔的厚徑比大于10：1時得到PCB廠家確認。

 

43 光模塊的電源、地與其它電源、地分開，以減少干擾。

 

44 關鍵器件的電源、地處理滿足要求。

 

45 有阻抗控制要求時，層設置參數滿足要求。

 

 

46 電源部分的布局保證輸入輸出線的順暢、不交叉。

 

47 單板向扣板供電時，已在單板的電源出口及扣板的電源入口處，就近放置相應的濾波電路。

 

其他方面的要求

 

48 布局考慮到總體走線的順暢，主要數據流向合理。

 

49 根據布局結果調整排阻、FPGA、EPLD、總線驅動等器件的管腳分配以使布線最優(yōu)化。

 

50 布局考慮到適當增大密集走線處的空間，以避免不能布通的情況。

 

51 如采取特殊材料、特殊器件（如0.5mmBGA等）、特殊工藝，已經充分考慮到到貨期限、可加工性，且得到PCB廠家、工藝人員的確認。

 

52 扣板連接器的管腳對應關系已得到確認，以防止扣板連接器方向、方位搞反。

 

53 如有ICT測試要求，布局時考慮到ICT測試點添加的可行性，以免布線階段添加測試點困難。

 

54 含有高速光模塊時，布局優(yōu)先考慮光口收發(fā)電路。

 

55 布局完成后已提供1：1裝配圖供項目人對照器件實體核對器件封裝選擇是否正確。

 

56 開窗處已考慮內層平面成內縮，并已設置合適的禁止布線區(qū)。

 

 

以下從直角走線，差分走線，蛇形線三個方面闡述PCB LAYOUT的走線技巧：

 

一、直角走線 （三個方面）

 

直角走線的對信號的影響就是主要體現在三個方面：一是拐角可以等效為傳輸線上的容性負載，減緩上升時間；二是阻抗不連續(xù)會造成信號的反射；三是直角尖端產生的EMI，到10GHz以上的RF設計領域，這些小小的直角都可能成為高速問題的重點對象。

 

二、差分走線 （“等長、等距、參考平面”）

 

何為差分信號（Differential Signal）？通俗地說就是驅動端發(fā)送兩個等值、反相的信號，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優(yōu)勢體現在以下三方面：

 

1、抗干擾能力強，因為兩根差分走線之間的耦合很好，當外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關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、時序定位精確，由于差分信號的開關變化是位于兩個信號的交點，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時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。

 

三、蛇形線 (調節(jié)延時)

 

蛇形線是Layout中經常使用的一類走線方式。其主要目的就是為了調節(jié)延時，滿足系統(tǒng)時序設計要求。其中最關鍵的兩個參數就是平行耦合長度（Lp）和耦合距離（S），很明顯，信號在蛇形走線上傳輸時，相互平行的線段之間會發(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е聜鬏斞訒r減小，以及由于串擾而大大降低信號的質量，其機理可以參考對共模和差模串擾的分析。下面是給Layout工程師處理蛇形線時的幾點建議：

 

1、盡量增加平行線段的距離（S），至少大于3H，H指信號走線到參考平面的距離。通俗的說就是繞大彎走線，只要S足夠大，就幾乎能完全避免相互的耦合效應。

 

2、減小耦合長度Lp，當兩倍的Lp延時接近或超過信號上升時間時，產生的串擾將達到飽和。

 

3、帶狀線（Strip-Line）或者埋式微帶線（Embedded Micro-strip）的蛇形線引起的信號傳輸延時小于微帶走線（Micro-strip）。理論上，帶狀線不會因為差模串擾影響傳輸速率。

 

4、高速以及對時序要求較為嚴格的信號線，盡量不要走蛇形線，尤其不能在小范圍內蜿蜒走線。

 

5、可以經常采用任意角度的蛇形走線，能有效的減少相互間的耦合。

 

6、高速PCB設計中，蛇形線沒有所謂濾波或抗干擾的能力，只可能降低信號質量，所以只作時序匹配之用而無其它目的。

 

7、有時可以考慮螺旋走線的方式進行繞線，仿真表明，其效果要優(yōu)于正常的蛇形走線。

 

 

電磁兼容性（EMC， Electromagnetic Compatibility）是指電子設備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調、有效地進行工作的能力。電磁兼容性設計的目的是使電子設備既能抑制各種外來的干擾，使電子設備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時又能減少電子設備本身對其它電子設備的電磁干擾。印刷電路板（PCB）設計中的電磁兼容性涉及多方面因數，以下主要從三大部分加以闡述，具體選擇要綜合各方面因數。

 

一 印刷電路板整體布局及器件布置

 

1.一個產品的成功與否，一是要注重內在質量，二是兼顧整體的美觀，兩者都較完美才能認為該產品是成功的；在一個PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉，過孔要盡量少；電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3：2或4：3；4 層板比雙面板噪聲低20dB.6層板比4層板噪聲低10dB.經濟條件允許時盡量用多層板。

 

2.電路板一般分模擬電路區(qū)（怕干擾），數字電路區(qū)（怕干擾、又產生干擾），功率驅動區(qū)（干擾源），故步板時要合理地分成三區(qū)。

 

3.器件一般選擇功耗低，穩(wěn)定性好的器件，而且盡量少用高速器件。

 

4.線條有講究：有條件做寬的線決不做細；高壓及高頻線應園滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。地線應盡量寬，最好使用大面積敷銅，這對接地點問題有相當大的改善。

 

5.外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應用系統(tǒng)的干擾之外，還可能產生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達標。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。以8051單片機為例，最短指令周期1？s時，外時鐘是12MHz.而同樣速度的Motorola 單片機系統(tǒng)時鐘只需4MHz，更適合用于工控系統(tǒng)。近年來，一些生產8051兼容單片機的廠商也采用了一些新技術，在不犧牲運算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3.而Motorola 單片機在新推出的68HC08系列以及其16/32位單片機中普遍采用了內部鎖相環(huán)技術，將外部時鐘頻率降至32KHz，而內部總線速度卻提高到8MHz乃至更高。

 

6.布線要有合理的走向：如輸入/輸出，交流/直流，強/弱信號，高頻/低頻，高壓/低壓等……，它們的走向應該是呈線形的（或分離），不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線，但一般不易實現，最不利的走向是環(huán)形。對于是直流，小信號，低電壓PCB設計的要求可以低些。所以“合理”是相對的。上下層之間走線的方向基本垂直。整個板子的不想要均勻，能不擠的不要擠在一齊。

 

7.在器件布置方面與其它邏輯電路一樣，應把相互有關的器件盡量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易產生噪聲，要相互靠近些，特別是晶振下方不要走信號線。易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離邏輯電路，如有可能，應另做電路板，這一點十分重要。

 

二 地線技術SkE安規(guī)與電磁兼容網

 

1.模擬電路和數字電路在元件布局圖的設計和布線方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中，由于放大器的存在，由布線產生的極小噪聲電壓，都會引起輸出信號的嚴重失真，在數字電路中，TTL噪聲容限為0.4V～0.6V，CMOS噪聲容限為Vcc的0.3～0.45倍，故數字電路具有較強的抗干擾的能力。良好的電源和地總線方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證，相當多的干擾源是通過電源和地總線產生的，其中地線引起的噪聲干擾最大。

 

2.數字地與模擬地分開（或一點接地），地線加寬，要根據電流決定線寬，一般來說越粗越好（100mil線經約通過1到2A的電流）。地線＞電源線＞信號線是線寬的合理選擇。

 

3.電源線和地線盡可能靠近，整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布，以便使分布線電流達到均衡。

 

4.為減少線間串擾，必要時可增加印刷線條間距離，在其安插一些零伏線作為線間隔離。特別是輸入輸出信號間，

 

三 去耦、濾波、隔離三大技術

 

1.去耦、濾波、隔離是硬件抗干擾常用的三大措施。

 

2.電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好；原則上每個集成電路芯片都應布置一個0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個芯片布置一個1~10pF的但電容；對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容；

 

3.濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上，旨在讓50周的交流電順利通過，將其它高頻噪聲導入大地。低通濾波器的配置指標是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過低起不到抑制噪聲的作用，而過高的插入損耗會導致“漏電”，影響系統(tǒng)的人身安全性。高通、帶通濾波器則應根據系統(tǒng)中對信號的處理要求選擇使用。

 

4.典型的信號隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號不得進入單片機系統(tǒng)，另一方面單片機系統(tǒng)本身的噪聲也不會以傳導的方式傳播出去。屏蔽則是用來隔離空間輻射的，對噪聲特別大的部件，如開關電源，用金屬盒罩起來，可減少噪聲源對單片機系統(tǒng)的干擾。對特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正的地SkE安規(guī)與電磁兼容網。