一、布線(xiàn)

在PCB設計中，布線(xiàn)是完成產(chǎn)品設計的重要步驟，可以說(shuō)前面的準備工作都是為它而做的，在整個(gè)PCB中，以布線(xiàn)的設計過(guò)程限定最高，技巧最細、工作量最大。

PCB布線(xiàn)有單面布線(xiàn)、雙面布線(xiàn)及多層布線(xiàn)。布線(xiàn)的方式也有兩種：自動(dòng)布線(xiàn)及交互式布線(xiàn)，在自動(dòng)布線(xiàn)之前， 可以用交互式預先對要求比較嚴格的線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn)，輸入端與輸出端的邊線(xiàn)應避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應加地線(xiàn)隔離，兩相鄰層的布線(xiàn)要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。

自動(dòng)布線(xiàn)的布通率，依賴(lài)于良好的布局，布線(xiàn)規則可以預先設定， 包括走線(xiàn)的彎曲次數、導通孔的數目、步進(jìn)的數目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線(xiàn)，快速地把短線(xiàn)連通，然后進(jìn)行迷宮式布線(xiàn)，先把要布的連線(xiàn)進(jìn)行全局的布線(xiàn)路徑優(yōu)化，它可以根據需要斷開(kāi)已布的線(xiàn)。并試著(zhù)重新再布線(xiàn)，以改進(jìn)總體效果。

對目前高密度的PCB設計已感覺(jué)到貫通孔不太適應了， 它浪費了許多寶貴的布線(xiàn)通道，為解決這一矛盾，出現了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導通孔的作用，還省出許多布線(xiàn)通道使布線(xiàn)過(guò)程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，PCB 板的設計過(guò)程是一個(gè)復雜而又簡(jiǎn)單的過(guò)程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設計人員去自已體會(huì )，才能得到其中的真諦。

1、電源、地線(xiàn)的處理

既使在整個(gè)PCB板中的布線(xiàn)完成得都很好，但由于電源、 地線(xiàn)的考慮不周到而引起的干擾，會(huì )使產(chǎn)品的性能下降，有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、地線(xiàn)的布線(xiàn)要認真對待，把電、地線(xiàn)所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

對每個(gè)從事電子產(chǎn)品設計的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線(xiàn)與電源線(xiàn)之間噪音所產(chǎn)生的原因， 現只對降低式抑制噪音作以表述：

·      眾所周知的是在電源、地線(xiàn)之間加上去耦電容。

·      盡量加寬電源、地線(xiàn)寬度，最好是地線(xiàn)比電源線(xiàn)寬，它們的關(guān)系是：地線(xiàn)＞電源線(xiàn)＞信號線(xiàn)，通常信號線(xiàn)寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細寬度可達0.05～0.07mm,電源線(xiàn)為1.2～2.5 mm
對數字電路的PCB可用寬的地導線(xiàn)組成一個(gè)回路, 即構成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用)

·      用大面積銅層作地線(xiàn)用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線(xiàn)用?；蚴亲龀啥鄬影?，電源，地線(xiàn)各占用一層。

2、數字電路與模擬電路的共地處理

現在有許多PCB不再是單一功能電路（數字或模擬電路），而是由數字電路和模擬電路混合構成的。因此在布線(xiàn)時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問(wèn)題，特別是地線(xiàn)上的噪音干擾。

數字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線(xiàn)來(lái)說(shuō)，高頻的信號線(xiàn)盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線(xiàn)來(lái)說(shuō)，整人PCB對外界只有一個(gè)結點(diǎn)，所以必須在PCB內部進(jìn)行處理數、模共地的問(wèn)題，而在板內部數字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。

數字地與模擬地有一點(diǎn)短接，請注意，只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的，這由系統設計來(lái)決定。

3、信號線(xiàn)布在電（地）層上

在多層印制板布線(xiàn)時(shí)，由于在信號線(xiàn)層沒(méi)有布完的線(xiàn)剩下已經(jīng)不多，再多加層數就會(huì )造成浪費也會(huì )給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應增加了，為解決這個(gè)矛盾，可以考慮在電（地）層上進(jìn)行布線(xiàn)。

首先應考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。

4、大面積導體中連接腿的處理

在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤(pán)與銅面滿(mǎn)接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：

·      焊接需要大功率加熱器。

·      容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤(pán)，稱(chēng)之為熱隔離（heat shield）俗稱(chēng)熱焊盤(pán)（Thermal），

這樣，可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

5、布線(xiàn)中網(wǎng)絡(luò )系統的作用

在許多CAD系統中，布線(xiàn)是依據網(wǎng)絡(luò )系統決定的。網(wǎng)格過(guò)密，通路雖然有所增加，但步進(jìn)太小，圖場(chǎng)的數據量過(guò)大，這必然對設備的存貯空間有更高的要求，同時(shí)也對象計算機類(lèi)電子產(chǎn)品的運算速度有極大的影響。

而有些通路是無(wú)效的，如被元件腿的焊盤(pán)占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過(guò)疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統來(lái)支持布線(xiàn)的進(jìn)行。

標準元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統的基礎一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6、設計規則檢查（DRC）

布線(xiàn)設計完成后，需認真檢查布線(xiàn)設計是否符合設計者所制定的規則，同時(shí)也需確認所制定的規則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個(gè)方面：

·      線(xiàn)與線(xiàn)，線(xiàn)與元件焊盤(pán)，線(xiàn)與貫通孔，元件焊盤(pán)與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

·      電源線(xiàn)和地線(xiàn)的寬度是否合適，電源與地線(xiàn)之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線(xiàn)加寬的地方。

·      對于關(guān)鍵的信號線(xiàn)是否采取了最佳措施，如長(cháng)度最短，加保護線(xiàn)，輸入線(xiàn)及輸出線(xiàn)被明顯地分開(kāi)。

·      模擬電路和數字電路部分，是否有各自獨立的地線(xiàn)。

·      后加在PCB中的圖形（如圖標、注標）是否會(huì )造成信號短路。

·      對一些不理想的線(xiàn)形進(jìn)行修改。

·      在PCB上是否加有工藝線(xiàn)？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標志是否壓在器件焊盤(pán)上，以免影響電裝質(zhì)量。

·      多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。 

7、檢查是否有銳角、阻抗不連續點(diǎn)等

1）對于高頻電流來(lái)說(shuō)，當導線(xiàn)的拐彎處呈現直角甚至銳角時(shí)，在靠近彎角的部位，磁通密度及電場(chǎng)強度都比較高，會(huì )輻射較強的電磁波，而且此處的電感量會(huì )比較大，感抗便也比鈍角或圓角要大一些。

2）對于數字電路的總線(xiàn)布線(xiàn)來(lái)說(shuō)，布線(xiàn)拐彎呈現鈍角或圓角，布線(xiàn)所占的面積比較小。在相同的線(xiàn)間距條件下，總的線(xiàn)間距所占的寬度要比直角拐彎的少0.3倍。

8、檢查3W、3H原則

1）時(shí)鐘、復位、100M以上信號以及一些關(guān)鍵的總線(xiàn)信號等與其他信號線(xiàn)布線(xiàn)必須滿(mǎn)足3W原則，同層和相鄰層無(wú)較長(cháng)平行走線(xiàn)，且鏈路上過(guò)孔盡量少。

2）高速信號的過(guò)孔數量問(wèn)題，有些器件指導書(shū)上一般對高速信號的過(guò)孔數量要求比較嚴格，咨詢(xún)互連的原則的是除了必須的管腳fanout過(guò)孔外，嚴禁在內層打多余的過(guò)孔，他們布過(guò)8G的PCIE 3.0的走線(xiàn)，也打過(guò)4個(gè)過(guò)孔，沒(méi)有問(wèn)題。

3）同層時(shí)鐘及高速信號中心距需嚴格滿(mǎn)足3H（H為走線(xiàn)層到回流平面間距）；相鄰層的信號嚴禁重疊，建議也滿(mǎn)足3H的原則，關(guān)于上述的串擾問(wèn)題，有工具可以檢查的。

二、布線(xiàn)約束

布線(xiàn)約束：層分布布線(xiàn)約束：層分布

RF單板的層疊結構

1、布線(xiàn)約束：基本要求

1）走線(xiàn)要求盡量最短，不走閉環(huán)，不走銳角直角，線(xiàn)的寬度一致，沒(méi)有浮空線(xiàn)。

2）差分信號線(xiàn)一般都是走的高速信號，其要滿(mǎn)足阻抗的對稱(chēng)性，差分線(xiàn)不能交叉走線(xiàn)，線(xiàn)長(cháng)相差不能超過(guò)100mil，差分線(xiàn)之間和單個(gè)差分線(xiàn)到地之間都要滿(mǎn)足阻抗要求。差分走線(xiàn)過(guò)孔不能超過(guò)4個(gè)，差分線(xiàn)對間的間距滿(mǎn)足3W規則。

3）一般晶振、pll濾波器件、模擬處理信號處理芯片、電感、變壓器下禁止走時(shí)鐘線(xiàn)、控制線(xiàn)、電磁敏感線(xiàn)。

4）模擬信號與數字信號，電源線(xiàn)與控制信號線(xiàn)，弱信號與其他任何信號都不能并排走線(xiàn)，應該分層（最好有地隔離）或相距較遠走線(xiàn)。如果分層相鄰層的線(xiàn)與線(xiàn)之間要交叉走線(xiàn)，不能并行走線(xiàn)。為了減少線(xiàn)間串擾，應保證線(xiàn)間距足夠大，當線(xiàn)中心間距不少于3倍線(xiàn)寬時(shí)，則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾，稱(chēng)為3W規則。如要達到98%的電場(chǎng)不互相干擾，可使用10W的間距。（注：時(shí)鐘布線(xiàn)的時(shí)候，一定要注意和數據線(xiàn)、控制信號線(xiàn)的有效隔離，距離越遠越好，盡可能不要布在同層。）

5）強輻射信號線(xiàn)（高頻、高速，尤以時(shí)鐘線(xiàn)為甚）不要靠近接口、拉手條等以防對外輻射。

6）敏感信號（主要指：弱信號、復位信號、比較器的輸入信號、AD的參考電源、鎖相環(huán)濾波信號、芯片內部的PLL電路的濾波部分。）布線(xiàn)應該盡可能短，不靠近強輻射信號，不放在板的邊緣，離外金屬框架15mm以上。長(cháng)距離走線(xiàn)時(shí)可以包地（應注意包地可能會(huì )引起阻抗變化）、內層走線(xiàn)。另外，對于ESD較弱的芯片的走線(xiàn)，建議內層走線(xiàn)，可以減弱芯片損壞的概率。

2、布線(xiàn)約束：電源

1）注意電源退耦、濾波，防止不同單元通過(guò)電源線(xiàn)產(chǎn)生干擾，電源布線(xiàn)時(shí)電源線(xiàn)之間應相互隔離。電源線(xiàn)與其它強干擾線(xiàn)（如CLK）用地線(xiàn)隔離。

2）小信號放大器的電源布線(xiàn)需要地銅皮及接地過(guò)孔隔離，避免其它EMI干擾竄入，進(jìn)而惡化本級信號質(zhì)量。

3）不同電源層在空間上要避免重疊。主要是為了減少不同電源之間的干擾，特別是一些電壓相差很大的電源之間，電源平面的重疊問(wèn)題一定要設法避免，難以避免時(shí)可考慮中間隔地層。

3、布線(xiàn)約束：電源過(guò)流能力

1）電源部分導線(xiàn)印制線(xiàn)在層間轉接的過(guò)孔數符合通過(guò)電流的要求（1A/Ф0.3mm 孔）

2）PCB的POWER部分的銅箔尺寸符合其流過(guò)的最大電流，并考慮余量（一般參考為1A/mm線(xiàn)寬）

4、布線(xiàn)約束：接地方法

1）接地線(xiàn)要短而直，減少分布電感，減小公共地阻抗所產(chǎn)生的干擾。

調整各組內濾波電容方向，縮小地回路。如圖15所示的三個(gè)濾波電容，接地偏向于相關(guān)的RF 器件方向，尤其是高頻濾波電容。

2）RF 主信號路徑上的接地器件和電源濾波電容需要接地時(shí)，為減小器件接地電感，要求就近接地。

3）有些元件的底部是接地的金屬殼，要在元件的投影區內加一些接地孔，投影區內的表面層不得布信號線(xiàn)和過(guò)孔；

4）接地線(xiàn)需要走一定的距離時(shí)，應加粗走線(xiàn)線(xiàn)寬、縮短走線(xiàn)長(cháng)度，禁止接近和超過(guò)1/4導引波長(cháng)，以防止天線(xiàn)效應導致信號輻射；

5）除特殊用途外，不得有孤立銅皮，銅皮上一定要加地線(xiàn)過(guò)孔

6）對某些敏感電路、有強烈輻射源的電路分別放在屏蔽腔內，裝配時(shí)屏蔽腔壓在PCB表面。PCB在設計時(shí)要加上“過(guò)孔屏蔽墻”，就是在PCB上與屏蔽腔壁緊貼的部位加上接地的過(guò)孔。如下圖12所示，要有兩排以上的過(guò)孔，兩排過(guò)孔相互錯開(kāi)，同一排的過(guò)孔間距在100mils左右。

5、布線(xiàn)約束：通用規則

1）PCB頂層走RF信號，RF信號下面的平面層必須是完整的接地平面，形成微帶線(xiàn)結構。如圖13所示。要保證微帶線(xiàn)的結構完整性，必須做到：同層內微帶線(xiàn)要做包地銅皮處理，建議地銅皮邊緣離微帶線(xiàn)邊緣有3H的寬度。H表示介質(zhì)層厚度。在3H范圍內，不得有其它信號過(guò)孔。禁止RF 信號走線(xiàn)跨第二層的地平面縫隙。非耦合微帶線(xiàn)間要加地銅皮，并在地銅皮上加地過(guò)孔。 

微帶線(xiàn)至屏蔽壁距離應保持為3H以上。微帶線(xiàn)不得跨第二層地平面的分割線(xiàn)。

2）要求地銅皮到信號走線(xiàn)間隔≥3H。

3）地銅皮邊緣加地線(xiàn)孔，孔間距約在100mils左右，均勻整齊排列；

4）地線(xiàn)銅皮邊緣要光滑、平整，禁止尖銳毛刺；

5）RF信號布線(xiàn)周?chē)绻嬖谄渌黂F信號線(xiàn)，就要在兩者之間輔地銅皮，并在地銅皮上間隔100mils左右加一個(gè)接地過(guò)孔，起隔離作用。

6）RF信號布線(xiàn)周?chē)绻嬖谄渌幌嚓P(guān)的非RF信號（如過(guò)路電源線(xiàn)），要在兩者間輔地銅皮，并每隔100mils左右加一個(gè)接地過(guò)孔。

7）RF信號過(guò)孔與內層的其它布線(xiàn)靠近，如左圖所示的過(guò)路電源線(xiàn)靠近了RF信號過(guò)孔，電源線(xiàn)上的EMI 干擾會(huì )竄入RF布線(xiàn)，所以要采用圖14右圖正確的布線(xiàn)方法，在電源線(xiàn)與RF信號過(guò)孔間輔地并加地過(guò)孔，起隔離作用。有時(shí)內層的RF信號線(xiàn)與其它有較強干擾的信號（如過(guò)路電源線(xiàn)）過(guò)孔靠近，也采用同樣的方法輔地并加地過(guò)孔。

8）器件安裝孔是非金屬化孔時(shí)，RF 信號布線(xiàn)要遠離器件安裝孔。需要在RF信號布線(xiàn)與安裝孔間輔進(jìn)地銅皮，并加接地過(guò)孔。