分析PCB設計合格率及設計效率技巧

簡介：在PCB布線設計中，有一套完整的方法來提高布線率。 在這里，我們為您提供提高PCB設計的分配率和設計效率的有效技巧，不僅可以為客戶節省項目開發周期，還可以最大限度地提高設計產品的質量。

1、確定PCB的層數

電路板的尺寸和布線層數需要在設計初期確定。 如果設計需要使用高密度球柵陣列（BGA）元件，則必須考慮這些器件布線所需的最小布線層數。 布線層數和疊放方式將直接影響印制線的布線和阻抗。 板的尺寸有助于確定堆疊方式和印刷線路的寬度，以達到理想的設計效果。

多年來，人們一直認為電路板數量越少，成本就越低。 然而，還有許多其他因素影響電路板的制造成本。 近年來，多層板之間的成本差異已大大縮小。 在設計之初，最好使用更多的電路層數，并使銅層分布均勻，以避免設計接近尾聲時，少數信號不符合定義的規則和空間要求， 以便強制添加新層。 設計前仔細規劃會減少很多布線的麻煩。

2. 設計規則和限制

自動布線工具本身不知道要做什么。 為了完成路由任務，路由工具需要在正確的規則和限制下工作。 不同的信號線有不同的布線要求。 所有有特殊要求的信號線都應該進行分類，不同的設計分類也不同。 每個信號類別都應該有一個優先級。 優先級越高，規則越嚴格。 這些規則涉及印刷線的寬度、過孔的最大數量、平行度、信號線之間的相互作用以及層限制。 這些規則對接線工具的性能影響很大。 仔細考慮設計要求是成功布線的重要一步。

3. 組件布局

為了優化裝配流程，可制造性設計 (DFM) 規則對組件布局施加了限制。 如果裝配部門允許元件移動，則可以適當優化電路，以方便自動布線。 定義的規則和約束會影響布局設計。

布局時應考慮走線通道和過孔面積。 這些路徑和區域對于設計人員來說是顯而易見的，但自動布線工具一次只會考慮一個信號。 通過設置布線約束條件，設置可以布線的信號線層數，布線工具就可以完成設計者設想的布線。

4.扇出設計

在扇出設計階段，為使自動布線工具能夠連接元件引腳，表面貼裝器件的每個引腳應至少有一個過孔，以便當需要更多連接時，電路板可以進行內部連接，在線 測試（ICT）和電路再處理。

為了最大限度地發揮自動布線工具的效率，需要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，最理想的間距設置為50mil。 使用使布線直徑數量最大化的過孔類型。 在進行扇出設計時，要考慮電路在線測試的問題。 測試夾具可能很昂貴，并且通常在即將投入全面生產時訂購。 現在考慮添加節點來實現 100% 可測試性已經太晚了。

經過深思熟慮和預測，電路在線測試的設計可以在設計初期進行，并在生產過程的后期實現。 過孔扇出的類型可以根據布線路徑和電路在線測試來確定。 電源和接地也會影響布線和扇出設計。 為了減少濾波電容連接線產生的電感，過孔應盡可能靠近表面貼裝器件的引腳。 如有必要，可采用手動接線。 這可能會影響最初設想的布線路徑，甚至導致您重新考慮使用哪些過孔。 因此，必須考慮過孔與引腳電感之間的關系，并設置過孔規格的優先級。

5、手動接線及關鍵信號處理

雖然本文主要討論自動布線問題，但手動布線是現在和未來PCB設計的重要過程。 手動布線對于自動布線工具很有幫助。 無論有多少個關鍵信號，都可以先對這些信號進行接線，無論是手動還是使用自動接線工具。 通常必須仔細設計關鍵信號才能實現所需的性能。 接線完成后，相關工程師檢查這些信號接線就方便多了。 檢查通過后，修復這些線路，然后開始自動布線其余信號。

6.自動路由

對于關鍵信號的接線，接線時需要考慮控制一些電氣參數，如減小分布電感和EMC等，其他信號的接線類似。 所有EDA制造商都會提供控制這些參數的方法。 了解了自動布線工具有哪些輸入參數以及輸入參數對布線的影響后，就可以在一定程度上保證自動布線的質量。

應使用一般規則來自動路由信號。 通過設置限制條件和禁止布線區域來限制給定信號所使用的層數和過孔的數量，布線工具可以按照工程師的設計思路自動布線。 如果自動布線工具使用的層數和過孔數沒有限制，則自動布線時每層都會被使用，并且會生成很多過孔。

設置約束并應用創建的規則后，自動布線將達到與預期類似的結果。 當然，可能需要一些整理工作，并確保其他信號和網絡路由的空間。 部分設計完成后，進行修復，防止受到后期布線過程的影響。

使用相同的過程來路由其余信號。 接線的數量取決于電路的復雜程度和您定義的通用規則的數量。 每類信號完成后，其他網絡路由的約束就會減少。 然而，許多信號接線需要人工干預。 現在的自動布線工具非常強大，通常可以完成100%的布線。 然而，當自動接線工具尚未完成所有信號接線時，就需要手動對剩余信號進行接線。