PCB设计当中 走线 的设计规范

作者: 郑振宇

上一期我们和大家分享了 “PCB设计当中 过孔 的设计规范” 这一期我们再继续来分享这篇 PCB设计当中 走线 的设计规范

1、为满足国内板厂生产工艺能力要求,常规走线线宽≥4mil(0.1016mm) (特殊情况可用3.5mil,即0.0889mm);小于这个值会极大挑战工厂生产能力,报废率提高。

2、走线不能出线任意角度走线挑战厂商生产能力,很多蚀刻铜线时候出现问题,推荐45°或135°走线,如图1-1所示。

“图1-1任意角度走线和135°走线”
图1-1任意角度走线和135°走线

3、如图1-2,同一网络不宜90°直角或锐角走线,一般是PCB布线中要求尽量避免的情况,也几乎成为衡量布线好坏的标准之一,直角走线会使传输线的线宽发生变化,造成阻抗的不连续,造成信号的反射,尖端产生EMI影响线路。

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图1-2 直角锐角走线

4、焊盘的形状一般都是规则的,如BGA的焊盘是圆形的、QFP的焊盘是长圆形的、CHIP件的焊盘是矩形的等。但实际做出的PCB,焊盘却不规则,可以说是奇形怪状。以R0402电阻封装的焊盘为例,如图1-3所示,规则焊盘出线之后,在生产时候工艺偏差,会变成实际焊盘,是原矩形焊盘的基础上加了一个小矩形焊盘组成的,不规则,出线了异形焊盘。

“图1-3焊盘的实际制作效果”
图1-3焊盘的实际制作效果

如果在0402电阻封装的两个焊盘对角分别走线,加上PCB生产精度造成的阻焊偏差(阻焊窗单边比焊盘大0.1mm),会形成如图1-4左图所示的焊盘。在这样的情况下,电阻焊接时由于焊锡表面张力的作用,会出现如图1-4右图一样的不良旋转。

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图 1-4 不良出线造成器件容易旋转

采用合理的布线方式,,焊盘连线采用关于长轴对称的扇出方式,可以比较有效地减小CHIP元件贴装后的不良旋转。如果焊盘扇出的线也关于短轴对称,还可以减小CHIP元件贴装后的漂移。如图1-5所示。

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图1-5 器件的出线

5、相邻焊盘是同网络的,不能直接连接,需要先连接处焊盘之后再进行连接,如图1-6所示,直链容易在手工焊接的时候造成连焊。

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图1-6 相邻同网络焊盘的链接方式

6、连接器管教拉线需要从焊盘中心拉出再往外走,不可出现其他的角度,避免在连接器拔插的时候把线撕裂,如图1-7所示。

“图1-7连接器的出线”
图1-7连接器的出线

7、差分走线

差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在抗干扰能力强、能有效抑制EMI、时序定位精确。 对于PCB工程师来说,最关注的还是如何确保在实际走线中能完全发挥差分走线的这些优势。也许只要是接触过Layout的人都会了解差分走线的一般要求,那就是“等长、等间距”。等长是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性,减少共模分量;等间距则主要是为了保 证两者差分阻抗一致,减少反射。

很多设计师认为保持等间距比匹配线长更重要。PCB差分走线的设计中最重要的规则就是匹配线长,其它的规则都可以根据,设计时根据实际应用进行灵活处理。如图1-8所示列出了常见差分对内线长的匹配方式。

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图1-8 常用差分对内线长匹配方式

8、 蛇形线

蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了时序匹配。设计者首先要有这样的认识:蛇形线会破坏信号质量,改变传输延时,布线时要尽量避免使用。但实际设计中,为了保证信号有足够的保持时间,或者减小同组信号之间的时间偏移,往往不得不故意进行绕线。

信号在蛇形走线上传输时,相互平行的线段之间会发生耦合,呈差模形式,S越小,则耦合程度也越大。可能会导致传输延时减小,以及由于串扰而大大降低信号的质量。

所以我们在走差分线的时候应该注意尽量增加平行线段的距离(S),至少大于3W,W是指走线的线宽,只要S足够大,就几乎能完全避免相互的耦合效应。如图1-9所示

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图1-9 蛇形走线Gap间距要求

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