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盛驰科技LAYOUT流程介绍及注意事项分析

一:LAYOUT的一般流程:
1、概述
    本文档的目的在于说明使用PADS的印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计的流程和一些注意事项,为一个工作组的设计人员提供设计规范,方便设计人员之间进行交流和相互检查。
2、设计流程
    PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤.
    2.1 网表输入
    网表输入有两种方法,一种是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能,选择Send Netlist,应用OLE功能,可以随时保持原理图和PCB图的一致,尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表,选择File->Import,将原理图生成的网表输入进来。
    2.2 规则设置
    如果在原理图设计阶段就已经把PCB设计规则设置好的话,就不用再进行设置这些规则了,因为输入网表时,设计规则已随网表输入进PowerPCB了。如果修改了设计规则,必须同步原理图,保证原理图和PCB的一致。除了设计规则和层定义外,还有一些规则需要设置,比如Pad Stacks,需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔,一定要加上Layer 25。
    注意:
    PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出设置已经作成缺省启动文件,名称为Default.stp,网表输入进来以后,按照设计的实际情况,把电源网络和地分配给电源层和地层,并设置其它高级规则。在所有的规则都设置好以后,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理图中的规则设置,保证原理图和PCB图的规则一致。
    2.3 元器件布局
    网表输入以后,所有的元器件都会放在工作区的零点,重叠在一起,下一步的工作就是把这些元器件分开,按照一些规则摆放整齐,即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法,手工布局和自动布局。
    2.3.1 手工布局
    a. 工具印制板的结构尺寸画出板边(Board Outline)。
    b. 将元器件分散(Disperse Components),元器件会排列在板边的周围。
    c. 把元器件一个一个地移动、旋转,放到板边以内,按照一定的规则摆放整齐。
    2.3.2 自动布局
    PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局,但对大多数的设计来说,效果并不理想,不推荐使用。
    2.3.3 注意事项
    a. 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起
    b. 数字器件和模拟器件要分开,尽量远离
    c. 去耦电容尽量靠近器件的VCC
    d. 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集
    e. 多使用软件提供的Array和Union功能,提高布局的效率
    2.4 布线
    布线的方式也有两种,手工布线和自动布线。PowerPCB提供的手工布线功能十分强大,包括自动推挤、在线设计规则检查(DRC),自动布线由Specctra的布线引擎进行,通常这两种方法配合使用,常用的步骤是手工—自动—手工。
    2.4.1 手工布线
    a. 自动布线前,先用手工布一些重要的网络,比如高频时钟、主电源等,这些网络往往对走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求;另外一些特殊封装,如BGA, 自动布线很难布得有规则,也要用手工布线。
    b. 自动布线以后,还要用手工布线对PCB的走线进行调整。
    2.4.2 自动布线
    手工布线结束以后,剩下的网络就交给自动布线器来自布。选择Tools->SPECCTRA,启动Specctra布线器的接口,设置好DO文件,按Continue就启动了Specctra布线器自动布线,结束后如果布通率为100%,那么就可以进行手工调整布线了;如果不到100%,说明布局或手工布线有问题,需要调整布局或手工布线,直至全部布通为止。
    2.4.3 注意事项
    a. 电源线和地线尽量加粗
    b. 去耦电容尽量与VCC直接连接
    c. 设置Specctra的DO文件时,首先添加Protect all wires命令,保护手工布的线不被自动布线器重布
    d. 如果有混合电源层,应该将该层定义为Split/mixed Plane,在布线之前将其分割,布完线之后,使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜
    e. 将所有的器件管脚设置为热焊盘方式,做法是将Filter设为Pins,选中所有的管脚,修改属性,在Thermal选项前打勾
    f. 手动布线时把DRC选项打开,使用动态布线(Dynamic Route)
    2.5 检查
    检查的项目有间距(Clearance)、连接性(Connectivity)、高速规则(High Speed)和电源层(Plane),这些项目可以选择Tools->Verify Design进行。如果设置了高速规则,必须检查,否则可以跳过这一项。检查出错误,必须修改布局和布线。
注意:
    有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次。
    2.6 复查
    复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置;还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等。复查不合格,设计者要修改布局和布线,合格之后,复查者和设计者分别签字。
    2.7 设计输出
    PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。打印机可以把PCB分层打印,便于设计者和复查者检查;光绘文件交给制板厂家,生产印制板。光绘文件的输出十分重要,关系到这次设计的成败,下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。
    a. 需要输出的层有布线层(包括顶层、底层、中间布线层)、电源层(包括VCC层和GND层)、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(包括顶层阻焊和底层阻焊),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)
    b. 如果电源层设置为Split/Mixed,那么在Add Document窗口的Document项选择Routing,并且每次输出光绘文件之前,都要对PCB图使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜;如果设置为CAM Plane,则选择Plane,在设置Layer项的时候,要把Layer25加上,在Layer25层中选择Pads和Vias
    c. 在设备设置窗口(按Device Setup),将Aperture的值改为199
    d. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上
    e. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line
    f. 设置阻焊层的Layer时,选择过孔表示过孔上不加阻焊,不选过孔表示家阻焊,视具体情况确定
    g. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改动
    h. 所有光绘文件输出以后,用CAM350打开并打印,由设计者和复查者根据“PCB检查表”检查
二:LAYOUT的注意事项
     1:零件排列时各部份电路尽可能排列在一起,走线尽可能短。
     2:IC地去耦电容应尽可能的靠近IC脚以增加效果。
     3:如果两条线路之间的电压差较大时需注意安全间距。
     4:要考量每条回路的电流大小,即发热状况来决定铜箔粗细。
     5:线路拐角时尽量部要有锐角,直角最好用钝角和圆弧。
     6:对高频电路而言,两条线路最好不要平行走太长,以减少分布电容的影响,一般采取顶层 底层众项的方式。
     7:高平电路须考量地线的高频阻抗,一般采用大面积接地的方式,各点就近接地,减小地线的电感份量,让各街地点的电位相近。
     8:高频电路的走线要粗而短,减小因走线太长而产生的电感及高频阻抗对电路的影响。
     9:零件排列时,一般要把同类零件排在一起,尽量整齐,对有极性的元件尽可能的方向一致,降低潜在的生产成本。
     10:对RF机种而言,电源部份的零件尽量远离接收板,以减少干扰。
     11:对TF机种而言,发射器应尽可能离PIR远一些,以减少发射时对PIR造成的干扰。

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