PCB Layout手把手踩坑实录:这些细节99%新手都忽略

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亲测Altium Designer 24,经历过信号线绕弯之情况,遭遇过地线乱接之情况,碰到过电源线烧板之情况。

第一步 规划层叠结构与关键参数设定

工程文件被打开之后,先别着急去画线。进入到Design,再进入Layer Stack Manager当中,要设定至少包含四层板的设置: Top Signal, GND Plane, Power Plane, Bottom Signal。此处最为关键的那么一个参数是核心层间距没错,我所推荐的数值是0.2mm。道理非常容易理解:要是间距过小,那么就会导致阻抗出现不连续的情况,而且高频信号的反射会相当严重;但要是间距过大,又会造成对板厚空间的浪费,进而影响到整个板子的强度。

进行新手防范时,新手容易出现的差错是直接采用默认层叠方式,继而当打样返回后发觉信号串扰情况严重,在报错现象里于示波器上看到波形毛刺数量诸多,其核心原因是GND层跟信号层之间的间距过大,导致耦合欠佳,快速解决办法为,在Layer Stack Manager里将Prepreg厚度更改成0.2mm,并且要确保GND层紧密贴近高速信号层的下方。

【新手避坑】存在一些新手,为达省钱目的,采用两层板制作高速信号,然而在EMI测试中考验直接失败。故障显示的情况是辐射超出了标准值。其根本原因在于欠缺完整的参考平面。应对的方式:狠下心选用四层板,即便板子稍微小一些,那也是值得的。

第二步 信号走线的实操方案对比

方案A:手动推挤走线

开启Route,进入Interactive Routing,使用快捷键P与T。以鼠标左键点击焊盘从而开始走线,借助Shift与W调出线宽列表,将高速信号线设置为0.25mm。在走线期间按Shift加R切换推挤模式,使软件为你自动避开障碍。这适合复杂BGA封装的扇出,灵活性高。

方案B:自动总线布线

挑出一组信号线,像是数据总线那般的,点击Route,接着点击Interactive Bus Routing,使用快捷键P加上M。设置线宽为0.25mm,线距为0.25mm,拽出一根主路径,软件会自动完成剩下的部分。这适用于像是DDR、USB这些平行总线。

该如何在两种方案之间进行取舍? 如果信号线的数量少于10根,并且其布局呈现出不规则的状态,那么此时采用方案A进行手动推挤的话,会更具可控性。要是面对的是一整排DDR地址线,那就使用方案B进行自动布线,之后再做微调,这样做效率能提高3倍。千万不要在复杂的BGA封装上强行运用方案B,不然线路会变得杂乱无章,根本无法调整回来。

第三步 电源与地线的完整落地操作

到Design这个选项进入后,接着找到Rules这个设置项,在Power Plane Connect Style栏中进行设定,要设定为Relief Connect,将热焊盘的连线宽度设置成那种0.5mm的情况,把空隙设定为0.3mm这么一种表现,如此这种。接着,用手按住Shift持续选中VCC网络之处,再将鼠标右键点击Properties,把线宽严格设定为1.5mm这么一个数值。对于GND网络而言,直接进行铺铜的操作步骤为:先点击Place,然后点击Polygon Pour,选择网络GND这一动作,把铜皮间距设定为0.2mm。

【新手避坑】频繁报错:打完样返回来电源引脚焊得虚虚的,以手轻按便开机,手一松就关机。报错情况是电源BGA焊盘直接连接到大片铜皮,散热过于迅速,锡膏不能够圆满融化。关键原因是热焊盘未开启。一种步骤连贯的解决过程,先返回到Power Plane Connect Style,将原先初始设定的Direct Connect替换成Relief Connect,再度进行铺就铜片的操作,在投入制作板子之前需借助Tools,运用Design Rule Check运行一次,着重查看Un-Routed Net以及Clearance这两项,务必保证为0差误随后发送相关文件。

本方法的不适用场景

要是碰到RF射频这块,像蓝牙天线或者WiFi射频前端这种情况,运用上面那些手动推挤以及热焊盘设计反倒会对事情产生不利影响。射频这个部分对于阻抗的控制要求十分严格,铜皮之间的间距必须精确计算在0.1mm以内,热焊盘会把寄生电感带入进来。那替代的方案是,射频的部分单独采用CPW共面波导的结构去走线,电源运用Ferrite Bead进行隔离,板厂被指定要使用0.5oz的铜厚。做射频板来讲,建议直接去采用厂家所提供的Gerber参考设计,别自己从最开始就去画。

常见问题(FAQ)

四层板的层叠间距设成多少合适?
推荐核心层间距0.2mm。间距过小会导致阻抗不连续、高频反射严重,过大又浪费板厚空间并影响板子强度。
手动推挤和自动总线布线该怎么选?
信号线少于10根且布局不规则时用手动推挤,可控性更好。面对整排存储器地址线这类平行总线时用自动总线布线,效率能提高约3倍。
电源引脚打完样后虚焊、散热太快,怎么改?
返回电源层连接方式设置,把直接连接改成热焊盘连接,热焊盘连线宽度设0.5mm、空隙0.3mm,再重新铺铜。发板前用设计规则检查重点看未布线和间距两项,确保为零错误。
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