隨著電子技術(shù)的進(jìn)步， PCB （印制電路板）的復(fù)雜程度、適用范圍有了飛速的發(fā)展。從事高頻PCB的設(shè)計(jì)者必須具有相應(yīng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，同時(shí)還應(yīng)具有豐富的高頻PCB的制作經(jīng)驗(yàn)。也就是說，無論是原理圖的繪制，還是PCB 的設(shè)計(jì)，都應(yīng)當(dāng)從其所在的高頻工作環(huán)境去考慮，才能夠設(shè)計(jì)出較為理想的PCB。

本文主要詳解PCB布線、焊盤及敷銅的設(shè)計(jì)方法，首先從pcb布線的走向、布線的形式、電源線與地線的布線要求介紹了PCB布線的設(shè)計(jì)，其次從焊盤與孔徑、PCB設(shè)計(jì)中焊盤的形狀和尺寸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、PCB制造工藝對(duì)焊盤的要求介紹了PCB焊盤的設(shè)計(jì)，最后從pcb覆銅技巧及設(shè)置介紹了pcb覆銅設(shè)計(jì)，具體的跟隨小編來了解一下。

PCB布線的設(shè)計(jì)

布線是在合理布局的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高頻PCB 設(shè)計(jì)的總體要求。布線包括自動(dòng)布線和手動(dòng)布線兩種方式。通常，無論關(guān)鍵信號(hào)線的數(shù)量有多少，首先對(duì)這些信號(hào)線進(jìn)行手動(dòng)布線，布線完成后對(duì)這些信號(hào)線布線進(jìn)行仔細(xì)檢查，檢查通過后將其固定，再對(duì)其他布線進(jìn)行自動(dòng)布線。即采用手動(dòng)和自動(dòng)布線相結(jié)合來完成PCB的布線。

在高頻PCB的布線過程中應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面問題。

1、布線的走向

電路的布線最好按照信號(hào)的流向采用全直線，需要轉(zhuǎn)折時(shí)可用45°折線或圓弧曲線來完成，這樣可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。高頻信號(hào)線的布線應(yīng)盡可能短。要根據(jù)電路的工作頻率，合理地選擇信號(hào)線布線的長度，這樣可以減少分布參數(shù)，降低信號(hào)的損耗。制作雙面板時(shí)，在相鄰的兩個(gè)層面上布線最好相互垂直、斜交或彎曲相交。避免相互平行，這樣可以減少相互干擾和寄生耦合。

高頻信號(hào)線與低頻信號(hào)線要盡可能分開，必要時(shí)采取屏蔽措施，防止相互間干擾。對(duì)于接收比較弱的信號(hào)輸入端，容易受到外界信號(hào)的干擾，可以利用地線做屏蔽將其包圍起來或做好高頻接插件的屏蔽。同一層面上應(yīng)該避免平行走線，否則會(huì)引入分布參數(shù)，對(duì)電路產(chǎn)生影響。若無法避免時(shí)可在兩平行線之間引入一條接地的銅箔，構(gòu)成隔離線。

在數(shù)字電路中，對(duì)于差分信號(hào)線，應(yīng)成對(duì)地走線，盡量使它們平行、靠近一些，并且長短相差不大。

2、布線的形式

在PCB的布線過程中，走線的最小寬度由導(dǎo)線與絕緣層基板之間的粘附強(qiáng)度以及流過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度所決定。當(dāng)銅箔的厚度為0.05mm、寬度為1mm ——1.5 mm時(shí)，可以通過2A電流。溫度不會(huì)高于3 ℃，除一些比較特殊的走線外，同一層面上的其他布線寬度應(yīng)盡可能一致。在高頻電路中布線的間距將影響分布電容和電感的大小，從而影響信號(hào)的損耗、電路的穩(wěn)定性以及引起信號(hào)的干擾等。在高速開關(guān)電路中，導(dǎo)線的間距將影響信號(hào)的傳輸時(shí)間及波形的質(zhì)量。因此，布線的最小間距應(yīng)大于或等于0.5 mm，只要允許，PCB布線最好采用比較寬的線。

印制導(dǎo)線與PCB的邊緣應(yīng)留有一定的距離（不小于板厚） ，這樣不僅便于安裝和進(jìn)行機(jī)械加工，而且還提高了絕緣性能。

布線中遇到只有繞大圈才能連接的線路時(shí)，要利用飛線，即直接用短線連接來減少長距離走線帶來的干擾。

含有磁敏元件的電路其對(duì)周圍磁場(chǎng)比較敏感，而高頻電路工作時(shí)布線的拐彎處容易輻射電磁波，如果PCB中放置了磁敏元件，則應(yīng)保證布線拐角與其有一定的距離。

同一層面上的布線不允許有交叉。對(duì)于可能交叉的線條，可用“鉆”與“繞”的辦法解決，即讓某引線從其他的電阻、電容、三極管等器件引腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去。在特殊情況下，如果電路很復(fù)雜，為了簡化設(shè)計(jì)，也允許用導(dǎo)線跨接解決交叉問題。

當(dāng)高頻電路工作頻率較高時(shí)，還需要考慮布線的阻抗匹配及天線效應(yīng)問題。

由于委托方在最后改變了之前的協(xié)議，要求按照他們定義的接口定義以及擺放位置，不得已將布局改成了右邊的圖。實(shí)際上由于整個(gè)PCB的面積只有9cm x 6cm。很難再根據(jù)客戶的要求更改板子的整體布局，所以最終就沒有改變板子的核心部分，只是對(duì)外圍器件做了適當(dāng)?shù)男薷模饕褪峭瓿闪藘蓚€(gè)接插件位置及管腳定義的修改。

但新的布局明顯造成了走線上的一些麻煩，原本走的很順暢的線變得有些雜亂，走線長度增加，還不得不使用了很多過孔，走線難度提高了很多。

從這個(gè)例子可以明顯看到，布局的差異對(duì)于PCB設(shè)計(jì)的影響。

3、電源線與地線的布線要求

根據(jù)不同工作電流的大小，盡量加大電源線的寬度。高頻PCB應(yīng)盡量采用大面積地線并布局在PCB的邊緣，可以減少外界信號(hào)對(duì)電路的干擾;同時(shí)，可以使PCB的接地線與殼體很好地接觸，使PCB的接地電壓更加接近于大地電壓。應(yīng)根據(jù)具體情況選擇接地方式，與低頻電路有所不同，高頻電路的接地線應(yīng)該采用就近接地或多點(diǎn)接地的方式，接地線短而粗，以盡量減少地阻抗，其允許電流要求能夠達(dá)到3倍于工作電流的標(biāo)準(zhǔn)。揚(yáng)聲器的接地線應(yīng)接在PCB 功放輸出級(jí)的接地點(diǎn)，切勿任意接地。

在布線過程中還應(yīng)該及時(shí)地將一些合理的布線鎖定，以免多次重復(fù)布線。即執(zhí)行EditselectNet命令在預(yù)布線的屬性中選中Locked就可以將其鎖定不再移動(dòng)。

PCB焊盤設(shè)計(jì)

一、焊盤與孔徑

在保證布線最小間距不違反設(shè)計(jì)的電氣間距的情況下，焊盤的設(shè)計(jì)應(yīng)較大，以保證足夠的環(huán)寬。一般焊盤的內(nèi)孔要比元器件的引線直徑稍微大一點(diǎn)，設(shè)計(jì)過大，容易在焊接中形成虛焊。焊盤外徑D 一般不小于（d+1.2）mm，其中d為焊盤內(nèi)孔徑，對(duì)于一些密度比較大的PCB ，焊盤的最小值可以取（d+1.0） mm。焊盤的形狀通常設(shè)置為圓形，但是對(duì)于DIP封裝的集成電路的焊盤最好采用跑道形，這樣可以在有限的空間內(nèi)增大焊盤的面積，有利于集成電路的焊接。布線與焊盤的連接應(yīng)平滑過渡，即當(dāng)布線進(jìn)入圓焊盤的寬度較圓焊盤的直徑小時(shí)，應(yīng)采用補(bǔ)淚滴設(shè)計(jì)。

需要注意的是，焊盤內(nèi)孔徑d的大小是不同的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際元器件引線直徑的大小加以考慮，如元件孔、安裝孔和槽孔等。而焊盤的孔距也要根據(jù)實(shí)際元器件的安裝方式進(jìn)行考慮，如電阻、二極管、管狀電容器等元件有“立式”、“臥式”兩種安裝方式，這兩種方式的孔距是不同的。此外，焊盤孔距的設(shè)計(jì)還要考慮元器件之間的最小間隙要求，特別是特殊元器件之間的間隙需要由焊盤間的孔距來保證。

在高頻PCB中，還要盡量減少過孔的數(shù)量，這樣既可減少分布電容，又能增加PCB的機(jī)械強(qiáng)度。總之，在高頻PCB的設(shè)計(jì)中，焊盤及其形狀、孔徑與孔距的設(shè)計(jì)既要考慮其特殊性，又要滿足生產(chǎn)工藝的要求。采用規(guī)范化的設(shè)計(jì)，既可降低產(chǎn)品成本，又可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)的效率。

二、PCB設(shè)計(jì)中焊盤的形狀和尺寸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1、應(yīng)調(diào)用PCB標(biāo)準(zhǔn)封裝庫。

2、所有焊盤單邊最小不小于0.25mm，整個(gè)焊盤直徑最大不大于元件孔徑的3倍。

3、應(yīng)盡量保證兩個(gè)焊盤邊緣的間距大于0.4mm。

4、在布線較密的情況下，推薦采用橢圓形與長圓形連接盤。單面板焊盤的直徑或最小寬度為1.6mm；雙面板的弱電線路焊盤只需孔直徑加0.5mm即可，焊盤過大容易引起無必要的連焊。

5、孔徑超過1.2mm或焊盤直徑超過3.0mm的焊盤應(yīng)設(shè)計(jì)為菱形或梅花形焊盤

6、對(duì)于插件式的元器件，為避免焊接時(shí)出現(xiàn)銅箔斷現(xiàn)象，且單面的連接盤應(yīng)用銅箔完全包覆；而雙面板最小要求應(yīng)補(bǔ)淚滴；如圖：

7、所有機(jī)插零件需沿彎腳方向設(shè)計(jì)為滴水焊盤，保證彎腳處焊點(diǎn)飽滿。

8、大面積銅皮上的焊盤應(yīng)采用菊花狀焊盤，不至虛焊。如果PCB上有大面積地線和電源線區(qū)（面積超過500平方毫米），應(yīng)局部開窗口或設(shè)計(jì)為網(wǎng)格的填充（FILL）。如圖：

三、PCB制造工藝對(duì)焊盤的要求

1、貼片元器件兩端沒連接插裝元器件的應(yīng)加測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)直徑等于或大于1.8mm，以便于在線測(cè)試儀測(cè)試。

2、腳間距密集的IC腳焊盤如果沒有連接到手插件焊盤時(shí)需要加測(cè)試焊盤，如為貼片IC時(shí)，測(cè)試點(diǎn)不能置如貼片IC絲印內(nèi)。測(cè)試點(diǎn)直徑等于或大于1.8mm，以便于在線測(cè)試儀測(cè)試。

3、焊盤間距小于0.4mm的，須鋪白油以減少過波峰時(shí)連焊。

4、貼片元件的兩端及末端應(yīng)設(shè)計(jì)有引錫，引錫的寬度推薦采用0.5mm的導(dǎo)線，長度一般取2、3mm為宜。

5、單面板若有手焊元件，要開走錫槽，方向與過錫方向相反，寬度視孔的大小為0.3MM到1.0MM；（孔徑的50-70%）如下圖：

6、導(dǎo)電橡膠按鍵的間距與尺寸大小應(yīng)與實(shí)際的導(dǎo)電橡膠按鍵的尺寸相符，與此相接的PCB板應(yīng)設(shè)計(jì)成為金手指，并規(guī)定相應(yīng)的鍍金厚度。

7、焊盤大小尺寸與間距要與貼片元件尺寸相同（1：1）。

8、對(duì)于在同一直線上焊盤（焊盤個(gè)數(shù)大于4）間的距離小于0.4mm的焊點(diǎn)，在加白油的基礎(chǔ)上，元件長邊與波峰方向盡量平行的，則在末尾那個(gè)焊盤處增加一個(gè)空焊盤或?qū)⒛┪材莻€(gè)焊盤加大，以便吃下拖尾焊錫減少連焊。

PCB敷銅的設(shè)計(jì)

一、PCB敷銅

敷銅的主要目的是提高電路的抗干擾能力，同時(shí)對(duì)于PCB散熱和PCB的強(qiáng)度有很大好處，敷銅接地又能起到屏蔽的作用。但是不能使用大面積條狀銅箔，因?yàn)樵赑CB的使用中時(shí)間太長時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大熱量，此時(shí)條狀銅箔容易發(fā)生膨脹和脫落現(xiàn)象，因此，在敷銅時(shí)最好采用柵格狀銅箔，并將此柵格與電路的接地網(wǎng)絡(luò)連通，這樣?xùn)鸥駥?huì)有較好的屏蔽效果，柵格網(wǎng)的尺寸由所要重點(diǎn)屏蔽的干擾頻率而定。

在完成布線、焊盤和過孔的設(shè)計(jì)后，應(yīng)執(zhí)行DRC（設(shè)計(jì)規(guī)則檢查） 。在檢查結(jié)果中詳細(xì)列出了所設(shè)計(jì)的圖與所定義的規(guī)則之間的差異，可查出不符合要求的網(wǎng)絡(luò)。但是，首先應(yīng)在布線前對(duì)DRC進(jìn)行參數(shù)設(shè)定才可運(yùn)行DRC，即執(zhí)行ToolsDesign Rule Check命令。

二、pcb覆銅技巧

1、如果PCB的地較多，有SGND、AGND、GND，等等，就要根據(jù)PCB板面位置的不同，分別以最主要的“地”作為基準(zhǔn)參考來獨(dú)立覆銅，數(shù)字地和模擬地分開來敷銅自不多言，同時(shí)在覆銅之前，首先加粗相應(yīng)的電源連線：5.0V、3.3V等等，這樣一來，就形成了多個(gè)不同形狀的多變形結(jié)構(gòu)。

2、對(duì)不同地的單點(diǎn)連接，做法是通過0歐電阻或者磁珠或者電感連接；

3、晶振附近的覆銅，電路中的晶振為一高頻發(fā)射源，做法是在環(huán)繞晶振敷銅，然后將晶振的外殼另行接地。

4、孤島（死區(qū)）問題，如果覺得很大，那就定義個(gè)地過孔添加進(jìn)去也費(fèi)不了多大的事。

5、在開始布線時(shí)，應(yīng)對(duì)地線一視同仁，走線的時(shí)候就應(yīng)該把地線走好，不能依靠于覆銅后通過添加過孔來消除為連接的地引腳，這樣的效果很不好。

6、在板子上最好不要有尖的角出現(xiàn)（《=180度），因?yàn)閺?a href="http://m.xsypw.cn/v/tag/11079/" target="_blank">電磁學(xué)的角度來講，這就構(gòu)成的一個(gè)發(fā)射天線！對(duì)于其他總會(huì)有一影響的只不過是大還是小而已，我建議使用圓弧的邊沿線。

7、多層板中間層的布線空曠區(qū)域，不要敷銅。因?yàn)槟愫茈y做到讓這個(gè)敷銅“良好接地”

8、設(shè)備內(nèi)部的金屬，例如金屬散熱器、金屬加固條等，一定要實(shí)現(xiàn)“良好接地”。

9、三端穩(wěn)壓器的散熱金屬塊，一定要良好接地。晶振附近的接地隔離帶，一定要良好接地。總之：PCB上的敷銅，如果接地問題處理好了，肯定是“利大于弊”，它能減少信號(hào)線的回流面積，減小信號(hào)對(duì)外的電磁干擾。

三、pcb覆銅設(shè)置

1、pcb覆銅安全間距設(shè)置：

覆銅的安全間距（clearance）一般是布線的安全間距的二倍。但是在沒有覆銅之前，為布線而設(shè)置好了布線的安全間距，那么在隨后的覆銅過程中，覆銅的安全間距也會(huì)默認(rèn)是布線的安全距離。這樣與預(yù)期的結(jié)果不一樣。

一種笨方法就是在布好線之后，把安全距離擴(kuò)大到原來的二倍，然后覆銅，覆銅完畢之后再把安全距離改回布線的安全距離，這樣DRC檢查就不會(huì)報(bào)錯(cuò)了。這種辦法可以，但是如果要重新更改覆銅的話就要重復(fù)上面的步驟，略顯麻煩，最好的辦法是單獨(dú)為覆銅的安全距離設(shè)置規(guī)則。

另一種辦法就是添加規(guī)則了。在Rule的Clearance里面，新建一個(gè)規(guī)則Clearance1（名稱可以自定義），然后再WheretheFirstObjectmatches選項(xiàng)框里面選擇Advanced（Query），單擊QueryBuilder，然后出現(xiàn)BuildingQueryfromBoard對(duì)話框，在此對(duì)話框中第一行下拉菜單中選擇默認(rèn)項(xiàng)ShowAllLevels，在ConditionType/Operator下面的下拉菜單中選擇ObjectKindis，在右邊的ConditionValue下面的下拉菜單中選擇Ploy，這樣QueryPreview中就會(huì)顯示IsPolygon，單擊OK確定，接下來還沒有完，完全保存時(shí)會(huì)提示錯(cuò)誤：

接下來只要在FullQuery顯示框中將IsPolygon改為InPolygon就可以，最后在Constraints里面修改你自己需要的覆銅安全間距。有人說布線的規(guī)則優(yōu)先級(jí)高于覆銅的優(yōu)先級(jí)，覆銅的話也肯定是遵守布線安全間距的規(guī)則，需要在布線的安全間距規(guī)則里面把覆銅這個(gè)例外給加上，具體做法是在FullQuery里面注釋上notInPolygon。其實(shí)這么做完全沒有必要，因?yàn)閮?yōu)先級(jí)是可以更改的，設(shè)置規(guī)則的主頁面左下角有個(gè)選項(xiàng)priorities，把覆銅的安全間距規(guī)則的優(yōu)先級(jí)提高到高于布線的安全間距規(guī)則，這樣就互不干擾了，完畢。

2、pcb覆銅線寬設(shè)置：

覆銅在選擇Hatched還有None兩種模式的時(shí)候，會(huì)注意到有個(gè)設(shè)置TrackWidth的地方。如果你選擇默認(rèn)的8mil，并且你覆銅所連接的網(wǎng)絡(luò)在設(shè)置線寬范圍的時(shí)候，最小的線寬大于8mil，那么在DRC的時(shí)候就會(huì)報(bào)錯(cuò)，在剛開始的時(shí)候也沒有注意到這一細(xì)節(jié)，每次覆銅之后DRC都有很多的錯(cuò)誤。

是在Rule的Clearance里面，新建一個(gè)規(guī)則Clearance1（名稱可以自定義），然后再WheretheFirstObjectmatches選項(xiàng)框里面選擇ADVANCED（Query），單擊QueryBuilder，然后出現(xiàn)BuildingQueryfromBoard對(duì)話框，在此對(duì)話框中第一行下拉菜單中選擇ShowAllLevels（默認(rèn)為此項(xiàng)），然后在ConditionType/Operator下面的下拉菜單中選擇ObjectKindis，然后再右邊的ConditionVALUE下面的下拉菜單中選擇Ploy，這樣在右邊QueryPreview中就會(huì)顯示IsPolygon，單擊OK確定保存退出，接下來還沒有完，在FullQuery顯示框中將IsPolygon改為InPolygon（DXP中的bug必須這樣改，2004版本好像不用改），最后一步了，下面就可以在Constraints里面修改你自己需要的間距了（根據(jù)你們的制版工藝水平）。這樣就只影響鋪銅的間距，不影響各層布線的間距了。