【干货分享】PCB布局布线的可制造性设计

关于PCB布局布线的问题，今天我们不讲信号完整性分析（SI）、电磁兼容性分析（EMC）、电源完整性分析（PI）。只讲可制造性分析（DFM)，可制造性设计不合理同样会导致产品设计失败。PCB布局中成功的DFM始于设置的设计规则以考虑重要的DFM约束。下面显示的DFM规则反映了大多数制造商可以找到的一些当代设计能力。确保在PCB设计规则中设置的限制不违反这些限制，以便可以确保符合大多数标准设计限制。PCB布线的DFM问题依赖于良好的PCB布局，布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布线, 快速地把短线连通，然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化，并试着重新再布线,以改进总体效果及DFM可制造性问题。  

01.

PCB布局的DFM：

 

一、SMT器件  器件布局间距符合装配要求，一般表面贴装器件大于20mil、IC类大于80mil、BGA类大于200mi。布局时器件间距满足装配要求，才能提升生产工艺的品质良率。  器件引脚SMD焊盘间距，一般需大于6mil，阻焊桥的制成能力是4mil,如果SMD焊盘间距小于6mil，阻焊开窗的间距小于4mil，阻焊桥无法保留，导致组装过程中出现大块焊料（尤其是引脚之间），进而导致短路。      二、DIP器件  过波峰焊加工的器件pin间距、器件方向、器件间距等都需考虑到波峰焊加工的要求。器件引脚间距不足，会导致焊接连锡，进而导致短路。  很多设计师会尽可能减少直插器件(THT)的使用，或者将直插器件放在板子的同一面。然而，直插器件经常不可避免。在组合的情况下，如果将直插器件放在顶层，贴片器件放在底层，在某些情况下，将影响单面的波峰焊。这时，就要使用更昂贵的焊接工艺，比如选择性焊接。    三、元器件到板边的距离  如果是上机焊接的话,那电子元件一般与板边距离为7mm(不同焊接厂家不同要求),但是也可以在PCB制作的时候添加工艺边，这样可以将电子元件放在PCB板边,只要方便布线就可以。  但是板边的器件过机焊接时，可能会碰到机器的导轨，撞坏元器件。板边的器件焊盘在制造工程中会被切除，如果焊盘比较小的话会影响焊接质量。    四、高/矮器件的距离  电子元器件种类繁多，外形各不同，引出线也多种多样，所以印制板的组装方法也就有差异，良好的布局不但能使机器性能稳定、防震、减少损坏， 而且还能得到机内整齐美观的效果。  在高器件的周围，矮小器件需保留一定距离。器件距离与器件高比小，存在热风波不均，可能造成焊接不良或焊接后无法返修风险。    五、器件与器件的间距  一般smt加工中贴片时要考虑到机器贴装时存在一定的误差，并考虑到便于维修和目视外观检验，相邻两元器件体不能太近，要留有一定的安全距离。  片状元器件之间，SOT之间，SOIC与片状元器件之间间距为1.25mm。片状元器件之间，SOT之间，SOIC与片状元器件之间间距为1.25mm。PLCC与片状元器件、SOIC、QFP之间为2.5mm。PLCC之间为4mm。设计PLCC插座时，应注意留出PLCC插座的尺寸（PLCC的引脚在插座的底部内侧）。    

02.

PCB布线的DFM：

 

一、线宽/线距  对于设计师来说，我们在设计的过程中不能只考虑设计出来的精度以及完美要求，还有很大一个制约条件就是生产工艺的问题。板厂不可能为了一个优秀的产品的诞生，重新打造一条生产线。  一般正常情况下线宽线距控制到 4/4mil ，过孔选择 8mil（0.2mm）， 基本80%以上PCB生产厂商都能生产，生产的成本最低。线宽线距最小控制到 3/3mil，过孔选择 6mil（0.15mm），基本70%以上 PCB生产厂商都能生产，但是价格比第一种情况稍贵，不会贵太多。    二、锐角/直角  锐角走线一般布线时禁止出现,直角走线一般是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。因影响信号的完整性，直角布线会产生额外的寄生电容和寄生电感。  在PCB制版过程中，PCB导线相交形成锐角处，会造成一种叫酸角的问题，在pcb线路蚀刻环节，在“酸角”处会造成pcb线路腐蚀过度，带来pcb线路虚断的问题。因此，PCB工程师需要避免走线出现锐角或奇怪的角度，走线拐弯处应保持45度角。    三、铜条/孤岛  如果是足够大的孤岛铜皮，它会成为天线，这可能会在电路板内引起噪声和其他干扰（因为它的铜没有接地——它将成为信号收集器）。  铜条和孤岛是许多平面层上自由浮动的铜，这可能会在酸槽中导致一些严重的问题。众所周知，细小的铜斑会从PCB面板上脱落下来，并到达面板上的其他蚀刻区，从而造成短路。    四、钻孔的孔环  孔环是指钻孔周围的一圈铜，由于制造过程中的公差，在钻孔、蚀刻、镀铜后，钻孔周围的剩余铜环，钻头并不总是能完美地击中焊盘的中心点，因此可能导致孔环破裂。  过孔的孔环需单边大于3.5mil,插件孔环大于6mil。孔环过小在生产制造过程中，钻孔有公差，线路对位也有公差，公差的偏移会导致孔环破了开路。    五、布线的泪滴  PCB布线添加泪滴可以让电路在PCB板上的连接更加稳固，可靠性高，这样做出来的系统才会更稳定，所以在电路板中添加泪滴是很有必要的。  添加泪滴可避免电路板受到巨大外力的冲撞时，导线与焊盘或者导线与导孔的接触点断开。添加泪滴焊接时，可以保护焊盘，避免多次焊接使焊盘脱落，生产时可以避免蚀刻不均，过孔偏位出现的裂缝等。  

 

 

DFM检测布局布线

   

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