看完这篇文章,我的扇孔又可以了... |
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在PCB设计中,过孔的扇出很重要,扇孔的方式会影响信号完整性、平面完整性、布线的难度,以至于影响生产的成本。从扇孔的直观目的来讲,主要是两个。 (1)缩短回流路径,比如GND孔,就近扇孔可以达到缩短路径的目的。 (2)打孔占位,预先打孔是为了防止不打孔后面走线很密集时无法打孔下去,绕很远连一条线,这样就形成很长的回流路径了。这种情况在进行高速PCB设计及多层PCB设计时经常遇到。预先打孔后面删除很方便,反之等走线完了再想去加一个过孔则很难,这时通常的想法就是随便找条线连上便是,不能考虑到信号完整性,不太符合规范做法。 扇孔推荐及缺陷做法 从图10-57中可以看出,推荐做法可以在内层两孔之间过线,参考平面也不会被割裂;反之,缺陷做法增加了走线难度,也把参考平面割裂了,破坏了平面完整性。 图10-57 常规CHIP元件扇出方式对比同样,这样的元件扇孔方式也适用于打孔换层的情景,如图10-58所示。 图10-58 打孔换层的情景BGA扇孔 对于BGA扇孔,同样过孔不宜打孔在焊盘上,推荐打孔在两个焊盘的中间位置。很多工程师为了出线方便,随意挪动BGA里面过孔的位置,甚至打在焊盘上面,如图10-59所示,从而造成BGA区域过孔不规则,易造成后期焊接虚焊的问题,同时可能破坏平面完整性。 图10-59 BGA盘中孔示例对于BGA扇孔,Altium Designer提供快捷的自动扇出功能。 (1)对BGA扇出之前,根据BGA的Pitch间距(BGA两个焊盘中心间距)和10.2节内容对整体的间距规则、网络线宽规则及过孔规则进行设置。 (2)在布线规则中找到“Fanout Control”,对其进行如图10-60所示的设置。 图10-60 扇出控制规则设置(3)执行菜单命令“布线-扇出-器件”,如图10-61所示,弹出“扇出选项”对话框,如图10-62所示,选择好需要配置的选项。每个选项释义如下。 图10-61 扇出命令图10-62 “扇出选项”对话框图10-63 扇出完全效果图① 无网络焊盘扇出:没有网络的焊盘也进行扇出。 ② 扇出外面2行焊盘:前两排的焊盘也进行扇出。 ③ 扇出完成后包含逃逸布线:扇出后进行引线。 ④ Cannot Fanout using Blind Vias(no drill pairs defined):无埋孔、盲孔扇出。 ⑤ 如果可能,逃逸差分对焊盘优先(同层,同边):在同层同边对差分对进行扇出。 (4)设置完成之后,即激活扇出命令,单击需要进行扇出的BGA元件,软件会自动完成扇出,效果图如图10-63所示。 在扇出之前一定先设置好阻抗线宽、电源线宽、整体间距、过孔或区域等规则,不然因为规则的限制,扇出不完全,如图10-64所示。 图10-64 扇出不完全效果图扇孔的拉线 扇孔不仅仅打孔,也会进行短线的拉线处理,所以有必要对扇孔的拉线的一些要求进行说明。 (1)为满足国内制板厂的生产工艺能力要求,常规扇孔拉线线宽大于或等于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的生产能力,报废率提高。 (2)不能出现任意角度走线,任意角度走线会挑战工厂的生产能力,很多在蚀刻铜线时出现问题,推荐45°或135°走线,如图10-65所示。 图10-65 任意角度走线和135°走线(3)如图10-66所示,同一网络不宜出现直角或锐角走线。直角或锐角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况,这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,造成阻抗不连续及信号的反射,尖端产生EMI影响线路。 图10-66 不宜出现直角或锐角走线(4)设计的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元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0402R电阻封装的焊盘为例,如图10-67所示,由于生产时存在工艺偏差,设计的规则焊盘出线之后,实际的焊盘是在原矩形焊盘的基础上加一个小矩形焊盘组成的,不规则,出现了异形焊盘。 如果在0402R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10-68中左图所示的焊盘。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10-68中右图所示的不良旋转。 图10-68 不良出线造成元件容易旋转(5)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,那么还可以减小CHIP元件贴装后的漂移,如图10-69所示。 图10-69 元件的出线(6)相邻焊盘是同网络的,不能直接连接,需要先连接外焊盘之后再进行连接,如图10-70所示,直连容易在手工焊接时造成连焊。 图10-70 相邻同网络焊盘的连接方式(7)连接器管脚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10-71所示。 图10-71 连接器的出线更多技术干货请扫码关注 |
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