（接上期）

3. 人工修改

單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出快捷操作菜單，如圖1，選擇“交互式布線”。移動(dòng)鼠標(biāo)至需要修改的走線起點(diǎn)，單擊左鍵，即可開(kāi)始人工走線，如圖2。

此時(shí)，按下計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的Tab 鍵，彈出如圖3 的交互式布線會(huì)話框，可供設(shè)計(jì)者修改導(dǎo)線寬度和過(guò)孔樣式等。

經(jīng)手動(dòng)修改后的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖4?？梢?jiàn)比“自動(dòng)布線”的效果有所改善。

圖1 交互式布線

圖2 手動(dòng)修改布線

圖3 交互式布線會(huì)話框

圖4 人工修改結(jié)果

　　4. 幾個(gè)要點(diǎn)

a）布線

比較圖10（上期）和圖4，可見(jiàn)不僅對(duì)走線的一些“樣式”作了修改，還對(duì)走線的“層”做了變更。如圖5 所示，自動(dòng)布線時(shí)，網(wǎng)絡(luò)“V+”被布在了元件面，這帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題。前面講到過(guò)，散熱器是“接地”的，導(dǎo)線銅箔壓在下面，雖說(shuō)有阻焊膜保護(hù)，但極易破損造成短路。類似的走線絕對(duì)禁止。而從散熱器固定用焊盤(pán)引出的接地導(dǎo)線，從元件面走線就不會(huì)造成任何問(wèn)題。

圖5 手動(dòng)修改的主要內(nèi)容

為了避免這種情況發(fā)生，可以在自動(dòng)布線之前，預(yù)先在某一面設(shè)置“局部禁布區(qū)”。

方法是在該面的指定區(qū)域預(yù)先手動(dòng)畫(huà)上封閉線，由于設(shè)計(jì)軟件在進(jìn)行布線規(guī)劃時(shí)會(huì)自動(dòng)避免短路，所以在該面的已被封閉的指定區(qū)域就不會(huì)布線，免去了上述問(wèn)題。具體做法和效果，參見(jiàn)圖6。從圖中鼠標(biāo)所指出可見(jiàn)，布線算法不是很理想。

圖6 設(shè)置單面禁布區(qū)后自動(dòng)布線結(jié)果

這里有一個(gè)問(wèn)題，就是散熱器固定焊盤(pán)接入“接地”網(wǎng)絡(luò)本是可以在元件面走線的，如此“封鎖”的結(jié)果，所有走線都必須放置在焊接面了?？梢?jiàn)在此處這樣做并不見(jiàn)得好，不過(guò)在有些場(chǎng)合是有效的。布線結(jié)束后，需要手工刪除預(yù)先畫(huà)上的封閉線。同時(shí)請(qǐng)注意，“禁止布線層”是對(duì)所有層有效，而這種設(shè)定禁止布線區(qū)域的方式僅針對(duì)某一層。

此外，圖4 的手動(dòng)修改結(jié)果中有導(dǎo)線作“T”形連接。一般來(lái)講，同一網(wǎng)絡(luò)中的各段導(dǎo)線連接點(diǎn)應(yīng)盡可能選在元件管腳處，在選擇布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，星形布線和鏈?zhǔn)津?qū)動(dòng)都是這樣。但較多使用的是“最短原則”，即網(wǎng)絡(luò)總長(zhǎng)最短，這樣就難以避免在某段導(dǎo)線的“中途”分支。

印制電路板在焊接、組裝的過(guò)程中，難免會(huì)有輕度彎折或者焊接時(shí)的溫度變化引起的膨脹收縮。這種情況下，“T”接的最大問(wèn)題在于應(yīng)力集中造成連接處斷裂（這里不討論高速電路的響應(yīng)或平衡驅(qū)動(dòng)等問(wèn)題）。筆者曾遇到過(guò)某品牌電視機(jī)由于在印制板銅箔上鉚裝插針，應(yīng)力集中導(dǎo)致數(shù)毫米寬的銅箔產(chǎn)生隱裂。

如確需在走線的中途分支，應(yīng)避免呈直角直接分支，更不應(yīng)該呈銳角，應(yīng)如圖7 所示對(duì)分支處進(jìn)行處理。一般來(lái)講，較寬的導(dǎo)線，可以放松要求，大約是30mil 以上寬度的銅箔走線直接呈“T”接，問(wèn)題不大。類似地，導(dǎo)線也不應(yīng)直角轉(zhuǎn)彎，理由同上。導(dǎo)線轉(zhuǎn)彎應(yīng)如圖8 進(jìn)行45°處理，一方面避免斷裂，同時(shí)對(duì)減小信號(hào)輻射有利。在PCB 規(guī)則和約束編輯器中，選擇走線轉(zhuǎn)角設(shè)置 （Routing Corners），如圖9，選擇“45 Degrees”， 并可設(shè)定呈45°轉(zhuǎn)角的導(dǎo)線段長(zhǎng)度。如果是高頻設(shè)計(jì)，可能會(huì)選擇第三項(xiàng)圓弧。

圖7 對(duì)“T”接的改進(jìn)

圖8 導(dǎo)線轉(zhuǎn)彎處的處理

b）過(guò)孔

這個(gè)設(shè)計(jì)例子比較簡(jiǎn)單，導(dǎo)線在兩面走線，從一面轉(zhuǎn)到另一面都是在元件管腳處，這也是推薦的做法。這樣，在焊接時(shí)，焊錫會(huì)填滿過(guò)孔（這里是焊盤(pán)），有較高的可靠性。復(fù)雜一些的設(shè)計(jì)，會(huì)發(fā)生導(dǎo)線在走線的中途“換層”，即從印制板的一面換到另一面繼續(xù)延伸，使用過(guò)孔連接它們的端點(diǎn)，參見(jiàn)圖9 。過(guò)孔的尺寸與整體布線情況、過(guò)孔所在網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，以及工藝限制和成本控制都有關(guān)系。密度不高的一般設(shè)計(jì)，普通導(dǎo)線（指不需傳輸功率的信號(hào)線，如單片機(jī)的數(shù)據(jù)線、地址線等）常用的寬度為12mil，過(guò)孔常選用默認(rèn)值，即外徑50mil， 內(nèi)徑28mil。尺寸較大， 加工容易，很多小作坊都能做得比較好。密度較高的設(shè)計(jì)，普通導(dǎo)線寬度可采用7mil，這時(shí)過(guò)孔尺寸也取較小的值。建議外徑可取40mil，內(nèi)孔徑可取20mil，更小就對(duì)生產(chǎn)廠（尤其是小廠）的加工能力提出較苛刻的要求了。

圖9 設(shè)計(jì)規(guī)則，導(dǎo)線轉(zhuǎn)角

雙面板或多層板過(guò)孔的孔壁擔(dān)負(fù)著導(dǎo)電的功能?？妆诘慕饘賹雍鼙。瑱M截面積很小，所以載流能力很有限。對(duì)于普通信號(hào)傳輸線，有效信息主要是“電平”（當(dāng)然也有驅(qū)動(dòng)問(wèn)題），電流很小，如圖10 中鼠標(biāo)指針?biāo)柑幍臄?shù)據(jù)線D1，使用較小的過(guò)孔即可。對(duì)于電源線或接地，一個(gè)方面是載流能力的需求，另一方面是盡量減小等效阻抗，所以導(dǎo)線寬度要比較大，過(guò)孔尺寸也要大一些，而且最好是在焊接時(shí)填錫，如圖10 中的VDD、VCC、DGND 都使用了較大的過(guò)孔。還有一個(gè)常用方法，就是使用多個(gè)過(guò)孔，尤其是電流較大時(shí)可以有效分流，提高了可靠性，如圖11 所示。

圖中，元件面和焊接面的導(dǎo)線有一段交疊，即元件面的走線延伸至最右面一個(gè)過(guò)孔，焊接面的走線往左延伸至最左邊的過(guò)孔，在兩面都有導(dǎo)線的區(qū)域，放置了4 個(gè)過(guò)孔。在使用再流焊，用焊錫填孔不方便時(shí)，這個(gè)方法用得較多。

圖10 走線中的過(guò)孔

圖11 使用多個(gè)過(guò)孔，增大載流能力

c）“淚滴”焊盤(pán)與覆銅

本例較簡(jiǎn)單，沒(méi)有涉及這兩個(gè)問(wèn)題。由于近些年來(lái)電路的工作速度不斷提高，元件的封裝尺寸越來(lái)越小，對(duì)印制板的設(shè)計(jì)要求也更高了。在這里對(duì)密度較高和速度較高的印制板設(shè)計(jì)中常采用的兩項(xiàng)技術(shù)做簡(jiǎn)單介紹。

密度較高的印制板往往采用較細(xì)（窄）的導(dǎo)線，但是元件引腳焊盤(pán)的大小受制于元件封裝，于是常有從大焊盤(pán)引出細(xì)線的情況，如圖12 是從插座引腳焊盤(pán)出線。請(qǐng)注意圖中鼠標(biāo)指針?biāo)柑?，即?dǎo)線根部。類似前面談到的“T”接，焊接時(shí)焊盤(pán)的膨脹收縮，極易因?yàn)閼?yīng)力導(dǎo)致斷裂，這種時(shí)斷時(shí)續(xù)的故障查找十分困難，筆者就實(shí)際遇到過(guò)。圖中第5 腳接地，導(dǎo)線較寬，就不容易發(fā)生這種情況。這個(gè)問(wèn)題的解決方法，是避免突然的收縮，即進(jìn)行過(guò)渡。具體來(lái)說(shuō)，就是把圓形的焊盤(pán)做成水滴形，Protel 2004 設(shè)計(jì)軟件稱之為“淚滴焊盤(pán)”。如圖13 所示在印制板設(shè)計(jì)界面，在主菜單選擇“工具”按鈕，下拉選項(xiàng)中選擇“淚滴焊盤(pán)”，即彈出如圖14 的“淚滴選項(xiàng)”對(duì)話框，默認(rèn)設(shè)置是對(duì)全部焊盤(pán)和過(guò)孔進(jìn)行操作，可以是添加，也可以是對(duì)已有淚滴予以取消。淚滴的形狀可以是圓弧狀，也可以是直線段形狀，分別見(jiàn)圖15（a）和（b）。由圖可見(jiàn)直線型淚滴過(guò)渡效果不如圓弧形。

圖12 從大焊盤(pán)出線

圖13 主菜單-工具-淚滴焊盤(pán)

圖14 淚滴選項(xiàng)對(duì)話框

圖15 兩種淚滴焊盤(pán)

在對(duì)焊盤(pán)和過(guò)孔自動(dòng)添加“淚滴”時(shí)，設(shè)計(jì)軟件保證間隙約束，所以在走線時(shí)應(yīng)適當(dāng)注意預(yù)留添加“淚滴”的空間。如圖16 所示，由于缺少必要空間，有些焊盤(pán)就未能添加淚滴?！皽I滴選項(xiàng)”中還有一項(xiàng)“強(qiáng)制點(diǎn)淚滴”，復(fù)選此項(xiàng)，再添加淚滴時(shí)，會(huì)突破間隙約束，強(qiáng)制給每個(gè)焊盤(pán)都加上淚滴。這時(shí)，需要由設(shè)計(jì)者判斷結(jié)果是否可行。由圖17 可見(jiàn)，強(qiáng)制添加淚滴以后，在線規(guī)則檢查已經(jīng)報(bào)錯(cuò)。

圖16 保證間隙約束

圖17 強(qiáng)制點(diǎn)淚滴

對(duì)印制板上較“敏感”的區(qū)域，即對(duì)抗干擾要求較高的區(qū)域，常采用“覆銅”的手段。

所謂“覆銅”，是指把印制板的空白區(qū)域用銅箔予以填充，并把填充的銅箔接地，起到提高抗干擾能力的作用。有時(shí)，為了增大地線的有效面積，減小等效阻抗，也采用覆銅的方法。圖18 是一個(gè)覆銅的例子，銅箔連接到數(shù)字地。

圖18 覆銅實(shí)例

點(diǎn)擊主菜單“放置”按鈕，在下拉菜單中選擇“覆銅”，如圖19。即彈出如圖20 所示的覆銅設(shè)置對(duì)話框。對(duì)其中主要選項(xiàng)作如下解釋。

圖19 主菜單-放置-覆銅

圖20 覆銅設(shè)置對(duì)話框

填充模式：對(duì)于面積較小的覆銅，可以選擇實(shí)心填充。面積較大時(shí)，焊接時(shí)可能由于受熱造成“鼓包”，一般采用網(wǎng)格線填充的方式，即用導(dǎo)線和弧線進(jìn)行影線化填充。

網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)：銅箔一般接地。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)，可能是接到數(shù)字地或是模擬地，并覆蓋同一網(wǎng)絡(luò)上的所有對(duì)象（Pour Over All Same Net Objects）。

“死銅”：是指處于填充區(qū)，但由于間隙約束，無(wú)法與指定網(wǎng)絡(luò)連接的銅箔塊。設(shè)計(jì)者可根據(jù)實(shí)際情況確定是否刪除死銅，一般是設(shè)置成刪除。

其他設(shè)置一目了然，就不多說(shuō)了。確認(rèn)后，鼠標(biāo)指針變成十字形坐標(biāo)指針。點(diǎn)擊某個(gè)點(diǎn)作為起點(diǎn)，移動(dòng)鼠標(biāo)，點(diǎn)擊轉(zhuǎn)角處，如此繪出一個(gè)預(yù)計(jì)需要覆銅的多邊形區(qū)域。點(diǎn)擊封閉的多邊形的最后一個(gè)端點(diǎn)，即回到起點(diǎn)時(shí)，覆銅操作自動(dòng)完成。

覆銅時(shí)，銅箔與印制板上的已有焊盤(pán)、過(guò)孔和導(dǎo)線等導(dǎo)體間，根據(jù)間隙約束設(shè)定，保持最小間隙。

這樣，可能會(huì)造成焊接時(shí)的粘連。建議做法是，布線結(jié)束，淚滴添加完成，檢查無(wú)誤后，修改設(shè)計(jì)規(guī)則中的間隙約束條件至15mil 或更多。這時(shí)在線規(guī)則檢查會(huì)報(bào)錯(cuò)，但并無(wú)關(guān)系，因?yàn)槲覀冏约褐朗切薷囊?guī)則造成的。然后，再進(jìn)行放置覆銅操作，結(jié)果見(jiàn)圖21。

圖21 擴(kuò)大間隙設(shè)置后的覆銅