Layout注意事项.docx

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Layout注意事项

Layout注意事项

Layout

1.原理图常见错误：

（1）ERC报告管脚没有接入信号：

a.创建封装时给管脚定义了I/O属性；

b.创建元件或放置元件时修改了不一致的grid属性，管脚与线没有连上；

c.创建元件时pin方向反向，必须非pinname端连线。

（2）元件跑到图纸界外：

没有在元件库图表纸中心创建元件。

（3）创建的工程文件网络表只能部分调入pcb：

生成netlist时没有选择为global。

（4）当使用自己创建的多部分组成的元件时，千万不要使用annotate.

2.PCB中常见错误：

（1）网络载入时报告NODE没有找到：

a.原理图中的元件使用了pcb库中没有的封装；

b.原理图中的元件使用了pcb库中名称不一致的封装；

c.原理图中的元件使用了pcb库中pinnumber不一致的封装。

如三极管：

sch中pinnu

mber为e,b,c,而pcb中为1，2，3。

（2）打印时总是不能打印到一页纸上：

a.创建pcb库时没有在原点；

b.多次移动和旋转了元件，pcb板界外有隐藏的字符。

选择显示所有隐藏的字符，缩

小pcb,然后移动字符到边界内。

（3）DRC报告网络被分成几个部分：

表示这个网络没有连通，看报告文件，使用选择*****EDCOPPER查找。

另外提醒朋友尽量使用*****,减少蓝屏的机会；多几次导出文件，做成新的DDB文件

，减少文件尺寸和PROTEL僵死的机会。

如果作较复杂得设计，尽量不要使用自动布线。

在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，

在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。

PCB布线有单面布线

、双面布线及多层布线。

布线的方式也有两种：

自动布线及交互式布线，在自动布线之前

，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平

行，以免产生反射干扰。

必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产

生寄生耦合。

自动布线的布通率，依赖于良好的布局，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经线，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，它可以根据需要断开已布的线。

并试着重新再布线，以改进总体效果。

对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了，它浪费了许多宝贵的布线通道，为

解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术，它不仅完成了导通孔的作用，还省出许多布线通

道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB板的设计过程是一个复杂而又

简单的过程，要想很好地掌握它，还

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需广大电子工程设计人员去自已体会，才能得到其中

的真谛。

1电源、地线的处理

既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰

，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。

所以对电、地线的布线要认真对

待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。

对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因，现

只对降低式抑制噪音作以表述：

众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。

尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：

地线＞电源线＞信号

线，通常信号线宽为：

0.2～0.3mm,最经细宽度可达0.05～0.07mm,电源线为1.2～2.5mm

对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一个地网来使用（模拟电路的地不

能这样使用）

用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。

或是做成

多层板，电源，地线各占用一层。

2、数字电路与模拟电路的共地处理

现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合

构成的。

因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。

数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感

的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处

理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只

是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。

数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一

个连接点。

也有在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。

3、信号线布在电（地）层上

在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成

浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电

（地）层上进行布线。

首先应考虑用电源层，其次才是地层。

因为最好是保留地层的完整

性。

4、大面积导体中连接腿的处理

在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考

虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不

良隐患如：

①焊接需要大功率加热器。

②容易造成虚焊点。

所以兼顾电气性能与工艺需要

，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heatshield）俗称热焊盘（Thermal），这样，可使

在焊接时因截面过分散热

Layout

而产生虚焊点的可能性大大减少。

多层板的接电（地）层腿的处

理相同。

5、布线中网络系统的作用

在许多CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。

网格过密，通路虽然有所增加，但步进太

小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电

子产品的运算速度有极大的影响。

而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安

装孔、定们孔所占用的等。

网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。

所以要有一个疏密

合理的网格系统来支持布线的进行。

标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸（2.54mm）,所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸（

2.54mm）或小于0.1英寸的整倍数，如：

0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6、设计规则检查（DRC）

布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制

定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面：

线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是

否合理，是否满足生产要求。

电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？

在PCB中是否

还有能让地线加宽的地方。

对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显

地分开。

模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。

后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。

对一些不理想的线形进行修改。

在PCB上是否加有工艺线？

阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是

否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。

多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。

概述

本文档的目的在于说明使用PADS的印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计的流程和一些

注意事项，为一个工作组的设计人员提供设计规范，方便设计人员之间进行交流和相互检

查。

2、设计流程

PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤

.

2.1网表输入

网表输入有两种方法，一种是使用PowerLogic的OLEPowerPCBConnection功能，选择

SendNetlist，应用OLE功能，可以随时保持原

理图和PCB图的一致，尽量减少出错的可能

。

另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表，选择File-Import，将原理图生成的网表输

入进来。

2.2规则设置

如果在原理图设计阶段就已经把PCB的设计规则设置好的话，就不用再进行设置

这些规则了，因为输入网表时，

Layout

设计规则已随网表输入进PowerPCB了。

如果修改了设计规

则，必须同步原理图，保证原理图和PCB的一致。

除了设计规则和层定义外，还有一些规则

需要设置，比如PadStacks，需要修改标准过孔的大小。

如果设计者新建了一个焊盘或过

孔，一定要加上Layer25。

注意：

PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出设置已经作成缺省启动文件，名称为Default.

stp，网表输入进来以后，按照设计的实际情况，把电源网络和地分配给电源层和地层，并

设置其它高级规则。

在所有的规则都设置好以后，在PowerLogic中，使用OLEPowerPCBC

onnection的RulesFromPCB功能，更新原理图中的规则设置，保证原理图和PCB图的规则

一致。

2.3元器件布局

网表输入以后，所有的元器件都会放在工作区的零点，重叠在一起，下一步的工作就是把

这些元器件分开，按照一些规则摆放整齐，即元器件布局。

PowerPCB提供了两种方法，手

工布局和自动布局。

2.3.1手工布局

1.工具印制板的结构尺寸画出板边（BoardOutline）。

2.将元器件分散（DisperseComponents），元器件会排列在板边的周围。

3.把元器件一个一个地移动、旋转，放到板边以内，按照一定的规则摆放整齐。

2.3.2自动布局

PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局，但对大多数的设计来说，效果并不理想

，不推荐使用。

2.3.3注意事项

a.布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器

件放在一起

b.数字器件和模拟器件要分开，尽量远离

c.去耦电容尽量靠近器件的VCC

d.放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集

e.多使用软件提供的Array和Union功能，提高布局的效率

2.4布线

布线的方式也有两种，手工布线和自动布线。

PowerPCB提供的手工布线功能十分强大，

包括自动推挤、在线设计规则检查（DRC），自动布线由Specctra的布线引擎进行，通常这

两种方法配合使用，常用的步骤是手工―自动―手工。

2.4.1手工布线

1.自动布线前，先用手工布一些重要的网络，比如高频时钟、主电源等，这些网络往往对

走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封装，如BGA，自动布线很

难布得有规则，也要用手工布线。

2.自动布线以后，还要用手工布线对PCB的走线进行调整。

2.4.2自动布线

手工布线结束以后，剩下的网络就交给自

动布线器来自布。

选择Tools-*****A，启动S

pecctra布线器的接口，设置好DO文件，按Continue就启动了Specctra布线器自动布线，结

束后如果布通率为100%，那么就可以进行手工调整布线了；如果不到100%，说明布局或手

工布线有问题，需要调整

Layout

布局或手工布线，直至全部布通为止。

2.4.3注意事项

a.电源线和地线尽量加粗

b.去耦电容尽量与VCC直接连接

c.设置Specctra的DO文件时，首先添加Protectallwires命令，保护手工布的线不被自

动布线器重布

d.如果有混合电源层，应该将该层定义为Split/mixedPlane，在布线之前将其分割，布

完线之后，使用PourManager的PlaneConnect进行覆铜

e.将所有的器件管脚设置为热焊盘方式，做法是将Filter设为Pins，选中所有的管脚，修

改属性，在Thermal选项前打勾

f.手动布线时把DRC选项打开，使用动态布线（DynamicRoute）

2.5检查

检查的项目有间距（Clearance）、连接性（Connectivity）、高速规则（HighSpeed）

和电源层（Plane），这些项目可以选择Tools-VerifyDesign进行。

如果设置了高速规则

，必须检查，否则可以跳过这一项。

检查出错误，必须修改布局和布线。

注意：

有些错误可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，检查间距时会出

错；另外每次修改过走线和过孔之后，都要重新覆铜一次。

2.6复查

复查根据“PCB检查表”，内容包括设计规则，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置；

还要重点复查器件布局的合理性，电源、地线网络的走线，高速时钟网络的走线与屏蔽，

去耦电容的摆放和连接等。

复查不合格，设计者要修改布局和布线，合格之后，复查者和

设计者分别签字。

2.7设计输出

PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。

打印机可以把PCB分层打印，便于设计者和

复查者检查；光绘文件交给制板厂家，生产印制板。

光绘文件的输出十分重要，关系到这

次设计的成败，下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。

a.需要输出的层有布线层（包括顶层、底层、中间布线层）、电源层（包括VCC层和GND层

）、丝印层（包括顶层丝印、底层丝印）、阻焊层（包括顶层阻焊和底层阻焊），另外还

要生成钻孔文件（NCDrill）

b.如果电源层设置为Split/Mixed，那么在AddDocument窗口的Document项选择Routing，

并且每次输出光绘文件之前，都要对PCB图使用PourManager的PlaneConnect进行覆铜；

如果设置为CAMPlane，则选择Plane，在设置Layer项的时候，要把Layer25加上，在Laye

r25层中选择Pads和Viasc.在设备设置窗口（按DeviceSetup），将Aperture的值改为19

9

d.在设置每层的Layer时，将BoardOutline选上

e.设置丝印层

的Layer时，不要选择PartType，选择顶层（底层）和丝印层的Outline、

Text、Line

f.设置阻焊层的Layer时，选择过孔表示过孔上不加阻焊，不选过孔表示家阻焊，视具体

情况确定

g.生成钻孔文件时，使用PowerPCB的缺省设置，不要作任何改动

h

Layout

.所有光绘文件输出以后，用CAM350打开并打印，由设计者和复查者根据“PCB检查表”

检查

过孔（via）是多层PCB的重要组成部分之一，钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到

40%。

简单的说来，PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。

从作用上看，过孔可以分成两类

：

一是用作各层间的电气连接；二是用作器件的固定或定位。

如果从工艺制程上来说，这

些过孔一般又分为三类，即盲孔（blindvia）、埋孔（buriedvia）和通孔（throughvia）。

盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路

的连接，孔的深度通常不超过一定的比率（孔径）。

埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔

，它不会延伸到线路板的表面。

上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工

艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。

第三种称为通孔，这种孔穿过整

个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。

由于通孔在工艺上更易于实现

，成本较低，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。

以下所说的过孔

，没有特殊说明的，均作为通孔考虑。

从设计的角度来看，一个过孔主要由两个部分组成，一是中间的钻孔（drillhole）,二是

钻孔周围的焊盘区，见下图。

这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。

很显然，在高速,高

密度的PCB设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此

外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。

但孔尺寸的减小同时带

来了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制的减小，它受到钻孔（drill）和电镀（pla

ting）等工艺技术的限制：

孔越小，钻孔需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；且

当孔的深度超过钻孔直径的6倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。

比如，现在正常的一块6

层PCB板的厚度（通孔深度）为50Mil左右，所以PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8

Mil。

二、过孔的寄生电容

过孔本身存在着对地的寄生电容，如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的

直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于：

C=1.41εTD1/（D2-D1）

过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。

举例来说，对于一块厚度为50M

il的PCB板，如果使用内径为10Mil，焊盘直径为20Mil的过

孔，焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容

大致是：

C=1.41x4.4x0.050x0.020/（0.032-0.020）=0.517pF，这部分电容引起的上升时间

变化

Layout

量为：

T10-90=2.2C（Z0/2）=2.2x0.517x（55/2）=31.28ps。

从这些数值可以看出，尽管

单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔

进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。

三、过孔的寄生电感

同样，过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄

生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。

它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，

减弱整个电源系统的滤波效用。

我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生

电感：

L=5.08h[ln（4h/d）+1]其中L指过孔的电感，h是过孔的长度，d是中心钻孔的直径。

从式中

可以看出，过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。

仍然采用

上面的例子，可以计算出过孔的电感为：

L=5.08x0.050[ln（4x0.050/0.010）+1]=1.015nH

。

如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：

XL=πL/T10-90=3.19Ω。

这样的阻

抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的

时候需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。

四、高速PCB中的过孔设计

通过上面对过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的过

孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。

为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响

，在设计中可以尽量做到：

1、从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔大小。

比如对6-10层的内

存模块PCB设计来说，选用10/20Mil（钻孔/焊盘）的过孔较好，对于一些高密度的小尺寸

的板子，也可以尝试使用8/18Mil的过孔。

目前技术条件下，很难使用更小尺寸的过孔了。

对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗。

2、上面讨论的两个公式可以得出，使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄

生参数。

3、PCB板上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。

4、电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会

导致电感的增加。

同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗。

5、在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。

甚至可以在

PCB板上大量

放置一些多余的接地过孔。

当然，在设计时还需要灵活多变。

前面讨论的过孔

模型是每层均有焊盘的情况，也有的时候，我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。

特别

是在过孔密度非常大的情况下，可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽，解决这样

的问题除了移动过孔的位置，我们还可以考虑将过孔在该铺

Layout

铜层的焊盘尺寸减小。

问：

从WORD文件中拷贝出来的符号，为什么不能够在PROTEL中正常显示

复：

请问你是在SCH环境,还是在PCB环境,在PCB环境是有一些特殊字符不能显示,因为那时

保留字.

问：

net名与port同名，pcb中可否连接

答复：

可以,PROTEL可以多种方式生成网络,当你在在层次图中以port-port时,每张线路图

可以用相同的NET名,它们不会因网络名是一样而连接.但请不要使用电源端口,因为那是全

局的.

问：

:

请问在*****9SE中导入PADS文件，为何焊盘属性改了

复：

这多是因为两种软件和每种版本之间的差异造成，通常做一下手工体调整就可以了。

问：

请问杨大虾：

为何通过软件把powerlogic的原理图转化成protel后，在protel中无法

进行属性修改，只要一修改，要不不现实，要不就是全显示属性？

谢谢！

复：

如全显示，可以做一个全局性编辑，只显示希望的部分。

问：

请教铺~的原则？

复：

铺~一般应该在你的安全间距的2倍以上.这是LAYOUT的常规知识.

问：

请问PotelDXP在自动布局方面有无改进?

导入封装时能否根据原理图的布局自动排开

?

复：

PCB布局与原理图布局没有一定的内在必然联系，故此，PotelDXP在自动布局时不会

根据原理图的布局自动排开。

（根据子图建立的元件类，可以帮助PCB布局依据原理图的连

接）。

问：

请问信号完整性分析的资料在什么地方购买

复：

Protel软件配有详细的信号完整性分析手册。

问：

为何铺铜，文件哪么大？

有何方法？

复：

铺铜数据量大可以理解。

但如果是过大，可能是您的设置不太科学。

问：

有什么办法让原理图的图形符号可以缩放吗？

复：

不可以。

问：

PROTEL仿真可进行原理性论证，如有详细模型可以得到好的结果

复：

PROTEL仿真完全兼容Spice模型，可以从器件厂商处获得免费Spice模型，进行仿真。

PROTEL也提供建模方法，具有专业仿真知识，可建立有效的模型。

问：

99SE中如何加入汉字，如果汉化后好象少了不少东西！

3-2814:

17:

0但确实少了不

少功能！

复：

可能是汉化的版本不对。

（摘录者注:

标准汉化不存在这个问题）

问：

如何制作一个孔为2*4MM外径为6MM的焊盘?

复：

在机械层标注方孔尺寸。

与制版商沟通具体要求。

问：

我知道，但是在内电层如何把电源和地与内电层连接。

没有网

络表，如果有网络表就

没有问题了

复：

利用from-to类生成网络连接

问：

还想请教一下99se中椭圆型焊盘如何制作？

放置连续焊盘的方法不可取，线路板厂家

不乐意。

可否在下一版中加入这个设置项？

复：

在建库元件时，可以利用非焊盘的图素形成所要的焊盘形状。

在进行PCB设计时使

有相同网络属性。

我们可以向Protel公司建议。

问