第五章 PCB 设计规则设置及 PCB 绘制

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于 2020-09-02 15:04:58 首次发布

Altium Designer 笔记（2020版）专栏收录该内容

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本文详细介绍了PCB设计中的关键步骤，包括类和设计规则的创建、扇孔处理、信号与电源线的布线策略，以及信号优化和GND处理方法。深入探讨了间距规则、线宽设置、过孔规则、敷铜插件应用等内容，提供了实用的布线技巧。

第五章 PCB 设计规则设置及 PCB 绘制

第五章 PCB 设计规则设置及 PCB 绘制

5.1 Class（类）、设计规则的创建

进入 PCB 文件（PcbDoc）。

通过设置 Class（类）来区分一些属性，比如信号和电源的走线；

创建电源类网络定义：Class（类）快捷键（D 键 + C 键），弹出对象类浏览器，右击左侧树状图中的 Object Classes（对象类）- Net Classes（网络类），选择添加类，命名为“PWR”（意为电源类网络），选择电源类的网络标签（如 GND、VCC 等）。

设计规则：

· 进入规则编辑器：菜单栏中的设计（Design）- 规则（Rules）- 弹出 PCB 规则及约束编辑器；

· 最左侧树状图中，设计规则（Design Rules）分为了九个大类：

· Electrical 电气规则：包括间距（Clearance）、短路（Short - Circuit）、开路（Un - Routed Net、Un - Connected Pin）等电气原理上的规则检查；

· 间距规则 Clearance：影响生产成本（≥6 mil 成本最低，6 mil＞x≥4 mil 常规生产，4 mil＞x 成本高昂）；

· 在约束中，可统一设置相同间距，也可利用下方表格，单独设置不同实体之间（线、焊盘、过孔、铜、文字等）的间距；

· 不符合间距要求时会在绘图界面有距离过小的报错；

· Routing 布线规则：包括布线的线宽（Width）、过孔（Routing Via Style）、拓扑结构（Routing Topology）、差分对线（Differential Pairs Routing）等布线规则设置；

· 线宽 Width：影响生产成本，一般场景设置为6 mil；

· 单独修改某类线宽（如电源网络）：在左侧树状图 Routing（布线规则）- Width（线宽）规则右键，选择“新规则”，双击进入后修改名称，在 Where The Object Matches（与哪些实体匹配）下选择 Net Class - PWR（请提前设置好 Class，见上方 Class（类）），在下方约束可设置为：最小宽度 15 mil，最大宽度 60 mil，首选宽度 15 mil；这种方法也可适用于某个网络（Net）、某层网络（Layer）等规则设置；

· 注意最下方“优先级”的设置，未能应用到自己设置的规则可能是规则设置的优先级过低；

· 注意是否使能规则，在 Width（线宽）规则页面在“使能的”一栏需✔；

· 也可逐条修改（麻烦）；

· 过孔规则 Routing Via Style：影响生产成本，尽量满足≥12 mil；

· 盘外围经验选取：2*H（-ole Size） ± 2 mil （如孔径采用12 mil，可选择盘外围22 mil 或者 26 mil）；

· 过孔规则还可在软件右上方的“优选项（Prefenence）”⚙中，左侧树状图选择 PCB Editor（PCB 编辑器）- Defaults（默认项）- 页面中仅 Defaults Primitives（默认初始值）- Primitive List（初始值列表）中选择 Via（过孔） - 在右侧 Hole information（孔信息）下的 Hole Size（孔径尺寸）和下方 Size and Shape（尺寸和形状）下 Diameter（直径）项设置相应孔径，此外下方的 Solder Mask Expansion（阻焊覆盖）中✔ Top 和 Bottom 的 Tented 项代表利用阻焊不覆盖油墨，但一般还是推荐覆盖油墨；

· SMT 贴片规则；

· Mask 阻焊规则；

· Plane 铺铜规则（常用）：

· Power Plane Connect Style 内垫层的连接方式：

· Plane Connect 用于设置负片层连接：

· 与负片层网络相同时设置为反焊盘十字链接还是无反焊盘的全连接，与负片层网络不同时外围一圈绝缘油墨称为反焊盘（无铜，绝缘）；

· Power Plane Clearance 反焊盘设置：

· Plane Clearance 平面间距，可设置反焊盘的间距（外围大小）：

· 反焊盘过大，在多个反焊盘相连时可能会割裂平面造成网络中断（电位不等）；过小会提高制造成本；一般设置为8 mil；

· Polygon Connect Style 正片连接方式：

· Polygon Connect 多边形连接：

· 全连接会在焊接时使得铜皮快速散热，锡膏凝固不易焊接而造成虚焊，手工焊接设置十字连接；若为大电流器件考虑全连接；

· 在约束 - 高级选项中，可以单独对通孔焊盘、SMD Pad 表贴焊盘、Via 过孔进行设置；

· 过孔不适合十字连接，多个过孔相邻时可能会打断平面或干扰其他焊盘的连接，一般过孔设置为全连接；

· Testpoint 测试点规则；

· Manufacturing 生产制造规则：

· Silk To Solder Mask Clearance 丝印和阻焊的间距：

· 丝印落到阻焊上会在制造时被覆盖，导致丝印不清晰，一般约束 - 对象与丝印层的最小间距设置为2 mil；

· 可在规则检查器中（菜单栏的设计 - 规则检查器）- Rules To Check（待检查的规则）-Manufacturing（制造）- ✔ Silk To Solder Mask Clearance；

· High Speed 高速规则；

· Placement 器件放置规则；

· Signal Integrity 信号完整性规则。

5.2 扇孔的处理及敷铜插件的应用

前往 PCB 联盟网 - 搜索关键字“脚本”- 找到“AD Skill/ad插件/ad脚本/ad敷铜脚本”帖子 - 下载 FYAD Skill.rar。

进入 PCB 文件（PcbDoc）。

一般的铺铜操作：

快捷菜单栏选择铺铜 - 在相应位置铺铜 - 双击铜皮，设置属性中的铜皮网络（Properties（属性）面板 - Properties（属性）- Net（网络）） - 右键铜皮，选择铺铜操作（Y）- 重铺选中的铺铜（R）。

使用插件铺铜：

菜单栏中的文件（Files）- 运行脚本（S）- 左下方的“浏览…”- 选择“FY_AD_Tools.PrjScr”文件 - 选择脚本列表中的“FY_Main.pas”，在弹出的 AD 辅助工具窗口中，选择菜单栏中的设计辅助类（Y）- 铜皮分配网络属性 - 在选择包含的指定 Net 属性的 PAD 下点击“选择”按钮，在 PCB 绘图区选择包含铜皮相应网络的焊盘 - 在选择需要修改 Net 属性的铜皮下点击“选择”按钮，在 PCB 绘图区选择需要设置的铜皮。

扇孔：铜皮扇出区域或者粗铜线扇出时打的通孔。

扇孔设置的目的：

· 占据孔位，便于布线时避开；

· 减小回流路径，路径越长，信号质量越差。

布线与铺铜：

· 快速设置网络类便于统一处理：右键布线 - 网络操作（N）- Add Selected Net to NetClass（添加选中的网络到网络类中）；

· 尽量从焊盘中心出发布线；

· 电源接口还可选择铺铜；

· 铺铜时注意设置 Properties（属性）面板 - Put Over All Same Net Objects，并 ✔ Remove Dead Copper（移除死铜）；

· 遇到滤波电容时，注意设置铺铜路径，让电流流经滤波电容端口，使滤波电容器起作用；

· 对连接到地或者电源网络的铜皮打一些回流用的过孔；

· 对称的走线直接复制粘贴，减少工作量。