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四层PCB核心板制作5——网络设置与DRC规则设置

2020-01-11 20:43 267 查看

在PCB设计中，网络设置是相当重要的一步操作。尤其是针对一些结构复杂的电路，利用网络设置与管理可以方便地梳理出具体电气网络的分布与信号流向。比如说，想看一下电路板上各电压的分布情况，方便接下来的电源/地平面分割，那该怎么办呢？
如上图所示，最直观的操作就是在界面左侧的PCB栏中选择“Nets”，即以电气网络为单位进行查找与显示。在All Nets中寻找自己想查找的电气网络，找到后用鼠标点击，或按ctrl多选，以达到选中的目的。选中之后在显示模式中选择“Mask”掩膜显示模式，可以令相关网络相对背景高亮，方便观察。
这样操作十分繁琐。我们可以采用AD中的网络类设置解决这个问题。
点击设计->类（C），进入网络设置界面。
进入界面发现，除了表示全部网络的外，还有一组A和D。很明显在原理图中设置了两条总线，AD会自动把总线当做网络类导入到PCB中。
右键单击Net Classes，选择新建网络类，为其命名为PWR。在右侧的界面为该类添加网络，按ctrl多选，选中后单击红框处的“>”符号导入到新建类中。
如上图所示，类中的网络可以随意增添。当发现漏掉了某些电气网络后，可以直接按上一步的方式再次添加。

双端排针作为一个网络可以方便观察信号流向进行布线。然而排针的端口数量较多，用刚才的方法一个一个找再添加实在麻烦，这里说一个新的方法。首先如上图所示，新建一个电气网络类EXTERNAL_PIN。
回到PCB编辑界面，用框选或者按住ctrl多选的方式选中排针上有信号传输的引脚，然后右键->网络操作（N）->Add selected net to Netclass，随后选择EXTERNAL_PIN类即可。创建和编辑网络的方法基本如上，现在开始设定DRC规则。
点击设计（D）->规则（R）
现在国内的PCB制版厂家一般都支持4mil以上的物体间距。为了留一定的余量以防万一，本设计将All Clearance的最小间距设为了5mil。此外需要注意，电路板上的铺铜区尽量与其他物体保持一定距离，避免加工失误之类的问题，因此将Poly与其他物体的间距设为了10mil。
现在的国内PCB制版厂商都支持5mil以上的线宽，少部分工厂由于激光钻孔成本的原因，可能会增加一定收费额，但是支持5mil是完全没问题的。本次设计使用多层板设计，需要考虑阻抗匹配。根据阻抗匹配计算器的计算结果算出合适的信号线宽为5.5mil。阻抗匹配的计算今后会单独出一篇文章（挖坑）。如果只是单纯设计双层板的话，为了最大化减少成本我个人建议最小信号线宽设置为6mil。
显然电源的布线不能吃信号线那一套。本人在设计电源布线的时候倾向于直接铺铜。不过考虑到BGA芯片封装的特殊性，电源的线宽也需要设定一个合适的值。新建一个电源规则后以电源网络作为设定目标，设定最小宽度10mil，首选12mil，最大宽度80mil。
现在国内的PCB制版厂都支持6mil以上的过孔内径。过孔内径的大小与总成本极度挂钩，一般业界认为0.2mm以下是一档价位，0.2mm~0.3mm是一档价位，0.3mm以上是一档价位。本设计考虑到成本与布局走线问题，折中选择了8mil的过孔内径。过孔外径的选择建议使用以下公式：
过孔内径（mil）*2-2mil <过孔外径（mil）<过孔内径（mil）*2+2mil 。
如果将内径设定为8mil，那么外径选择14mil~18mil是最为合适的，这样能保证过孔盖油的效果，本设计使用16mil。
关于阻焊层的径宽，一般选择4mil或者5mil即可。
经常焊电路的同学应该知道，焊接的效果与实际电路的散热性有关，散热过好，焊接的时候触点温度下降，容易造成虚焊。因此内电层过孔的铺铜链接选择十字关联型。此外，如果过孔的铺铜链接涉及到的面积过大，在实际布局中容易造成平面完整性被分割，因此将相关数据设定的数值较小一些，分别为6mil，8mil，10mil。

内电层的阻焊间距按照系统默认设定为8mil即可。
铜皮链接的原则与内电层链接的原则相同，在此设定为10mil与15mil。

当在铺铜区域放置载流过孔时，我们希望采取全连接的方式来确保平面完整性，关于载流过孔如何设置全连接可以参考上图的设置方法。