（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”。移動鼠標(biāo)至需要修改的走線起點，單擊左鍵，即可開始人工走線，如圖2。

此時，按下計算機鍵盤的Tab 鍵，彈出如圖3 的交互式布線會話框，可供設(shè)計者修改導(dǎo)線寬度和過孔樣式等。

經(jīng)手動修改后的設(shè)計結(jié)果如圖4。可見比“自動布線”的效果有所改善。

圖1 交互式布線

圖2 手動修改布線

圖3 交互式布線會話框

圖4 人工修改結(jié)果

　　4. 幾個要點

a）布線

比較圖10（上期）和圖4，可見不僅對走線的一些“樣式”作了修改，還對走線的“層”做了變更。如圖5 所示，自動布線時，網(wǎng)絡(luò)“V+”被布在了元件面，這帶來一個問題。前面講到過，散熱器是“接地”的，導(dǎo)線銅箔壓在下面，雖說有阻焊膜保護(hù)，但極易破損造成短路。類似的走線絕對禁止。而從散熱器固定用焊盤引出的接地導(dǎo)線，從元件面走線就不會造成任何問題。

圖5 手動修改的主要內(nèi)容

為了避免這種情況發(fā)生，可以在自動布線之前，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)先手動畫上封閉線，由于設(shè)計軟件在進(jìn)行布線規(guī)劃時會自動避免短路，所以在該面的已被封閉的指定區(qū)域就不會布線，免去了上述問題。具體做法和效果，參見圖6。從圖中鼠標(biāo)所指出可見，布線算法不是很理想。

圖6 設(shè)置單面禁布區(qū)后自動布線結(jié)果

這里有一個問題，就是散熱器固定焊盤接入“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?？梢娫诖颂庍@樣做并不見得好，不過在有些場合是有效的。布線結(jié)束后，需要手工刪除預(yù)先畫上的封閉線。同時請注意，“禁止布線層”是對所有層有效，而這種設(shè)定禁止布線區(qū)域的方式僅針對某一層。

此外，圖4 的手動修改結(jié)果中有導(dǎo)線作“T”形連接。一般來講，同一網(wǎng)絡(luò)中的各段導(dǎo)線連接點應(yīng)盡可能選在元件管腳處，在選擇布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，星形布線和鏈?zhǔn)津?qū)動都是這樣。但較多使用的是“最短原則”，即網(wǎng)絡(luò)總長最短，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、組裝的過程中，難免會有輕度彎折或者焊接時的溫度變化引起的膨脹收縮。這種情況下，“T”接的最大問題在于應(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)動等問題）。筆者曾遇到過某品牌電視機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 所示對分支處進(jìn)行處理。一般來講，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，同時對減小信號輻射有利。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)線段長度。如果是高頻設(shè)計，可能會選擇第三項圓弧。

圖7 對“T”接的改進(jìn)

圖8 導(dǎo)線轉(zhuǎn)彎處的處理

b）過孔

這個設(shè)計例子比較簡單，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，焊錫會填滿過孔（這里是焊盤），有較高的可靠性。復(fù)雜一些的設(shè)計，會發(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，使用過孔連接它們的端點，參見圖9 。過孔的尺寸與整體布線情況、過孔所在網(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，普通導(dǎo)線（指不需傳輸功率的信號線，如單片機的數(shù)據(jù)線、地址線等）常用的寬度為12mil，過孔常選用默認(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，普通導(dǎo)線寬度可采用7mil，這時過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)計規(guī)則，導(dǎo)線轉(zhuǎn)角

雙面板或多層板過孔的孔壁擔(dān)負(fù)著導(dǎo)電的功能。孔壁的金屬層很薄，橫截面積很小，所以載流能力很有限。對于普通信號傳輸線，有效信息主要是“電平”（當(dāng)然也有驅(qū)動問題），電流很小，如圖10 中鼠標(biāo)指針?biāo)柑幍臄?shù)據(jù)線D1，使用較小的過孔即可。對于電源線或接地，一個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，過孔尺寸也要大一些，而且最好是在焊接時填錫，如圖10 中的VDD、VCC、DGND 都使用了較大的過孔。還有一個常用方法，就是使用多個過孔，尤其是電流較大時可以有效分流，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過孔，焊接面的走線往左延伸至最左邊的過孔，在兩面都有導(dǎo)線的區(qū)域，放置了4 個過孔。在使用再流焊，用焊錫填孔不方便時，這個方法用得較多。

圖10 走線中的過孔

圖11 使用多個過孔，增大載流能力

c）“淚滴”焊盤與覆銅

本例較簡單，沒有涉及這兩個問題。由于近些年來電路的工作速度不斷提高，元件的封裝尺寸越來越小，對印制板的設(shè)計要求也更高了。在這里對密度較高和速度較高的印制板設(shè)計中常采用的兩項技術(shù)做簡單介紹。

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

圖12 從大焊盤出線

圖13 主菜單-工具-淚滴焊盤

圖14 淚滴選項對話框

圖15 兩種淚滴焊盤

在對焊盤和過孔自動添加“淚滴”時，設(shè)計軟件保證間隙約束，所以在走線時應(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，有些焊盤就未能添加淚滴。“淚滴選項”中還有一項“強制點淚滴”，復(fù)選此項，再添加淚滴時，會突破間隙約束，強制給每個焊盤都加上淚滴。這時，需要由設(shè)計者判斷結(jié)果是否可行。由圖17 可見，強制添加淚滴以后，在線規(guī)則檢查已經(jīng)報錯。

圖16 保證間隙約束

圖17 強制點淚滴

對印制板上較“敏感”的區(qū)域，即對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，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 是一個覆銅的例子，銅箔連接到數(shù)字地。

圖18 覆銅實例

點擊主菜單“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)置對話框。對其中主要選項作如下解釋。

圖19 主菜單-放置-覆銅

圖20 覆銅設(shè)置對話框

填充模式：對于面積較小的覆銅，可以選擇實心填充。面積較大時，焊接時可能由于受熱造成“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：銅箔一般接地。根據(jù)實際設(shè)計，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，無法與指定網(wǎng)絡(luò)連接的銅箔塊。設(shè)計者可根據(jù)實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，就不多說了。確認(rèn)后，鼠標(biāo)指針變成十字形坐標(biāo)指針。點擊某個點作為起點，移動鼠標(biāo)，點擊轉(zhuǎn)角處，如此繪出一個預(yù)計需要覆銅的多邊形區(qū)域。點擊封閉的多邊形的最后一個端點，即回到起點時，覆銅操作自動完成。

覆銅時，銅箔與印制板上的已有焊盤、過孔和導(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，可能會造成焊接時的粘連。建議做法是，布線結(jié)束，淚滴添加完成，檢查無誤后，修改設(shè)計規(guī)則中的間隙約束條件至15mil 或更多。這時在線規(guī)則檢查會報錯，但并無關(guān)系，因為我們自己知道是修改規(guī)則造成的。然后，再進(jìn)行放置覆銅操作，結(jié)果見圖21。

圖21 擴大間隙設(shè)置后的覆銅