Altium Designer PCB 敷铜技巧,焊盘设计、焊盘加固

1、敷铜通常的PCB电路板设计中，为了提高电路板的抗干扰能力，将电路板上没有布线的空白区间铺满铜膜。一般将所铺的铜膜接地，以便于电路板能更好地抵抗外部信号的干扰。1．敷铜的方法从主菜单执行命令Place/PolygonPour…(P+G)，也可以用元件放置工具栏中的PlacePolygonPour按钮。进入敷铜的状态后，系统将会弹出PolygonPour（敷铜属性）设置对话框，如【图9】所示。【图9】敷铜属性设置对话框在敷铜属性设置对话框中，有如下几项设置：·SurroundPadsWith复选项：用于设置敷铜环绕焊盘的方式。有两种方式可供选择：Arcs（圆周环绕）方式和Octagons（八角形环绕）方式。两种环绕方式分别如【图10】和【图11】所示。【图10】圆周环绕方式【图11】八角形环绕方式·GridSize：用于设置敷铜使用的网格的宽度。·TrackWidth：用于设置敷铜使用的导线的宽度。·HatchingStyle复选项：用于设置敷铜时所用导线的走线方式。可以选择None（不敷铜）、90°敷铜、45°敷铜、水平敷铜和垂直敷铜几种。几种敷铜导线走线方式分别如【图12】、【图13】、【图14】、【图15】、【图16】所示。当导线宽度大于网格宽度时，效果如【图17】【图12】None敷铜【图13】90°敷铜【图14】45°敷铜【图15】水平敷铜【图16】垂直敷铜【图17】实心敷铜·Layer下拉列表：用于设置敷铜所在的布线层。·MinPrimLength文本框：用于设置最小敷铜线的距离。·LockPrimitives复选项：是否将敷铜线锁定，系统默认为锁定。·ConnecttoNet下拉列表：用于设置敷铜所连接到的网络，一般设计总将敷铜连接到信号地上。·PourOverSameNet复选项：用于设置当敷铜所连接的网络和相同网络的导线相遇时，是否敷铜导线覆盖铜膜导线。·RemoveDeadCoper复选项：用于设置是否在无法连接到指定网络的区域进行敷铜。2．放置敷铜设置好敷铜的属性后，鼠标变成十字光标表状，将鼠标移动到合适的位置，单击鼠标确定放置敷铜的起始位置。再移动鼠标到合适位置单击，确定所选敷铜范围的各个端点。必须保证的是，敷铜的区域必须为封闭的多边形状，比如电路板设计采用的是长方形电路板，是敷铜区域最好沿长方形的四个顶角选择敷铜区域，即选中整个电路板。敷铜区域选择好后，右击鼠标退出放置敷铜状态，系统自动运行敷铜并显示敷铜结果2、补泪滴在电路板设计中，为了让焊盘更坚固，防止机械制板时焊盘与导线之间断开，常在焊盘和导线之间用铜膜布置一个过渡区，形状像泪滴，故常称做补泪滴（Teardrops）。泪滴的放置可以执行主菜单命令Tools/Teardrops…(T+D)，将弹出如【图18】所示的Teardropptions（泪滴）设置对话框。【图18】泪滴设置对话框接下来，对泪滴设置对话框中的各个选项区域的作用进行相应的介绍。①General选项区域设置General选项区域各项的设置如下：·AllPads复选项：用于设置是否对所有的焊盘都进行补泪滴操作。·AllVias复选项：用于设置是否对所有过孔都进行补泪滴操作。·SelectedObjectsOnly复选项：用于设置是否只对所选中的元件进行补泪滴。·ForceTeardrops复选项：用于设置是否强制性的补泪滴。·CreateReport复选项：用于设置补泪滴操作结束后是否生成补泪滴的报告文件。②Action选项区域设置Action选项区域各基的设置如下：·Add单选项：表示是泪滴的添加操作。·Remove单选项：表示是泪滴的删除操作。③teardropStyle选项区域设置TeardropStyle选项区域各项的设置介绍如下：·Arc单选项：表示选择圆弧形补泪滴。·Track单选项：表示选择用导线形做补泪滴。所有泪滴属性设置完成后，单击OK按钮即可进行补泪滴操作。3、包地处理电路板设计中抗干扰的措施还可以采取包地的办法，即用接地的导线将某一网络包住，采用接地屏蔽的办法来抵抗外界干扰。网络包地的使用步骤如下：1选择需要包地的网络或者导线。从主菜单中执行命令Edit/Select/Net(E+S+N)，光标将变成十字形状，移动光标一要进行包地的网络处单击，选中该网络。如果是元件没有定义网络，可以执行主菜单命令Select/ConnectedCopper选中要包地的导线。2放置包地导线。从主菜单中执行命令Tools/OutlineSelectedObjects(T+J)。系统自动对已经选中的网络或导线进行包地操作。包地操作前和操作后如【图20】和【图21】所示。【图20】包地操作前效果图【图21】包地操作后效果图3对包地导线的删除。如果不再需要包地的导线，可以在主菜单中执行命令Edit/Select/ConnectedCopper。此时光标将变成十字形状，移动光标选中要删除的包地导线，按Delect键即可删除不需要的包地导线。3、多层板的设计多层板中的两个重要概念是中间层（Mid-Layer）和内层（IntermalPlane）。其中中间层是用于布线的中间板层，该层所布的是导线。而内层是不用于布线的中间板层，主要用于做电源支或者地线层，由大块的铜膜所构成。ProtelDXP中提供了最多16个内层，32个中间层，供多层板设计的需要。在这里以常用的四层电路板为例，介绍多层电路板的设计过程。a．内层的建立对于4层电路板，就是建立两层内层，分别用于电源层和地层。这样在4层板的顶层和低层不需要布置电源线和布置地线，所有电路元件的电源和地的连接将通过盲过孔的形式连接两层内层中的电源和地。内层的建立方法是：打开要设计的PCB电路板，进入PCB编辑状态。如【图26】所示是一幅双面板的电路图，其中较粗的导线为地线GND。然后执行主菜单命令Design/LayerStackManager…，系统将弹出LayerStackManager（板层管理器）对话框，如【图27】所示。在板层管理器中，单击AddPlane按钮，会在当前的PCB板中增加一个内层，在这时要添加两个内层，添加了两个内层的效果如【图27】所示。【图26】双面板电路图举例【图27】增加两个内层的PCB板添加完内电层（电源层、地层）后，切换到内电层，然后双击屏幕中间就可以设置该内电层对应的NET。b.内层设置完毕后，将重新删除以前的导线，方法是在主菜单下执行菜单命令Tools/Un-Route/All，将以前所有的导线删除。c.重新布置导线重新布线的方法是在主菜单下执行菜单命令AutoRoute/All。Protel将对当前PCB板进行重新布线，布线结果如【图30】所示。【图30】多层板布线结果图从【图30】中可以看出，原来VCC和GND的接点都不现用导线相连接，它们都使用过孔与两个内层相连接，表现在PCB图上为使用十字符号标注。4.印刷电路板工艺设计PCB布线工艺设计的一般原则和抗干扰措施在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，PCB布线有单面布线、双面布线和多层布线。为了避免输入端与输出端的边线相邻平行而产生反射干扰和两相邻布线层互相平行产生寄生耦合等干扰而影响线路的稳定性，甚至在干扰严重时造成电路板根本无法工作，在PCB布线工艺设计中一般考虑以下方面：1．考虑PCB尺寸大小PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；尺寸过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。应根据具体电路需要确定PCB尺寸。2．确定特殊元件的位置确定特殊元件的位置是PCB布线工艺的一个重要方面，特殊元件的布局应主要注意以下方面：o尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互离得太近，输入和输出元件应尽量远离。o某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。o重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。o对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。3．布局方式采用交互式布局和自动布局相结合的布局方式。布局的方式有两种：自动布局及交互式布局，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局，完成对特殊元件的布局以后，对全部元件进行布局，主要遵循以下原则：o按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。o以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。o在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。o位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3:2或4:3。电路板面尺寸大于200×150mm时，应考虑电路板所受的机械强度。4．电源和接地线处理的基本原则由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，对电源和地的布线采取一些措施降低电源和地线产生的噪声干扰，以保证产品的质量。方法有如下几种：o电源、地线之间加上去耦电容。单单一个电源层并不能降低噪声，因为，如果不考虑电流分配，所有系统都可以产生噪声并引起问题，这样额外的滤波是需要的。通常在电源输入的地方放置一个1～10μF的旁路电容，在每一个元器件的电源脚和地线脚之间放置一个0.01～0.1μF的电容。旁路电容起着滤波器的作用，放置在板上电源和地之间的大电容（10μF）是为了滤除板上产生的低频噪声（如50/60Hz的工频噪声）。板上工作的元器件产生的噪声通常在100MHz或更高的频率范围内产生谐振，所以放置在每一个元器件的电源脚和地线脚之间的旁路电容一般较小（约0.1μF）。最好是将电容放在板子的另一面，直接在元件的正下方，如果是表面贴片的电容则更好。o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，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线为1.2～2.5mm，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。做成多层板，电源，地线各占用一层。o依据数字地与模拟地分开的原则。若线路板上既有数字逻辑电路和又有模拟线性是中，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔，保证接地线构成闭环路。5.导线设计的基本原则导线设计不能一概用一种模式，不同的地方以及不同的功能的线应该用不同的方式来布线。应该注意以下两点：o印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状，这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。o焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径（D）一般不小于（d+1.2）mm，其中d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取（d+1.0）mm。6.差分布线1、在规则对话框中找到差分对约束管理，下图所示，并跟据需要进行设置值。2、打开PCB面板，察看/工作面板/pcb/pcb即可打开那个面板，在左侧如下图所示，点击添加按建。设置差分的正负网络如上图所示，即建立了一对差分对，名称为usb1。最后一步就是“放置/差分对布置”然后画USB1中的其中一个网络就会自动两跟线走在一起了。此时，用