摘要：随着微孔和单片高密度集成系统等新硬件技术的应用，自由角度布线、自动布局和3D布局布线等新型软件将会成为电路板设计人员必备的设计工具之一。
　　在早期的电路板设计工具中，布局有专门的布局软件，布线也有专门的布线软件，两者之间没什么联系。随着球栅阵列封装的高密度单芯片、高密度连接器、微孔内建技术以及3D板在印刷电路板设计中的应用，布局和布线已越来越一体化，并成为设计过程的重要组成部分。
　　自动布局和自由角度布线等软件技术已渐渐成为解决这类高度一体化问题的重要方法，利用此类软件能在规定时间范围内设计出可制造的电路板。在目前产品上市时间越来越短的情况下，手动布线极为耗时，不合时宜。因此，现在要求布局布线工具具有自动布线功能，以快速响应市场对产品设计提出的要求。
　　1、设计约束条件
　　由于要考虑电磁兼容(EMC)及电磁干扰、串扰、信号延迟和差分对布线等高密度设计因素，布局布线的约束条件每年都在增加。例如，在几年前，一般的电路板仅需6个差分对来进行布线，而现在则需600对。在一定时间内仅依赖手动布线来实现这600对布线是不可能的，因此自动布线工具必不可少。
　　尽管与几年前相比，当今设计中的节点(net)数目没有大的改变，只是硅片复杂性有所增加，但是设计中重要节点的比例大大增加了。当然，对于某些特别重要的节点，要求布局布线工具能够加以区分，但无需对每个管脚或节点都加以限制。
　　2、自由角度布线
　　随着单片器件上集成的功能越来越多，其输出管脚数目也大大增加，但其封装尺寸并没随之扩大。因此，再加上管脚间距和阻抗因素的限制，这类器件必须采用更细的线宽。同时产品尺寸的总体减小也意味着用于布局布线的空间也大大减小了。在某些消费类产品中，底板的大小与其上器件大小相差无几，元件占据的板面积高达80%。
　　某些高密度元件管脚交错，即使采用具45°布线功能的工具也无法进行自动布线。尽管45°布线工具能对某些恰成45°的线段进行完美的处理，但自由角度布线工具具有更大的灵活性，并能最大程度提高布线密度。
　　拉紧(pull-tight)功能使每个节点在布线后自动缩短以适应空间要求，它能大大降低信号延迟，同时降低平行路径数，有助于避免串扰的产生。
　　尽管自由角度设计具有可制造性，并且性能良好，但是这种设计会导致主板看起来不如以前的设计美观。主板设计在上市时间之后，就可能不再是一件艺术品了。
　　3、高密度器件
　　最新的高密度系统级芯片采用BGA或COB封装，管脚间距日益减小。球间距已低至1mm，并且还会继续降低，导致封装件信号线不可能采用传统布线工具来引出。目前有两种方法可解决这个问题：一是通过球下面的孔将信号线从下层引出；二是采用极细布线和自由角度布线在球栅阵列中找出一条引线通道。对这种高密度器件而言，采用宽度和空间极小的布线方式是唯一可行的，只有这样，才能保证较高的成品率。现代的布线技术也要求能自动地应用这些约束条件。
　　自由布线方法可减少布线层数，降低产品成本。同时也意味着在成本不变的情况下，可以增加一些接地层和电源层来提高信号完整性和EMC性能。
　　4、下一代电路板设计技术
　　微孔等离子蚀刻技术在多层板，尤其是在蜂窝电话和家用电器中的应用大大改变了对布局布线工具的要求。采用等离子蚀刻法在路径宽度内添加一个新孔不会导致底板本身或制造成本的增加，因为对等离子蚀刻法而言，制作一千个孔的成本与制作一个孔的成本一样低廉(这与激光钻孔法大不一样)。这就要求布线工具具有更大的灵活性，它必须能够应用不同的约束条件，能适应不同的微孔和构建技术的要求。
　　元件密度的不断增加也对布局设计产生了某些影响。布局布线工具总是假设板上有足够的空间让元件拾放机来拾放表面安装元件，而不会对板上已有元件产生影响。但是元件顺序放置会产生这样一个问题，即每当放置一个新元件后，板上每个元件的最佳位置都会发生改变。
　　这就是布局设计过程自动化程度低而人工干预程度高的原因。尽管目前的布局工具对依次布局的元件数没什么限制，但是某些工程师认为布局工具用于依次布局时实际上是受到限制的，这个限制大约为500个元件。还有一些工程师认为当在一个板上放置的元件多达4,000个时，会产生很大问题。
　　同顺序算法技术相比，并行布局技术能实现更好的自动布局效果。因此，当Zuken收购Incases公司后，Incases的并行布局技术使Zuken获益非浅。
　　5、三维布局
　　3D工具针对目前应用日益广泛的异形和定形板进行布局布线。如 Zuken的Freedom最新工具采用三维底板模型来进行元件的空间布局，随后再进行二维布线。此过程也能告知：此板是否具备可制造性？
　　将来，诸如在两个不同层上采用阴影差分对的设计方法将会变得日益重要，布线工具也必须能处理这种设计，而且信号速率也将会继续提高。
　　目前也出现了将布局布线工具同用于虚拟原型的高级仿真工具集成起来的工具，如Zuken的Hot Stage工具，所以即使在虚拟原型时也能对布线问题进行考虑。
　　现在，自动布线技术已极为普及。我们相信，自由角度布线、自动布局和3D布局等新型软件技术也会同自动布线技术一样成为底板设计人员的日常设计工具，设计人员可用这些新工具来解决微孔和单片高密度集成系统等新型硬件技术问题。

原文地址：http://www.pcbclub.com/pcbrm/view.asp?id=238

什么是PCB板？

PCB就是印刷电路板（Printed circuit board，PCB），如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。

　　标准的PCB长得就像这样----电脑主板。裸板（上头没有零件）也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）」。

　　板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小 线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。

　　由于目前的电子行业的工艺越发复杂，所以对PCB板的层数要求越来越高。在板卡领域比较常见的就是4层板与6层板两种。多层板有一个很大的优势就是使得电源网络与地网络可以在承担更大的电流的同时屏蔽掉更多的干扰，也因此可以极大的提高整个系统的稳定性。

随着电子设备越来越复杂,需要的零件自然越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了.裸板(上头没有零件)也常被称为"印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)".板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成.在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了.这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接.

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为什么PCB抄板电镀金层会发黑？
　1、电镀镍层的厚度控制。
　　电镀金层的发黑问题，与电镀镍层的厚度是有关系的。因为PCB电镀金层一般都很薄，反映在电镀金的表面问题有很多是由于电镀镍的表现不良而引起的。一般电镀镍层偏薄会引起产品外观会有发白和发黑的现象。因此这是工厂工程技术人员首选要检查的项目。一般需要电镀到5UM左右的镍层厚度才足够。
2、电镀镍缸的药水状况
如果镍缸的药水长期得不到良好的保养，没有及时进行碳处理，那么电镀出来的镍层就会容易产生片状结晶，镀层的硬度增加、脆性增强，严重的会产生发黑镀层的问题。这是很多人容易忽略的控制重点，但同时也往往是产生问题的重要原因。因此请需要认真检查工厂生产线的药水状况，进行比较分析，并且及时进行彻底的碳处理，从而恢复药水的活性和电镀溶液的干净。
3、金缸的控制
一般来说，只要保持良好的药水过滤和补充，金缸的受污染程度和稳定性比镍缸都会好一些。但需要注意检查下面的几个方面是否良好：
（1）金缸补充剂的添加是否足够和过量？
（2）药水的PH值控制情况如何？
（3）导电盐的情况如何？如果检查结果没有问题，再用AA机分析分析溶液里杂质的含量。保证金缸的药水状态。最后别忘了检查一下金缸过滤棉芯是不是很久没有更换了。如果是，那就是控制不严格，必须赶紧更换。详情请登陆：http://www.pcbwork.net

从上个月开始，PCB行情逐步回升，经销商接单频繁，排单现象常有发生，特别是PCB硬板行情一路看涨。在上游原材料价格停止上涨消息逐步得到证实之后，受访经销商普遍反映，今年接下来的日子PCB获利将逐月升高。但在软板（FPC）方面，行情并不如硬板，昨天记者调查发现，硬板行情逐步看俏，软板到目前为止还不尽人意。

    业内人士表示，今年上半年，承接2003年四季度的上升之势，美国、日本等国的市场全面复苏，拉动了我国电子信息产业的全面增长；同时，我国国内通信以及手机市场也出现了需求高潮，印制线路板市场一改2001年以来的颓势，订单火爆。不论是硬板还是软板，现货市场都普遍叫好。

据悉，今年上半年，252家印制电路板行业的主要生产企业共实现销售收入197.39亿元，同比增长24%，超过电子元件业平均增长率5.48个百分点。其中销售收入同比增长的企业占62.29%，利润总额同比增长的企业占49.6%。

    在行情一路走好的情况下，其实一直也伴随着上游原材料紧缺，价格上涨的尴尬，业内有人称这期间PCB制造基本原料“涨势凶猛”。上游原材料价格上涨主要是玻纤纱、玻纤布、铜箔基板这三样材料的价格一路上涨，该三项产品单是今年来涨幅就已超过80%，这也使得下游的印刷电路板厂今年前三季在享受强劲需求带来大量订单的喜悦的同时，也在承受毛利率被压缩利润遭到挤压的痛苦。

    近日传出上游材料价格不再上涨之后，业者指出，压力重释的PCB市场应可松一口气，在上游成本压力缓解的情况下，市场需求又逐渐张开了大嘴，可拍照手机、传统家电、小家电及数字消费电子产品在内的消费电子领域对PCB的需求规模都相当大。受此需求热影响，经销商初步预计四季度毛利受传统旺季需求带动将可能成长10%。

而目前FPC市场不尽人意应该也只是个别或者短时间内的表现，FPC正常的市场空间仍然很大。其实业者也并未对FPC近期表现不理想而失去信心，在手机和PC两大板块里，FPC在今年接下来的日子还大有施展拳脚的机会。

近来有空和同事聊天，觉得好的板子应该这样：
1，性能优越，能够准确无误的体现原理图的意图。
2，每个IC的电源端都要有滤波电容
3，滤波用的电容要位于负载的电流流入处，不能在末端。
4，重要线要走蛇行
5，元器件排列整齐，横平竖直，方向一致（如电解电容）
6，丝印放置合理，整齐
7，整个板子疏密统一
8，焊上元器件之后，板子重心和中心统一
9，细线距板边1mm以上，粗线0.5mm以上
10，过孔类型尽量，排列整齐
11，发热器件间距适当

我觉得有必要补充点：
1、不同性质的走线要分开，3W的原则。
2、20H原则。（有的时候效果不明显）
3、板子的四周放置大小电容对，进行滤波。
4、功能类似的电路放置在一起。
5、如果可以的话，放置一些地过孔和电源过孔。
6、在走线密集区域或者是走线的换层处放置一些电容或者是过孔。
7、走线的临层相互正交关系。
8、关键信号：时钟线，一定注意走线的拓扑结构和长度。
9、电气特性的要求：阻抗的匹配和阻抗的控制。

文章整理：抄板专家（pcblr）

　　“手指印”是PCB的一大祸害，也是造成PCB不良报废和终端用户可靠性劣化的主要原因之一。而PCB板制造几乎每个环节都贯穿人工操作，只有制造业界的每一成员养成良好的习惯，杜绝裸手触板，才会减轻或根治手指印对PCB板的危害。PCB加工过程，手和板接触机会频繁，因此手指印成为业界最为棘手的问题。以下谈谈手指印会导致PCB板不良的原因、危害、避免方法：

1、手指印：手指印是手汗渍，它的主要成分如下：
　　A、水
　　B、无机盐类（如Nacl等）
　　C、脂肪类油脂（非矿物质）
　　D、化妆品及护肤用品
　　E、裸手（或脏手套）所触及的各类污物

2、手指印在PCB制造过程中的危害
　　A、裸物触及板在极短的时间内使其板面的铜发生化学反应，导致铜面氧化。 时间稍长后在电镀后呈明显的指纹，不平整镀层，在产品外观上造成严重不良。
　　B、阻焊前的裸手触板会导致阻焊下，导致绿油的附着性变差，会在热风整平时起泡而脱落。
　　C、金板在阻焊后直至包装前的流程中，裸手触及板面会导致板面不清洁而造成可焊性不良，或邦定不良。
　　D、印湿膜或丝印线路及压膜前的板面带有指纹性的油脂，极易造成干/湿膜的附着力下降，在电镀时导致渗镀和镀层分离，金板易造成板面花纹，在完成阻焊制作后使板面氧化，出现阴阳色。

　　以上现象如果不规范及杜绝，有损产品的合格率，一次通过率，造成生产加工周期长，返工补料率高，准时交货率低，有损公司在客户心目中的形象。

3、如何杜绝裸手触板是根治手指印的关键环节
　　A、要求每个员工养成一个良好的取、放板的习惯
　　B、随手携带手套及指套
　　C、在能戴手套的工序务必戴手套（如布手套、胶手套、手指套等）
　　D、以身作则，言传身教，树立形象楷模，在头脑中刻印一首顺口溜“两手持板边，平起平放，掌心为轴，同轴旋转”。

上面摘录的是深圳龙人专业抄板公司的PCB抄板注意事项中的一节，还有抄板工艺的小原则与pcb抄板的最新方法等可以到http://www.pcblab.net 上查看。

关键词：抄板 pcb抄板

1、 工程设计：

层间半固化片排列应对应；多层板芯板和半固化片应使用同一供应商产品；外层C/S面图形面积尽量接近，可以采用独立网格；
2、下料前烘板
一般150度6--10小时，排除板内水汽，进一步使树脂固化完全，消除板内的应力；开料前烘板，无论内层还是双面都需要！
3、多层板叠层压板前应注意板固化片的经纬方向：
经纬向收缩比例不一样，半固化片下料叠层前注意分清经纬方向；芯板下料时也应注意经纬方向；一般板固化片卷方向为经向；覆铜板长方向为经向；
4、层压厚消除应力 压板後冷压，修剪毛边；
5、钻孔前烘板：150度4小时；
6、薄板最好不经过机械磨刷，建议采用化学清洗；电镀时采用专用夹具，防止板弯曲折叠
7、喷锡後方在平整的大理石或钢板上自然冷却至室温或气浮床冷却後清洗；翘曲板处理：
150度或者热压3--6小时，采用平整光滑的钢板重压，2-3次烘烤；

龙人计算机深圳分公司为您提供技术最好、价格最优的专业级抄板、PCB抄板、PCB设计、芯片解密、软硬件的技术开发和功能完善等全套的技术服务和完整的技术解决方案。同时，我们拥有国内最专业的从事计算机软硬件技术产品的反向技术开发与研发团队，涉及近30个研发部门，客户遍及国内外大中小型企业。详情：http://www.pcblab.net，电话：0755-83662100 83757070 25327150魏小姐0755-83676296 83676396 余小姐

经过一番的收集和整理，现将电子产品PCB抄板超实用的经典问答与大家分享如下：

问:

在电路板尺寸固定的情况下，如果设计中需要容纳更多的功能，就往往需要提高PCB的走线密度，但是这样有可能导致走线的相互干扰增强，同时走线过细也使阻抗无法降低，请专家介绍在高速（>100MHz)高密度PCB抄板中的技巧?

答:

在设计高速高密度PCB时，串扰(crosst答lk interference)确实是要特别注意的，因为它对时序(timing)与信号完整性(sign答l integrity)有很大的影响。以下提供几个注意的地方：

1.控制走线特性阻抗的连续与匹配。

2.走线间距的大小。一般常看到的间距为两倍线宽。可以透过仿真来知道走线间距对时序及信号完整性的影响，找出可容忍的最小间距。不同芯片信号的结果可能不同。

3.选择适当的端接方式。

4.避免上下相邻两层的走线方向相同，甚至有走线正好上下重迭在一起，因为这种串扰比同层相邻走线的情形还大。

5.利用盲埋孔(blind/buried vi答)来增加走线面积。但是PCB板的制作成本会增加。

在实际执行时确实很难达到完全平行与等长，不过还是要尽量做到。除此以外，可以预留差分端接和共模端接，以缓和对时序与信号完整性的影响。

若对蔽公司的Expedition系列产品有兴趣，请电0755-83676369，会有专人为您服务。

问:

现在有哪些PCB抄板设计软件,如何用PROTEL99合理的设计符合自己要求的PCB.比如如何满足高频电路的要求,如何考虑电路满足抗干扰的要求? 谢谢!!

答:

我没有使用Protel的经验，以下仅就设计原理来讨论。

高频数字电路主要是考虑传输线效应对信号质量与时序(timing)的影响。如特性阻抗的连续与匹配，端接方式的选择，拓朴(topology)方式的选择，走线的长度与间距，时钟(或strobe)信号skew的控制等。

如果器件已经固定，一般抗干扰的方式是拉大间距或加ground gu答rd tr答ces

问:

请问抄板设计的好，生产出来，DEBUG应从那几个方面着手。

答:

就数字电路而言，首先先依序确定三件事情：

1.确认所有电源值的大小均达到设计所需。有些多重电源的系统可能会要求某些电源之间起来的顺序与快慢有某种规范。

2.确认所有时钟信号频率都工作正常且信号边缘上没有非单调(non-monotonic)的问题。

3.确认reset信号是否达到规范要求。

这些都正常的话，芯片应该要发出第一个周期(cycle)的信号。接下来依照系统运作原理与bus protocol来debug。

电子产品PCB抄板实用经验问答

问:

请问适当选择PCB与外壳接地的点的原则是什么？另外，一般PCB L答YOUT工程师总是根据DESIGN GUIDE/L答YOUT GUIDELINE做，我想了解一般制定GUIDE的是硬件/系统工程师，还是资深PCB工程师？谁应该对pcb板级系统的性能负主要责任。谢谢！

答:

与外壳接地点选择的原则是利用ch答ssis ground提供低阻抗的路径给回流电流(returning current)及控制此回流电流的路径。例如，通常在高频器件或时钟产生器附近可以借固定用的螺丝将PCB的地层与ch答ssis ground做连接，以尽量缩小整个电流回路面积，也就减少电磁辐射。

谁应该负责制定guideline可能每个公司有不同的情况而有不同安排。Guideline的制定必须对整个系统、芯片、电路动作原理有充分的了解，才能制定出符合电气规范且可实现的guideline。所以，以我个人的观点，硬件系统工程师似乎较适合这个角色。当然，资深PCB工程师可以提供在实际实现时的经验，使得这guideline可以实现的更好。

问:

如何选择PCB板材?如何避免高速数据传输对周围模拟小信号的高频干扰,有没有一些设计的基本思路? 谢谢

答:

选择PCB板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的PCB板子(大于GHz的频率)时这材质问题会比较重要。例如，现在常用的FR-4材质，在几个GHz的频率时的介质损dielectric loss会对信号衰减有很大的影响，可能就不合用。就电气而言，要注意介电常数(dielectric const答nt)和介质损在所设计的频率是否合用。

避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰，也就是所谓的串扰(Crosst答lk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离，或加ground gu答rd/shunt tr答ces在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。

关键词：PCB抄板 抄板 电路板抄板

在抄板的过程中，有时候要进行PCB表面阻焊，现在我们对这一技术应用介绍如下：

印制电路板的阻焊膜是一个永久性的保护层，它不仅在功能上具有防焊、保护、提高绝缘电阻等作用，而且对电路板的外观质量也有很大影响。早期阻焊膜印刷是先使用阻焊底片制作网版图形，再印刷UV光固化型阻焊油墨。每次印刷后，由于丝网变形、定位不准等原因造成焊盘上残留多余的阻焊膜，需要很长的时间来刮除，消耗大量的人力与时间。液态感光阻焊油墨不需要制作网版图形，采用空网印刷，接触式曝光。这种工艺对位精度高、阻焊膜附着力强、耐焊性好、生产效率高，现已逐渐代替光固型油墨。

1．工艺流程

制阻焊膜底片→冲底片定位孔→清洗印制板→配制油墨→双面印刷→预烘→曝光→显影→热固

2．关键工艺过程分析

(1) 预烘

预烘的目的是为了蒸发油墨中所含的溶剂，使阻焊膜成为不粘的状态。针对油墨的不同，其预烘的温度、时间各不相同。预烘温度过高，或干燥时间过长，会导致显影不良，降低解像度；预烘时间过短，或温度过低，在曝光时会粘连底片，在显影时，阻焊膜会受到碳酸钠溶液的侵蚀，引起表面失去光泽或阻焊膜膨胀脱落。（更多信息：http://www.pcbon.net ）

(2)曝光

曝光是整个工艺过程的关键。对于阳图片，曝光过度时，由于光的散射，图形或线条边缘的阻焊膜与光反应(主要是阻焊膜中含有的感光性聚合物与光反应)，生成残膜，而使解像度降低，造成显影出的图形变小，线条变细；若曝光不足时，结果与上述情况相反，显影出的图形变大，线条变粗。这种情况通过测试可以反映出：曝光时间长的，测出的线宽是负公差；曝光时间短的，测出的线宽是正公差。在实际工艺过程中，可选用“光能量积分仪”来测定最佳曝光时间。

(3)油墨粘度调节

液态感光阻焊油墨的粘度主要是通过硬化剂与主剂的配比以及稀释剂添加量来控制。如果硬化剂的加入量不够，可能会产生油墨特性的不平衡。硬化剂混合后，在常温下会进行反应，其粘度变化如下。

30min以内：油墨主剂和硬化剂还没有充分融合，流动性不够，印刷时会堵塞丝网。

30min～10h：油墨主剂和硬化剂已充分融合，流动性适当。

10h以后：油墨本身各材料间的反应一直主动进行，结果造成流动性变大，不好印刷，硬化剂混合后的时间越长，树脂和硬化剂的反应也越充分，随之油墨光泽也变好。为使油墨光泽均匀、印刷性好，最好在硬化剂混合后放置30min开始印刷。

如果稀释剂加入过多，会影响油墨的耐热性及硬化性。总之，液态感光阻焊油墨的粘度调节十分重要：粘度过稠，网印困难。网版易粘网；粘度过稀，油墨中的易挥发溶剂量较多，给预固化带来困难。

油墨的粘度采用旋转式粘度计测量。在生产中，还要根据不同的油墨及溶剂，具体调整粘度的最佳值。

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