PCB设计常见问题避坑指南 新手画板最容易踩的五个雷

本人实际测试了Altium Designer 20.0.9以及嘉立创EDA专业版 1.8.6这两个软件, 踩过铺铜不完整致使板子发热、差分对阻抗匹配不合适导致信号出现丢包、过孔打在焊盘上回流焊时直接短路的情况。新手按照下方几步一次次去操作, 就能轻易躲开这类常见问题。

铺铜后出现孤岛铜皮怎么处理

铺铜之际, 最为常见的状况是, 铺得一整块地面铜之后, 软件发出大量连串的孤岛铜皮警告, 要是直接不予理会, 那么这些孤岛铜皮在生产期间, 要么会处于浮空状态进而成为天线, 要么会遭受腐蚀致使脱落变为碎铜皮残渣。

操作步骤1：打开铺铜管理器精准清理孤岛

将Altium Designer打开, 找到菜单栏, 点击Tools（工具）, 从其下拉选项里找到Polygon Pours（铺铜）, 接着在Polygon Pours（铺铜）的相关选项中选Polygon Manager（铺铜管理器）。在弹出的那个窗口里头, 将左下角“Remove Dead Copper（移除死铜）”这一选项进行勾选, 之后再去点击右下角“Repour All Polygons（重新铺铜）”这个按钮。

操作步骤2：手动调整铺铜边界

要是自动移除完毕之后仍存在残留孤岛, 那就切换至 Place（放置） → Keepout（禁止布线区域）, 针对孤岛铜皮周边绘制一个跟铜皮处于同一层的禁止布线层多边形, 将约束宽度设定为 0.2mm, 接着再度执行一回铺铜操作。

【新手避坑】

常见的报错状况表现为, 在进行铺铜操作之后, 能够看到数量众多的绿色孤岛警告标识, 然而却是直接选择加以忽略, 并不进行处理。

关键出错缘由是, 孤立出来的铜皮跟主在的地网络之间, 有着细且窄的缝隙, 致使软件没办法自动达成连通。

迅速的解决办法为, 优先运用Polygon Manager勾选Remove Dead Copper进行自动清理, 要是存在残留, 将铺铜间距规则也就是Clearance临时从0.2mm变更至0.1mm后再次重新铺, 铺完之后再改回到标准数值。

差分对阻抗匹配老是失败怎么办

差分对走线, 要是两侧的线长差值超出 2mm, 那么就会致使阻抗连续性遭到破坏, 进而造成高速信号, 像 USB 3.0、千兆以太网这类信号, 出现丢包或者眼图闭合的情况；在实际进行调试之时, 最为让人头疼痛苦的是, 尽管明明是依据规则去走的线, 然而阻抗测试的结果却仍然是不及格。

操作步骤3：精确等长绕线操作

于 PCB 编辑界面之中, 首先进行选中两条差分对走线的操作, 接着按下快捷键 T, 然后再按下快捷键 I, 也就是 Interactive Length Tuning。于弹出的属性面板之内, Target Length（目标长度）被设定成信号线进行实测所获长度的平均值, 举例而言, 差分线实测情况下的长度分别是45mm以及46.2mm, 此时目标长度需被设为46.2mm。按下开启调校按钮, 将鼠标沿着有源信号线进行推移, 此时软件便能够自动生成等长绕线。

【新手避坑】

常见报错现象：走完等长后阻抗还是不合格，眼图测试结果散乱。

核心出现错误的原因在于, 差分对间距的设置存在差错, 差分往内的间距, 像是 u 盘走线一般设置成 0.15mm 的那种, 和差分对着其他走线去的间距, 通常设置成 0.25mm 的那种, 两者并没有被分开来设置。

能够快速解决问题的办法是, 将 Design（设计）点开, 找到其下的 Rules（规则）, 然后从中找到 Routing（布线）, 接着在 Routing（布线）里找到 Differential Pairs Routing（差分对布线规则）, 在此把 Coupling（耦合间距）设定为 0.15mm, 还要把 Uncoupled Length（非耦合长度）设定为 0。

关键参数最优推荐值, 当进入到差分对阻抗匹配的状况时, 建议将目标阻抗值设定为100Ω（±10%）, 这是由于大多数消费电子高速接口（USB 2.0/3.0、HDMI、LVDS）的标准阻抗要求为100Ω, 一旦偏差超过10%, 便会直接致使信号反射。

两种实操方案对比：

方案A: 以手动方式, 进行逐段等长的绕线操作, 其精度较高, 然而耗时较长, 适用于那种板子空间较为充裕, 并且层数有４层以上的设计情况。

方案B: 借助软件自动等长功能, 像Altium的Interactive Length Tuning那样, 速度飞快并且误差能够得到控制, 适用于2层板或者空间处于紧张状态的场景。

判断选择的逻辑是: 要是板子的尺寸呈现出紧凑的状态, 并且走线十分密集, 就优先使用方案B；要是对于信号质量有着极高的标准要求, 举例来说像医疗设备这类情况, 那么采用方案A进行手动微调会更加稳妥。

过孔打在焊盘上回流焊后短路

这一回制作一批四层板, 回流焊完成之后, 那占总数百分之二十的板子竟都有了BGA焊盘短路的状况。经过一番逐一排查探索, 直至最后才发觉, 原来是过孔直接打在了BGA焊盘的正下方位置。如此一来, 借助焊锡顺着过孔流淌至内层走线上, 最终导致焊盘与相邻电源层出现短路情况。

极高频完全报错: 于焊接以后, 使用万用表蜂鸣档去检测时发觉相邻呈现焊盘短路状况, 在显微镜之下看到, 焊盘中心处存在着一个小孔, 且焊锡自该孔之中向外渗漏到内层。

一站式解决流程：

2. 于焊盘周边布置过孔期间, 始终需于焊盘边缘偏移起码0.2mm的地方进行打孔, 绝对不能够打在焊盘的正中央处呢。

3. 若因为布线空间受到限制而不得不将过孔放置在焊盘之内, 那么请运用Tented Vias（掩膜覆盖过孔）功能: 于Manufacturing（制造）规则当中勾选 “Force Complete Tenting（强制完全覆盖）, 以此使得阻焊油墨能够完全将过孔顶部封闭起来。

这种方法对高频射频板不适用, 像2.4GHz天线区域就是如此, 这是由于阻焊覆盖过孔会致使寄生电容增加, 进而对射频性能产生影响, 其一个取代性的办法是采用微盲孔或者埋孔结构, 于多层板内层直接走线以绕开焊盘区域。