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嘉立创EDA-PCB扇孔

2026-10-30 16:03
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嘉立创EDA-PCB扇孔

在PCB设计中,过孔的扇出很重要,扇孔的方式会影响到信号完整性、平面完整性、布线的难度,以至于影响到生产的成本。

从扇孔的直观目的来讲,主要是两个。

(1)缩短回流路径,比如GND孔,就近扇孔可以达到缩短路径的目的。

(2)打孔占位,预先打孔是为了防止不打孔后面走线很密集的时候无法打孔下去,绕很远连一条线,这样就形成很长的回流路径了。这种情况进行高速PCB设计及多层PCB设计的时候经常遇到。预先打孔后面删除很方便,反之等走线完了再想去加一个过孔,很难,这时候通常的想法就是随便找条线连上便是,不能考虑到信号完整性,不太符合规范做法。

1 扇孔推荐及缺陷做法

从图7-1中可以看出,推荐做法可以在内层两孔之间过线,参考平面也不会被割裂,反之不推荐做法增加了走线难度,也把参考平面割裂,破坏平面完整性。

图7-1  常规CHIP元件扇出方式对比
图7-1  常规CHIP元件扇出方式对比

同样,这样的元件扇孔方式也适用于打孔换层的情景,如图7-2所示。

图7-2  打孔换层的情景
图7-2  打孔换层的情景

2 扇孔的拉线

扇孔不仅仅打孔,扇孔也会进行短线的拉线处理,所以有必要对扇孔的拉线的一些要求进行说明。

(1)为满足国内制板厂的生产工艺能力要求,常规扇孔拉线线宽大于或等于4mil(0.1016mm)(特殊情况可用3.5mil,即0.0889mm);小于这个值会极大挑战工厂的生产能力,报废率提高。

(2)不能出现任意角度走线,任意角度走线会挑战工厂的生产能力,很多在蚀刻铜线时出现问题,推荐45°或135°走线,如图7-3所示。

图7-3  任意角度走线和135°走线
图7-3  任意角度走线和135°走线

(3)如图7-4所示,同一网络不宜出现直角或锐角走线。直角或锐角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况,这也几乎成为衡量布线好坏的标准之一。直角走线会使传输线的线宽发生变化,造成阻抗不连续,造成信号的反射,尖端产生EMI影响线路。

图7-4  不宜出现直角或锐角走线
图7-4  不宜出现直角或锐角走线

(4)设计的焊盘的形状一般都是规则的,如BGA的焊盘是圆形的,QFP的焊盘是长圆形的,CHIP元件的焊盘是矩形的等。但实际做出的PCB,焊盘却不规则,可以说是奇形怪状。以0402R电阻封装的焊盘为例,如图7-5所示,由于生产时存在工艺偏差,设计的规则焊盘出线之后,实际的焊盘是在原矩形焊盘的基础上加一个小矩形焊盘组成的,不规则,出现了异形焊盘。

图7-5  设计的焊盘和出线之后实际的焊盘
图7-5  设计的焊盘和出线之后实际的焊盘

如果在0402R电阻封装的两个焊盘对角分别走线,加上PCB生产精度造成的阻焊偏差(阻焊窗单边比焊盘大0.1mm),会形成如图7-6中左图所示的焊盘。在这样的情况下,电阻焊接时由于焊锡表面张力的作用,会出现如图7-6中右图所示的不良旋转。

图7-6  不良出线造成元件容易旋转
图7-6  不良出线造成元件容易旋转

(5)采用合理的布线方式,焊盘连线采用关于长轴对称的扇出方式,可以比较有效地减小CHIP元件贴装后的不良旋转;如果焊盘扇出的线也关于短轴对称,那么还可以减小CHIP元件贴装后的漂移,如图7-7所示。

图7-7  元件的出线图7-7  元件的出线
图7-7  元件的出线

(6)相邻焊盘是同网络的,不能直接连接,需要先连接外焊盘之后再进行连接,如图7-8所示,直连容易在手工焊接的时候造成连焊。

图7-8  相邻同网络焊盘的连接方式
图7-8  相邻同网络焊盘的连接方式

(7)连接器管脚拉线需要从焊盘中心拉出再往外走,不可出现其他的角度,避免在连接器拔插的时候把线撕裂,如图7-9所示。

图7-9  连接器的出线
图7-9  连接器的出线


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