Altium Designer PCB 常用设计规则及详细说明(涉及普通与高速PCB)

针对 Altium Designer PCB 设计中常用的设计规则进行说明

设计规则菜单快捷键:DR

使用软件:AD24

文章涉及普通PCB和高速PCB的常用规则设置

目录


我们调出AD 设计规则,可以看到,规则一共有10个大类,这10个大类的规则分别是:

(1)、Electrical :电气性能规则(主要设置间距、开路、短路)【常用】

(2)、Routing :走线规则(主要设置线宽、过孔大小、差分走线规则)【常用】

(3)、SMT :贴片规则

(4)、Mask :阻焊规则

(5)、Plane :铜皮规则 【常用】

(6)、Tetpoint :测试规则

(7)、Manufacturing :生产制造规则

(8)、Hign Speed :高速规则 【绘制高速PCB常用】

(9)、Placement :期间放置规则

(10)、Signal Integrity :信号完整性规则

(1)电气性能规则

在电气性能规则里,常用 Clearance 设置间距规则

间距规则根据绘制要求和生产工艺进行设置的

绘制要求比如说走线与走线之间的3W规则、共面阻抗等要求

生产工艺要求,如下图某立创的生产工艺最小间距:

可以看到,一般我们常用的1oz 铜厚的PCB,最小间距可以做到 4mil。一般情况下,最小间距越小,对生产工艺的要求越高,成本也会直接增加。

所有,最小间距能满足 6mil 的,按照 6mil 来绘制。6mil 不能满足的按照5mi 来设计,尽量不要用到4mil 。

如果涉及到BGA 封装的 PCB 设计,初始设置为5mil(经验值),5mil不能满足再设置为4mil 。

Clearance 规则常用的设置中,还可以将铜箔和走线之间的间距设置为10mil,可以让铜箔和走线距离拉开一些;将忽略同一封装内焊盘间距的勾选上,可以忽略因间距问题,造成的封装错误报错。

演示一下忽略同一封装内焊盘间距报错的问题

我将间距调成10mil(演示需要),可以看到封装报错如下

因为元件封装是根据元器件来绘制的,不能调整,我们把忽略同一封装内焊盘间距报错勾选上,报错便会被忽略

电气性能规则的其他规则是关于开短路的设置,默认即可!

(2)走线规则

走线规则部分我分三部分,线宽、过孔、差分走线

1、线宽设置

PCB走线中,线宽和过孔的设置根据PCB走线的属性来决定的,如电源走线时,要计算电流,参考计算出来的值来决定走线 ,电源走线一般需要加粗处理,如果电流比较大,一般建议直接覆铜;如果PCB对阻抗有要求,则需要计算阻抗 ,根据板厂提供的布线建议进行走线。

一般情况下,1oz 的铜厚,外层走线 20mil 的走线可以过 1A 的电流。

因为外层有一定的表面工艺,载流会比内层更强一些,所有对于内层,线宽应该比外层加粗一些,内层走线线宽为外层的1.5-2倍,有条件选择粗一些的走线就选择粗的走线。
关于过孔,一般0.5mm(大约20mil) 的过孔可以过载 1A 的电流。(经验值)

电源线的打孔、走线、覆铜都要留有裕量,不能是计算出来多少,就设置多宽。
如果是对没有阻抗要求的信号线,一般走线线宽设置为 5-20mil 即可。

关于PCB载流的计算,某度可以直接搜索出来,在线计算即可,也根据经验值来设置,跳过计算的步骤。


我通过上面的在下计算,计算一下1A的电流大概需要多宽的走线

通过在线计算,可以看到结果与我们的经验值差不多。

在线计算的网站我自己也是从某度上搜索的,我提供两个在线的网站,并不进行引导,大家可以自己去网站找其他的,或者直接拿公式自己计算。
PCB 印制线宽度计算器1
PCB 印制线宽度计算器2

关于PCB走线阻抗的计算,其实就是找板厂沟通,不同板厂的阻抗叠层计算结果都是不一样的,不能拿A厂计算出来的阻抗用到B厂里面生产,不同板的层数,线宽也是不一样的,也不能把4层面板计算出来的阻抗,用到6层板上。

生产的时候,记得把阻抗叠构编号提供给厂家。

下面是我在某立创计算4层板 50 欧姆单端走线的阻抗

我提供一下我计算阻抗的网站,不进行特别引导
某立创阻抗计算
某立创阻抗计算神器使用说明

还有一点,我们在画PCB的时候,可以对不同信号创建一个class进行信号的分类,比如电源线一类,不同类型的信号线一类,这样方便对不同类型的线宽进行设置。

快捷键DC


2、过孔设置

PCB的过孔设置界面如下

一般下,PCB的过孔设置有三种:8/16、10/20、12/24(单位mil),过孔选择大一些,生产难度小,价格也更低。

三个过孔选择都是经验值,适应市场上绝大多数板厂的制程能力,我继续以某立创来举例说明。

拿某立创制程能力的最小孔内径 0.15mm 进行单位换算,英制单位为 5.9mil,说明我们经验值(8/16)的最小过孔,满足生产要求。

对于孔径和焊盘的设置,可以给大家一个公式:
N*2 ± 2(mil)

N 表示孔径

举个例子,对于 8mil 的孔径,可以用16mil、14mil、18mil 的焊盘。

3、差分走线

差分走线的线宽和线距设置一般都是通过计算出来的,如果设计要求做双面板,但又有阻抗要求的话,可以做共面阻抗。

差分的阻抗计算也是跟板厂来沟通,如下面是用某立创计算的差分阻抗(常见的长阻抗为100欧姆)

通过计算,上面的间距线宽只有3.58mil,不满足PCB的制程能力,我们往下看下面的线宽5.8mil、线距5mil,满足制程要求,我们可以选择这个叠层。

差分线设置可以在如下图的界面设置

其他规则默认即可!

关于阻抗计算的方法,我多说一点

其实,不仅仅只有板厂能提供在线计算,得捷DIGIKEY也可以提供在线计算功能,附上网站:
得捷DIGIKEY 走线阻抗计算

另外,想要更加精准的可以选择 SI9000 来进行计算,这东西我也没有用过

按照高速PCB的经验,阻抗计算允许有大约10%的误差,有时候误差还可以通过电阻来进行纠正,我们在计算阻抗的时候不用这么钻牛角尖,以追求效率为主。

但我们要明白一点,那些在线的计算工具其实都是根据 SI9000 来设计的

(3)阻焊规则


阻抗规则软件默认是4mil,但是4mil的话,有一些焊盘间距较小,生产较为困难,厂家容易直接开通窗生产,这样到SMT环节刷锡膏的时候,容易短路,一般设置为2.5mil;

而对过孔单独进行盖油处理,避免刷锡膏的时候,刷到过孔时造成的短路,在绿油保护下,也能防止过孔在空气中暴露氧化,影响PCB板性能。


(4)铜皮规则


负片设置全连接原因是防止负片因为十字连接的问题,出现孤铜问题;

设置为反焊盘绝缘间距 7-8mil 防止反焊盘间距过大,造成的一个平面断层问题。



正片层的设置如下:

正片连接的话,全连接它的散热快,载流能力强,但是可能焊接不太好焊。

焊接时,先加热焊盘,融化焊锡,然后放元件,最后挪开烙铁。由于散热速度太快,可能刚挪开烙铁一下焊锡就处于半凝固状态,容易造成焊点有尖刺,焊锡尖刺的焊点不美观,最重要的原因是虚焊问题。

我曾经维修过一个铜基板的电路,因为散热实在太快,我需要用专用的加热焊台,在PCB板背面给铜基加热,才能把上面的元件拆下来。

十字连接呢,它焊接好焊,一般我们板子的生产流程里,贴片元件是使用SMT完成,而直插的元件是生产部工人手工插件焊接,所有一般情况下把通过设置为十字连接,其他设置为全连接。

如果全部设置为全连接也行,不是铜基板,焊接手工焊还是比较容易焊的,但在电源部分的通孔要手动加粗,增强其PCB载流的能力。

以上就是Altium Designer PCB 的一些常用的规则设置,设置好这些规则可以应付 80% 左右的PCB绘制,其他设置默认即可,或者有一些根据绘制时,根据需要进行设置(如高速PCB等长规则、3W间距规则、散孔规则等)

由于我水平有限,如果文章有什么错误的地方,望提出批评建议。有疑问的地方也可以后台给我留言,我平时也要上班,下班时间看到信息我都会一一回复。

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