山东SMT贴片随着集成电路输出开关速度提高以及PCB板密度增加，信号完整性已经成为高速数字PCB设计必须关心的问题之一。专业SMT贴片元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等因素，都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不工作。如何在PCB板的设计过程中充分考虑到信号完整性的因素，并采取有效的控制措施，已经成为当今PCB设计业界中的一个热门课题。基于信号完整性计算机分析的高速数字PCB板设计方法能有效地实现PCB设计的信号完整性。1. 信号完整性问题概述信号完整性(SI)是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。从广义上讲，信号完整性问题主要表现为5个方面：延迟、反射、串扰、同步切换噪声(SSN)和电磁兼容性(EMI)。延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输，信号从发送端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。信号的延迟会对系统的时序产生影响，在高速数字系统中，传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。另外，当PCB板上导线(高速数字系统中称为传输线)的特征阻抗与负载阻抗不匹配时，信号到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去，使信号波形发生畸变，甚至出现信号的过冲和下冲。信号如果在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。

这里主要是说了从PCB设计封装来解析选择元件的技巧。元件的封装包含很多信息，包含元件的尺寸，特别是引脚的相对位置关系，还有元件的焊盘类型。当然我们根据元件封装选择元件时还有一个要注意的地方是要考虑元件的外形尺寸。引脚位置关系：主要是指我们需要将实际的元件的引脚和PCB元件的封装的尺寸对应起来。我们选择不同的元件，虽然功能相同，但是元件的封装很可能不一样。我们需要保证PCB焊盘尺寸位置正确才能保证元件能正确焊接。焊盘的选择：这个是我们需要考虑的比较多的地方。首先包括焊盘的类型。其类型包括两种，一是电镀通孔，一种是表贴类型。我们需要考虑的因素有器件成本、可用性、器件面积密度和功耗等因数。从制造角度看，表贴器件通常要比通孔器件便宜，而且一般可用性较高。对于我们一般设计来说，我们选择表贴元件，不仅方便手工焊接，而且有利于查错和调试过程中更好的连接焊盘和信号。其次我们还应该注意焊盘的位置。因为不同的位置，就代表元件实际当中不同的位置。我们如果不合理安排焊盘的位置，很有可能就会出现一个区域元件过密，而另外一个区域元件很稀疏的情况，当然情况更糟糕的是由于焊盘位置过近，导致元件之间空隙过小而无法焊接，下面就是我失败的一个例子，我在一个光耦开关旁边开了通孔，但是由于它们的位置过近，导致光耦开关焊接上去以后，通孔无法再放置螺丝了。

一、PCB沉金采用的是化学沉积的方法，通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀层，一般厚度较厚，是化学镍金金层沉积方法的一种，可以达到较厚的金层。二、PCB镀金采用的是电解的原理，也叫电镀方式。其他金属表面处理也多数采用的是电镀方式。在实际产品应用中，90%的金板是沉金板，因为镀金板焊接性差是他的致命缺点，也是导致很多公司放弃镀金工艺的直接原因!沉金工艺在印制线路表面上沉积颜色稳定，光亮度好，镀层平整，可焊性良好的镍金镀层。基本可分为四个阶段：前处理(除油，微蚀，活化、后浸)，沉镍，沉金，后处理(废金水洗，DI水洗，烘干)。沉金厚度在0.025-0.1um间。金应用于电路板表面处理，因为金的导电性强，抗氧化性好，寿命长，而镀金板与沉金板最根本的区别在于，镀金是硬金(耐磨)，沉金是软金(不耐磨)。1、沉金与镀金所形成的晶体结构不一样，沉金对于金的厚度比镀金要厚很多，沉金会呈金黄色，较镀金来说更黄(这是区分镀金和沉金的方法之一)，镀金的会稍微发白(镍的颜色)。2、沉金与镀金所形成的晶体结构不一样，沉金相对镀金来说更容易焊接，不会造成焊接不良。沉金板的应力更易控制，对有邦定的产品而言，更有利于邦定的加工。同时也正因为沉金比镀金软，所以沉金板做金手指不耐磨(沉金板的缺点)。3、PCB沉金板只有焊盘上有镍金，趋肤效应中信号的传输是在铜层不会对信号有影响。4、沉金较镀金来说晶体结构更致密，不易产成氧化。5、随着电路板加工精度要求越来越高，线宽、间距已经到了0.1mm以下。镀金则容易产生金丝短路。沉金板只有焊盘上有镍金，所以不容易产成金丝短路。6、沉金板只有焊盘上有镍金，所以线路上的阻焊与铜层的结合更牢固。工程在作补偿时不会对间距产生影响。7、对于要求较高的板子，平整度要求要好，一般就采用沉金，沉金一般不会出现组装后的黑垫现象。沉金板的平整性与使用寿命较镀金板要好。所以目前大多数工厂都采用了沉金工艺生产金板。但是沉金工艺比镀金工艺成本更贵(含金量更高)，所以依然还有大量的低价产品使用镀金工艺。

一个布局是否合理没有判断标准，可以采用一些相对简单的标准来判断布局的优劣。最常用的标准就是使飞线总长度尽可能短。一般来说，飞线总长度越短，意味着布线总长度也是越短(注意：这只是相对于大多数情况是正确的，并不是完全正确);走线越短，走线所占据的印制板面积也就越小，布通率越高。在走线尽可能短的同时，还必须考虑布线密度的问题。如何布局才能使飞线总长度最短并且保证布局密度不至于过高而不能实现是个很复杂的问题。因为，调整布局就是调整封装的放置位置，一个封装的焊盘往往和几个甚至几十个网络同时相关联，减小一个网络飞线长度可能会增长另一个网络的飞线长度。如何能够调整封装的位置到最佳点实在给不出太实用的标准，实际操作时，主要依靠设计者的经验观查屏幕显示的飞线是否简捷、有序和计算出的总长度是否最短。飞线是手工布局和布线的主要参考标准，手工调整布局时尽量使飞线走最短路径，手工布线时常常按照飞线指示的路径连接各个焊盘。Protel的飞线优化算法可以有效地解决飞线连接的最短路径问题。飞线的连接策略Protel提供了两种飞线连接方式供使用者选择：顺序飞线和最短树飞线。在布线参数设置中的飞线模式页可以设置飞线连接策略，应该选择最短树策略。动态飞线在有关飞线显示和控制一节中已经讲到： 执行显示网络飞线、显示封装飞线和显示全部飞线命令之一后飞线显示开关打开，执行隐含全部飞线命令后飞线显示开关关闭。

随着PCB设计复杂度的逐步提高，对于信号完整性的分析除了反射，串扰以及EMI之外，稳定可靠的电源供应也成为设计者们重点研究的方向之一。尤其当开关器件数目不断增加，核心电压不断减小的时候，电源的波动往往会给系统带来致命的影响，于是人们提出了新的名词：电源完整性，简称PI(powerintegrity)。当今国际市场上，IC设计比较发达，但电源完整性设计还是一个薄弱的环节。因此本文提出了PCB板中电源完整性问题的产生，分析了影响电源完整性的因素并提出了解决PCB板中电源完整性问题的优化方法与经验设计，具有较强的理论分析与实际工程应用价值。二、电源噪声的起因及分析对于电源噪声的起因我们通过一个与非门电路图进行分析。图1中的电路图为一个三输入与非门的结构图，因为与非门属于数字器件，它是通过“1”和“0”电平的切换来工作的。随着IC技术的不断提高，数字器件的切换速度也越来越快，这就引进了更多的高频分量，同时回路中的电感在高频下就很容易引起电源波动。如在图1中，当与非门输入全为高电平时，电路中的三极管导通，电路瞬间短路，电源向电容充电，同时流入地线。此时由于电源线和地线上存在寄生电感，我们由公式V=LdI/dt可知，这将在电源线和地线上产生电压波动，如图2中所示的电平上升沿所引入的ΔI噪声。当与非门输入为低电平时，此时电容放电，将在地线上产生较大的ΔI噪声;而电源此时只有电路的瞬间短路所引起的电流突变，由于不存在向电容充电而使电流突变相对于上升沿来说要小。从对与非门的电路进行分析我们知道，造成电源不稳定的根源主要在于两个方面：一是器件高速开关状态下，瞬态的交变电流过大;

覆铜，就是将PCB上闲置的空间作为基准面，然后用固体铜填充，这些铜区又称为灌铜。敷铜的意义在于，减小地线阻抗，提高抗干扰能力;降低压降，提高电源效率;还有，与地线相连，减小环路面积。如果PCB的地较多，有SGND、AGND、GND，等等，如何覆铜?我的做法是，根据PCB板面位置的不同，分别以最主要的“地”作为基准参考来独立覆铜，数字地和模拟地分开来敷铜自不多言。同时在覆铜之前，首先加粗相应的电源连线：V5.0V、V3.6V、V3.3V(SD卡供电)，等等。这样一来，就形成了多个不同形状的多变形结构。覆铜需要处理好几个问题：一是不同地的单点连接，二是晶振附近的覆铜，电路中的晶振为一高频发射源，做法是在环绕晶振敷铜，然后将晶振的外壳另行接地。三是孤岛(死区)问题，如果觉得很大，那就定义个地过孔添加进去也费不了多大的事。另外，大面积覆铜好还是网格覆铜好，不好一概而论。为什么呢?大面积覆铜，如果过波峰焊时，板子就可能会翘起来，甚至会起泡。从这点来说，网格的散热性要好些。通常是高频电路对抗干扰要求高的多用网格，低频电路有大电流的电路等常用完整的铺铜。补充下：在数字电路中，特别是带MCU的电路中，兆级以上工作频率的电路，敷铜的作用就是为了降低整个地平面的阻抗。更具体的处理方法我一般是这样来操作的：各个核心模块(也都是数字电路)在允许的情况下也会分区敷铜，然后再用线把各个敷铜连接起来，这样做的目的也是为了减小各级电路之间的影响。对于数字电路模拟电路 混合的电路，地线的独立走线，以及到最后到电源滤波电容处的汇总就不多说了，大家都清楚。不过有一点：模拟电路里的地线分布，很多时候不能简单敷成一片铜皮就了事，因为模拟电路里很注重前后级的互相影响，而且模拟地也要求单点接地，所以能不能把模拟地敷成铜皮还得根据实际情况处理。(这就要求对所用到的模拟IC的一些特殊性能还是要了解的)