高速PCB设计(结构绘制)

结构绘制流程

一、结构绘制核心流程

1. 单板板框设计规范

• 单位精度控制：
  设计文件优先采用公制单位（mm），精度保持小数点后4位；英制单位（mil）时精度为小数点后2位。单位转换误差需控制在0.1%以内，特殊要求需记录《项目设计沟通记录》

  。

• 坐标原点设定：
  默认原点位于单板左下角延长线交点，需优先验证与结构图的匹配性。高速设计中，原点位置影响回流路径规划，需确保信号参考平面连续性

  。

• 倒角与板边处理：
  直角倒圆角半径默认1.5mm（工艺边外沿同），需与结构图完全一致。倒角设计可减少信号反射和EMI辐射，尤其适用于高频信号路径

  。

• 板框属性锁定：
  完成绘制后需冻结板框层属性，防止误操作导致尺寸偏移。

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2. 特殊区域与拼板设计

• 布局与布线禁区设置：

  传送边规则

  ：回流焊传送边宽度≥5mm，禁止放置贴片元件。短边内缩≥2mm，缺口长度≤传送边1/3

  。

  布线内缩范围

  ：默认从板边内缩40mil（≥20mil），确保高速信号远离边缘干扰

  。

  螺钉孔禁布区

  ：焊盘外扩1mm，防止机械应力导致信号层开裂

  。

• Mark点与工艺要求：
  Top/Bottom面各放置3个非对称Mark点，距离传送边≥5mm，确保贴片精度。高速设计中需额外考虑Mark点对信号完整性的影响（如避免靠近差分对）

  。

• 拼板工艺选择：

  • V-CUT适用板厚0.4-3.2mm，邮票孔需凹陷设计（2/3孔径在单元板内）。

  • 单板尺寸＜55mm×55mm时必须拼板，优先采用V-CUT+邮票孔组合，降低分板应力对高速信号层的影响

    。

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3. 固定结构件处理

• 安装孔与焊环规范：
  NPTH孔保留焊环时，焊环单边比孔大33mil，孔距≥8mil。高速设计中需避免安装孔附近走线，防止阻抗突变

  。

• 连接器对插设计：

  • 子卡/母卡需验证"1"脚位置镜像对称，金手指开口方向与板厚匹配。

  • 高速连接器（如PCIe、SFP+）需严格等长布线，差分对间距按3W规则控制

    。

• 结构冲突处理：
  当封装与结构图存在孔径、焊盘偏移等矛盾时，需邮件沟通并记录，避免后期因公差导致信号完整性风险

  。

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二、高速设计关键策略

1. 阻抗控制与布线优化

传输线选择

：优先采用带状线（阻抗稳定性优于微带线），差分对线宽/间距通过仿真工具（如Polar SI9000）计算

。

过孔优化

：减少过孔数量，采用背钻技术降低残桩效应，差分对过孔需对称布局

。

蛇形等长布线

：弯曲处采用135°转角，相邻蛇形段间距≥4倍线宽，补偿长度误差控制在±5mil内

。

2. 电源与地平面设计

低阻抗PDN

：采用完整电源/地平面，避免分割。去耦电容按"大容量靠近电源入口，小容量贴近芯片"原则分布

。

屏蔽与缝合

：敏感信号（如时钟线）两侧添加接地过孔带，间距≤λ/20（λ为信号波长）

。

3. EMC与热管理

回流路径优化

：确保高速信号参考平面连续，跨分割区域需增加缝合电容（10-100nF）

。

散热设计

：高功耗器件下方设置散热过孔阵列，铜箔面积≥器件尺寸的1.5倍

。

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三、设计验证要点

DRC检查

：包含阻抗连续性、间距规则（如3W原则）、禁布区冲突等

。

仿真分析

：使用HyperLynx或Sigrity进行SI/PI仿真，重点验证关键网络（如DDR、SerDes）的时序裕量

。

实物测试

：通过TDR测量阻抗一致性，使用矢量网络分析仪（VNA）验证S参数

。

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四、文档与沟通

• 所有设计变更需更新《项目设计沟通记录》，包括结构冲突、阻抗调整、工艺变更等内容。

• 提交制板文件时需附加《高速设计说明》，明确阻抗控制值、特殊层叠要求及测试点分布

  。