CN101131708A - 信号线参考平面检查系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种信号线参考平面检查系统。该系统包括一个信号线选择单元，一个参考平面检查单元，一个数据库及一个显示单元。所述数据库存储信号线文件，每一个信号线文件用于存储一个印刷电路板上的所有信号线。该信号线选择单元包括一个信号线过滤器及一个信号线选择模组。该信号线过滤器将信号线群组从信号线文件中读取出来，该信号线选择模组从所读取的信号线群组中选择待测信号线；该参考平面检查单元利用所选择的待测信号线检查其所对应的参考平面的完整性；该显示单元用于将上述检查的结果显示出来。本发明还提供一种信号线参考平面检查方法。利用本发明可有效控制返回电流路径的连续性，使信号品质与电磁相容以满足印刷电路板设计的需求。

Description

信号线参考平面检查系统及方法
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板设计完整性检查的系统及方法，尤指一种信号线的参考平面完整性的检查系统及方法。
背景技术
印刷电路板(Printing Circuit Board，PCB)是电子产品中电路元件的支撑件，它提供了电路元件和元件之间的电气连接。其将零件与零件之间复杂的电路铜线，经过细致整齐的规划后，蚀刻在一块板子上，提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体，是所有电子产品不可或缺的基础零件。
印刷电路板是以不导电材料所制成的平板，在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。组件的孔有助于让预先定义在板面上印制的金属路径以电子方式连接起来，将电子组件的接脚穿过PCB后，再以导电性的金属焊条黏附在PCB上而形成电路。
依其应用领域，PCB可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。一般而言，电子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多，PCB所需层数亦越多，如高阶消费性电子、信息及通讯产品等；而软板主要应用于需要弯绕的产品中：如笔记型计算机、照相机、汽车仪表等。
随着印刷电路板上芯片的工作频率越来越高，信号的上升速度也越来越快。在目前的印刷电路板上，信号频率已经达到10GHz，甚至更高的40GHz，信号的上升时间只有几十皮秒(1皮秒＝10-12秒)。
而对于高速信号线而言，其返回电流路径会尽量沿着走线下方附近的参考平面(地层/电源层)流回信号源头。但由于印刷电路板设计的需要，信号走线会换层并变更对应的参考平面，以及参考平面存在着分割，并且每经过一次过孔，也就是换层，电流返回路径就变得更加复杂一些。例如：高速时钟的布线路径越过线路板参考平面的断面(如电源平面中的连接不同直流电源的供电线路部分)时，返回电流一定会找到某些其他的路径流回电源。如此，在印刷电路板的布线架构上就会产生返回电流路径不连续的状况，进而加大高频信号电磁场的干扰杂讯。
在印刷电路板的设计中，地/电源层提供信号线相对应的参考平面。为了避免因为返回电流路径的不连续性，而造成高速信号完整性与高频电磁干扰的问题，设计法则将限制参考平面的完整性。然则，传统作法是采用人工检查参考平面的完整性，往往费时费力，且难以保持一定的检查品质。就一般布线软件而言，仅能提供信号线结构的控制及检查，而无法做参考平面完整性的检查。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种信号线参考平面检查系统。该系统包括一个信号线选择单元，一个参考平面检查单元，一个数据库及一个显示单元。所述数据库存储信号线文件，每一个信号线文件用于存储一个印刷电路板上的所有信号线，在该信号线文件中共用一个总线的信号线是一个群组，在同一个群组中，所有的信号线都有相同的命名字元。所述信号线选择单元包括一个信号线过滤器及一个信号线选择模组，该信号线过滤器以相同字元为依据，将一个信号线群组从该信号线文件中读取出来，该信号线选择模组从所读取的信号线群组中选择待测信号线。所述参考平面检查单元利用所选择的待测信号线检查其所对应的参考平面的完整性，该检查待测信号线所对应参考平面的完整性是通过将该待测信号线正投影于其所对应的参考平面上，检查该投影与参考平面之间的关系，或通过检查待测信号线从晶片接脚出来到换层之间的距离是否过长以检查该参考平面是否完整。所述显示单元用于将上述参考平面检查单元所检查的结果显示出来。
本发明还提供一种信号线参考平面检查方法，该方法包括如下步骤：通过信号线选择单元从数据库中选择一个信号线文件；从该信号线文件中过滤出欲检查的信号线群组；从该信号线群组中选择待测的信号线；选取欲检查的项目；针对所选择的检查项目，利用参考平面检查单元对上述待测信号线执行参考平面完整性检查，显示检查结果，同时对不符合完整性的检查项目做出标记。
其中，欲检查的项目包括：检查待测信号线的参考平面是否连续、检查待测信号线是否跨越参考平面、检查待测信号线从晶片接脚出来到换层前所走线的长度是否小于所设定的最大长度限制及检查待测信号线与其参考平面的间隙是否太过接近。
利用本发明提供的信号线参考平面检查系统及方法，可进行印刷电路板上每一个信号线所对应参考平面的完整性检查，进而有效控制返回电流路径的连续性，使信号品质与电磁相容以满足印刷电路板的设计需求。
附图说明
图1为本发明信号线参考平面检查系统较佳实施例的元件结构图。
图2为本发明信号线参考平面检查系统较佳实施例的界面图。
图3为本发明信号线参考平面检查方法较佳实施例的单一信号线检查的流程图。
图4为本发明信号线参考平面检查方法较佳实施例批次检查的进度显示。
具体实施方式
参阅图1所示，为本发明信号线参考平面检查系统较佳实施例的元件结构图。该信号线参考平面检查系统1包括一个信号线选择单元5，一个参考平面检查单元3，一个显示单元4，一个报表产生单元7，一个数据库6。
其中，该数据库6用于存储信号线文件。在该数据库6中，每一个PCB板上的所有信号线存储在同一个信号线文件中；在该信号线文件中，共用一个总线(Bus)的信号线是一个群组；在同一群组中，所有的信号线都有相同的命名字元。
信号线选择单元5包括一个信号线过滤器50，一个信号线选择模组51。其中，该信号线过滤器50以相同字元为依据，将信号线群组从信号线文件中读取出来。信号线选择模组51用于从所读取的信号线群组中选择待测信号线。
参考平面检查单元3用于利用所选择的待测信号线检查该待测信号线所对应参考平面的完整性。在本较佳实施例中，该检查参考平面完整性是通过将所选择的待测信号线正投影在其所对应的参考平面上，检查该投影与参考平面之间的关系，或通过检查待测信号线的从晶片接脚出来到换层之间的距离是否过长(BreakOut)以检查该参考平面是否完整，以避免参考平面的不完整性所造成较大的返回电流，进而产生更大的电感效应。该通过检查投影与参考平面之间的关系进行完整性检查包括：(1)检查参考平面是否保持连续性(Continue)；(2)检查信号线是否跨越间隙，造成某部分线段缺乏参考平面(CrossMoat)；(3)检查信号线与参考平面边界之间的距离(MoatDist)。其中所述的参考平面为距离信号线最近的平面，可以是地层或电源层。
其中，对Continue的检查，是将信号线正投影在所对应的参考平面上，检查该投影所经过的参考平面是否皆为同一平面名称，若参考至两个以上的不同参考平面，则判断为Fail。
对CrossMoat的检查，是将该信号线正投影于所对应的参考平面，检查该投影是否与该参考平面切割线有重叠的部分，若有重叠则表示该信号线有跨越参考平面的间隙，将判定为Fail。
对MoatDist的检查，是将该信号线正投影于所对应的参考平面，检查该投影与该参考平面切割线之间的距离是否大于所设定的最小距离限制，若小于所限定的距离则表示该信号线与该参考平面的间隙太过接近，因而造成返回电流路径被迫截去部分面积，将判定为Fail。其中，此最小距离限制需遵循3H-Rule，该3H为信号线至参考平面的垂直高度的3倍，以目前PCB设计而言，H会介于3～6mils(1H)到9～18mils(3H)之间。
对BreakOut的检查，是以该实际信号线为准，检查该信号线从晶片接脚出来到换层前所走线的长度是否有小于所设定的最大长度限制，若大于所设定的长度则将判定为Fail。在本较佳实施例中，对该检查提供5个最大长度限制值，分别为100mils，200mils，300mils，500mils及1000mils，其中，1mils等于千分之一英寸，该值是可扩充的，还可以再多加入800mils及1500mils，最常见的长度限制为500mils。
显示单元4用于将参考平面检查单元3所检查的结果显示出来。报表产生单元7用于将检查结果以报表形式输出。该检查报表包括每一个信号线所对应参考平面的检查结果及每一个信号线各个线段长度的列表，以提供整个信号线群组的检查比对。
参阅图2所示，为本发明信号线参考平面检查系统较佳实施例的界面图。在该界面图中，区域25是显示信号线过滤器以相同字元为依据，从数据库6中的信号线文件中过滤出一个信号线群组，如以相同字元M_B_DQ*进行过滤。区域22是检查项目选定区域，在该区域22中，有四个可选择的检查项目：Continue，CrossMoat，BreakOut，MoatDist。区域24表示在进行BreakOut检查时，所设定的最大长度限制。区域23表示在进行MoatDist检查时，所设定分割的最小距离限制。区域21是所选择的信号线的部分线段显示区域。按钮20是检查钮，选择好信号线后，点击该按钮20，就可进行所选择信号线的参考平面检查。按钮26是单一信号线报表产生钮，按钮27是全部信号线报表产生钮，区域28代表检查结果显示区域。
参阅图3所示，为本发明信号线参考平面检查方法较佳实施例的利用单一信号线进行检查的流程图。步骤S300，首先，从数据库6中选取一个需检查的信号线文件，再由信号线过滤器50从该信号线文件以相同字元为依据过滤出需检查的一个信号线群组。
步骤S302，信号线选择模组51从该群组中选择出一个待测信号线。
步骤S304，在检查项目选定区域22，选择需要检查的项目，该所需要检查的项目包括：Continue，CrossMoat，BreakOut，MoatDist。其中，Continue表示检查参考平面是否保持连续性；CrossMoat表示检查信号线是否跨越间隙，造成某部分线段缺乏参考平面；BreakOut表示检查信号线从晶片接脚出来到换层之间的距离是否过长；MoatDist表示检查信号线与参考平面边界之间的距离。
在该步骤S304中，可以只选择一个检查项目，也可以选择多个。
步骤S306，对该信号线执行参考平面完整性检查，其中，如果在步骤S304中选择的检查项目是Continue，则将该信号线正投影于所对应的参考平面，检查该投影所经过的参考平面是否皆为同一参考平面名称，若参考至两个以上的不同参考平面则判定为Fail，显示出该检查结果并将该检查选项标示一个错误记号；
如果在步骤S304中选择的检查项目是CrossMoat，则将该信号线正投影于所对应的参考平面，检查该投影是否与该参考平面切割线有重叠的部分，若有重叠则表示该信号线有跨越参考平面的间隙，将判定为Fail，显示出该检查结果并将该检查选项标示一个错误记号；
如果在步骤S304中选择的检查项目是BreakOut，则以该实际信号线为准，检查该信号线从晶片接脚出来到换层前所走线的长度是否有小于区域24所设定的最大长度限制，若大于所设定的长度则将判定为Fail，以目前设计规范而言，此最大长度限制以500mils和1000mils较常见，其中检查报表会将该信号线每个线段的长度表列出，以方便确认信号线在晶片接脚区域的走线长度，显示出该检查结果并将该检查选项标示一个错误记号；
如果在步骤S304中选择的检查项目是MoatDist，则将该信号线正投影于所对应的参考平面，检查该投影与该参考平面切割线之间的距离是否大于区域23所设定的最小距离限制，若小于所限定的距离则表示该信号线与该参考平面的间隙太过接近，因而造成返回电流路径被迫截去部分面积，将判定为Fail，显示出该检查结果并将该检查选项标示一个错误记号；其中，此最小距离限制需遵循3H-Rule，该3H为信号线至参考平面的垂直高度*3，以目前PCB设计而言，H会介于3～6mils(1H)至9～18mils(3H)之间。
其中，PCB地层或电源层会使用切割线来隔离不同的平面，特别是电源层更需要用切割线来防止不同电源平面的短路。
步骤S308，按照所选择的检查项目，将利用该信号线对参考平面进行检查的各项检查结果由报表产生单元7产生检查结果报表。该报表包括该信号线的参考平面的各个检查项目的检查结果及该信号线每个线段的长度列表。
步骤S310，判断是否还要检查其它信号线，如果需要，则返回步骤S302选择下一个待测信号线，否则结束该检查流程。
本发明还可对所选择的信号线群组根据所选择的检查项目进行批次检查参考平面的完整性，该检查项目可以同时选择，也可以只选一个，或同时选择二个或三个。其实质还是对一个个信号线按照所选择的检查项目进行检查，其检查方法同利用单一信号线检查参考平面一样进行检查，其报表的产生是将该批次所选择的信号线的检查结果以报表方式输出。显示单元4会有显示检查的进度百分比，参见图4所示，是进行信号线批次检查的进度显示。

Claims (13)

1.一种信号线参考平面检查系统，该系统包括一个信号线选择单元，一个参考平面检查单元，一个数据库及一个显示单元，其特征在于：
所述数据库存储信号线文件，每一个信号线文件用于存储一个印刷电路板上的所有信号线，在该信号线文件中共用一个总线的信号线是一个群组，在同一个群组中，所有的信号线都有相同的命名字元；
该信号线选择单元包括一个信号线过滤器及一个信号线选择模组，该信号线过滤器以相同字元为依据，将一个信号线群组从该信号线文件中读取出来，该信号线选择模组从所读取的信号线群组中选择待测信号线；
所述参考平面检查单元利用所选择的待测信号线检查其所对应参考平面的完整性，该检查待测信号线所对应参考平面的完整性是通过将该待测信号线正投影于其所对应的参考平面上，检查该投影与参考平面之间的关系，或通过检查待测信号线从晶片接脚出来到换层之间的距离是否过长，以检查该参考平面是否完整；
所述显示单元用于将上述参考平面检查单元所检查的结果显示出来。
2.如权利要求1所述的信号线参考平面检查系统，其特征在于，该系统还包括一个报表产生单元，该报表产生单元用于产生信号线参考平面检查报表，该检查报表包括每一个信号线所对应参考平面的检查结果及每一个信号线各个线段长度的列表，以提供整个信号线群组的检查比对。
3.如权利要求1所述的信号线参考平面检查系统，其特征在于，所述检查该投影与参考平面之间的关系包括：检查待测信号线所对应的参考平面是否连续，检查待测信号线是否跨越参考平面，及检查待测信号线与其参考平面的间隙是否太过接近。
4.如权利要求3所述的信号线参考平面检查系统，其特征在于，所述检查信号线所对应的参考平面是否连续是检查该投影所经过的参考平面是否皆为同一平面。
5.如权利要求3所述的信号线参考平面检查系统，其特征在于，所述检查信号线是否跨越参考平面是检查该投影是否与该参考平面的切割线有重叠的部分。
6.如权利要求3所述的信号线参考平面检查系统，其特征在于，所述检查信号线与其参考平面的间隙是否太过接近是检查该投影与平面切割线之间的距离是否大于所设定的最小距离限制。
7.如权利要求1所述的信号线参考平面检查系统，其特征在于，所述通过检查待测信号线从晶片接脚出来到换层之间的距离是否过长是以该待测信号线为准，检查该待测信号线从晶片接脚出来到换层前所走线的长度是否小于所设定的最大长度限制。
8.一种信号线参考平面检查方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
通过信号线选择单元从数据库中选择一个信号线文件；
从该信号线文件中过滤出欲检查的信号线群组；
从该信号线群组中选择待测的信号线；
选取欲检查的项目；
针对所选择的检查项目，利用参考平面检查单元对上述待测信号线执行参考平面完整性检查，显示检查结果，同时对不符合完整性的检查项目做出标记。
9.如权利要求8所述的信号线参考平面检查方法，其特征在于，所述欲检查的项目包括：检查待测信号线的参考平面是否连续，检查待测信号线是否跨越参考平面，检查待测信号线从晶片接脚出来到换层前所走线的长度是否小于所设定的最大长度限制，及检查待测信号线与其参考平面的间隙是否太过接近。
10.如权利要求9所述的信号线参考平面检查方法，其特征在于，所述针对检查信号线的参考平面是否连续执行参考平面完整性的检查，是通过：
将所选择的信号线正投影于其所对应的参考平面，检查该投影所经过的参考平面是否皆为同一平面。
11.如权利要求9所述的信号线参考平面检查方法，其特征在于，所述针对检查信号线是否跨越参考平面执行参考平面完整性的检查，是通过：
将所选择的信号线正投影于其所对应的参考平面，检查该投影是否与平面切割线有重叠的部分。
12.如权利要求9所述的信号线参考平面检查方法，其特征在于，所述针对检查信号线与其参考平面的间隙是否太过接近执行参考平面完整性的检查，是通过：
将所选择的信号线正投影于其所对应的参考平面，检查该投影与平面切割线之间的距离是否大于所设定的最小距离限制。
13.如权利要求8所述的信号线参考平面检查方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
将每一个信号线所对应参考平面的检查结果及相对应该信号线各个线段长度的列表以报表形式输出。
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