CN1719447A - 一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，包括：将元件集成设计于印制电路板时需要的各几何图形元素设计为印制电路板封装形式的封装元件，当需要利用该元件进行印制电路板的版图设计时，根据该元件的封装元件进行所述印制电路板的版图设计；本发明提供的印制电路板中集成设计元件的版图设计装置包括：设计封装元件模块、存储封装元件模块、版图设计模块；本发明在同类元件进行印制电路板版图设计过程中，减少了大量的重复性操作，而且能够有效的保证版图中同类元件的一致性，方便了印制电路版的版图设计；本发明简化了与原理图设计的接口工作；从而实现了资源共享、提高了印制电路版集成设计效率和质量的目的。

Description

一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法和装置

技术领域

本发明涉及电子设备，具体涉及一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法和装置。

背景技术

随着电子产品市场竞争的进一步加剧，降低电子产品的制造成本、减小体积和重量以及提高产品性能和可靠性已成为电子产品开发的必然趋势，无源元件或无源模块集成设计于PCB(印制电路板)内的开发设计将会越来越普遍。

可集成设计于PCB内的无源元件包括但不限于电阻、电容、电感、耦合器类元件、滤波器类元件、时延线、功率分/合路类元件、相移类元件等等，无源模块包括上述所指的无源元件组成的模块。

PCB的版图设计是PCB集成设计元件过程中一个非常重要的过程。通常PCB集成设计元件的PCB的版图设计的常规方法如下：

直接根据仿真优化后无源元件或无源模块的导电层图形数据在PCB各相应层采用走线或/和多边形方式绘制相应的导电层图形，并根据需要绘制相应的焊盘、丝印框、字符、禁铺铜区域、阻焊窗口、钢网开窗、地过孔等等几何图形元素，同时需要确认最终得到的导电层图形及各几何图形元素的尺寸参数正确无误。

如果需要设计的PCB上有多个相同的无源元件或无源模块，则可以通过上述方法在PCB上绘制一个无源元件或无源模块后，选取上述导电层图形等各几何图形元素，以拷贝的方式进行复制并放置到对应的PCB其他位置上。

在设计PCB的铺铜阶段，需要将上述的各无源元件或无源模块的导电层元素如走线或/和多边形分别根据实际网络关系定义网络属性，在铺铜规则中确定定义铺铜间距规则，完成铺铜处理工作。

在上述PCB的版图设计中，由于每一个无源元件或无源模块均需精确定位，每一无源元件或无源模块的导电层图形的网络属性需要逐一定义，铺铜处理必须对所有无源元件或无源模块进行细致检查处理，在需要集成设计的无源元件或无源模块数量多的情况下，PCB的版图设计的效率明显降低，且容易出错。

在PCB版图设计过程中或PCB版图设计完成后，如需对某一类型的无源元件或无源模块的设计进行更改，则需要对PCB版图中某一类型的所有无源元件或无源模块进行逐一修改，其一致性难以保证；而且无源元件或无源模块的原理图更新、网表重新导入、布局调整等操作可能会使PCB版图设计中的无源元件或无源模块的图形发生移动，这样就需要进行大量的重新定位等操作；一些PCB版图设计操作还会导致重新定义导电层图形的网络属性，甚至会导致导电层图形的丢失等情形，从而使PCB的版图设计中会存在一些难以发觉的低级错误，且检查核实过程极其费时，进一步加重了PCB版图设计的工作量。

综上所述，现有的PCB版图设计方法设计效率低、容易出错，致使PCB集成设计的效率低，且资源共享性差。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法和装置，通过利用元件的封装元件进行印制电路板的版图设计，实现了资源共享、提高印制电路板的集成设计效率的目的。

为达到上述目的，本发明提供的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，包括：

a、确定需要集成设计于印制电路板中的元件；

b、确定将所述元件集成设计于印制电路板时需要的各几何图形元素；

c、将所述元件的各几何图形元素设计为印制电路板封装形式的封装元件；

d、当需要利用该元件进行印制电路板的版图设计时，根据该元件的封装元件进行所述印制电路板的版图设计。

所述步骤a中的元件包括：无源元件、无源模块。

所述步骤b中各几何图形元素包括：焊盘、丝印、字符、导电层图形、禁铺铜区图形、绿油开窗图形、钢网开窗图形、地过孔图形。

所述步骤c包括：

根据所述元件的仿真设计需求确定所述各元素的几何图形属性；

根据所述各元素的几何图形属性将所述各几何图形元素设计为印制电路板封装形式的封装元件。

所述步骤c还包括：

确定所述元件的封装元件的名称、管脚，并存储。

所述步骤c还包括：

根据需要对所述元件的封装元件中的各几何图形元素进行修改；

且所述步骤d还包括：

所述印制电路板的版图设计中的相应元件的封装元件根据所述修改自动更新。

所述方法还包括：

根据元件的封装元件绘制印制电路板的原理图，并生成相应的原理图网表文件；

在进行印制电路板的版图设计时，根据需要调入所述原理图网表文件。

所述方法还包括：

根据所述元件的几何图形设置所述印制电路板的版图设计中的铺铜规则。

本发明还提供一种印制电路板中集成设计元件的版图设计装置，其特征在于包括：

设计封装元件模块：确定元件集成设计于印制电路板时需要的各几何图形元素，并将其设计成印制电路板封装形式的封装元件，将所述封装元件传输至存储封装元件模块；

存储封装元件模块：接收并存储元件的封装元件；

版图设计模块：当需要进行印制电路板的版图设计时，从所述存储封装元件模块中调用相应元件的封装元件进行所述印制电路板的版图设计。

所述装置还包括：

生成原理图网表文件模块：从所述存储封装元件模块中调用相应元件的封装元件，根据所述封装元件绘制印制电路板的原理图，并生成相应的原理图网表文件，在版图设计模块需要时，将所述原理图网表文件传输至版图设计模块。

通过上述技术方案的描述可明显得知，本发明通过将元件及其集成设计于印制电路板时需要的各几何图形元素设计为印制电路板形式的封装元件，利用元件的封装元件贯穿PCB版图设计的整个过程，如果同类型的元件数量多，能够大大减少PCB版图设计中的重复性操作，而且能够有效保证PCB版图中同类元件的一致性；在需要对PCB版图中的元件进行修改时，仅对该元件的封装元件进行修改，PCB版图中同类的元件通过一次性更新即可完成所有的修改工作，进一步减少了重复性操作、确保了PCB版图中同类元件的一致性；通过在PCB版图设计的原理图绘制过程中直接使用元件的封装元件，简化了版图设计与原理图设计的接口工作；通过保存元件的封装元件，使封装元件能够被不同PCB的版图设计重复利用；从而实现了资源共享，提高印制电路板的集成设计效率和质量的目的。

附图说明

图1是本发明的元件的封装元件示意图；

图2是本发明的印制电路板中集成设计元件的版图设计装置示意图。

具体实施方式

本发明的核心是：确定需要集成设计于印制电路板中的元件，确定将元件集成设计于印制电路板时需要的各几何图形元素，将元件的各几何图形元素设计为印制电路板封装形式的封装元件，当需要利用该元件进行印制电路板的版图设计时，根据该元件的封装元件进行印制电路板的版图设计。

下面基于本发明的核心思想对本发明提供的技术方案做进一步的描述。

本发明中所指的需要集成设计于PCB中的元件包括无源元件和无源模块。所谓无源元件包括但不限于电阻、电容、电感、耦合器类元件、滤波器类元件、时延线、功率分/合路类元件、相移类元件等；所谓无源模块是上述所指的无源元件组成的模块。

本发明在设计封装形式的封装元件时，首先需要分析当无源元件或无源模块集成设计于PCB中时需要的各几何图形元素。

本发明所指的几何图形元素包括但不限于：焊盘、丝印、字符、导电层图形、禁铺铜区图形、绿油开窗图形、铜网开窗图形以及地过孔图形等。

在实际应用中，针对具体的无源元件或无源模块以及具有预定功能的具体PCB，应从上述各几何图形元素中选取其集成设计于PCB中所需要的几何图形元素。

根据无源元件或无源模块的实际需要确定其集成设计于PCB中需要的各几何图形元素后，需要确定元件的各几何图形元素的属性，如几何图形的形状、大小等。确定元件的各几何图形元素的属性主要根据元件在PCB集成设计仿真过程中的需要。

在确定了元件的各几何图形元素及几何图形的属性后，将这些几何图形元素根据其对应的属性设计成PCB封装形式的封装元件。

将无源元件或无源模块的各几何图形元素设计成PCB封装形式的封装元件后，应对封装元件的名称、管脚进行分别定义，对管脚的定义包括对管脚顺序、管脚功能等的定义。这样在PCB的版图设计过程中，如果需要使用到该元件时，与使用一般的元件的方法一样，直接调用封装元件就可以了，这样就省去了针对元件绘制其对应的各几何图形元素的过程。当PCB版图设计中使用同类元件的数量多时，极大的避免了重复性操作，简化了PCB版图的设计工作。

以分支线耦合器元件为例，对本发明将元件设计成PCB封装形式的封装元件进行说明。首先确定分支线耦合器集成设计于PCB中时需要的各几何图形元素为：耦合器的4个端口过孔，并分别定义为管脚1至管脚4；10个接地过孔，并分别定义为管脚5至管脚14；在相应导电层的4条1/4波长带状线、相应导电层的禁铺铜区，根据PCB集成设计仿真过程中的需要确定上述各几何图形元素的属性，经过本发明提供的技术方案将其设计为PCB封装形式的封装元件后的示意图如附图1所示。

在PCB的版图设计中，如果已在版图中绘制的元件的几何图形元素需要修改，则应该对该元件的封装元件中的对应的几何图形元素进行修改并保存，然后对PCB的版图设计中使用到的所有该元件的封装元件进行自动更新操作即可完成该PCB版图设计中所有涉及该封装元件的几何图形元素的全部修改工作，因而本发明的PCB中集成设计元件的版图设计方法提高了PCB版图设计的设计效率，避免了在PCB版图设计中因遗漏了元件的某一几何图形元素的修改而造成的低级设计错误，有效的保证了PCB版图设计中同类无源元件或无源模块的各几何图形元素的完全一致性。

在进行PCB版图设计过程中，很多时候会需要进行PCB原理图绘制工作。在PCB原理图绘制过程中，同样可以使用元件的封装元件进行原理图绘制，其使用封装元件的方法与使用一般的元件的方法一样，直接调用封装元件就可以了。

在完成PCB的原理图绘制后，应根据原理图生成相应的原理图网表文件。在PCB版图设计过程中，如果需要使用原理图网表文件则直接调入，完全使PCB原理图设计与PCB版图设计的接口工作与目前的PCB版图设计流程一致，简化了PCB版图设计与原理图设计的接口工作。

在PCB版图设计过程中，如果元件的几何图形元素需要修改，而重新将元件的各几何图形设计为PCB封装形式的封装元件，那么，已经生成的原理图网表文件需要根据修改后的封装元件重新生成新的原理图网表文件。重新生成新的原理图网表文件后，只需在PCB版图设计过程中重新调入更新后的原理图网表文件，即可将PCB版图中涉及该集成元件的各几何图形元素根据最新封装元件全部进行更新，使PCB原理图的绘制、修改等操作不会影响到PCB版图的设计。

通常集成设计的无源元件或无源模块对PCB的铺铜等处理有一定的间距要求，因此需要根据元件几何图形的需要设置相应的铺铜规则，以保证最终得到的PCB版图的导电层图形在集成设计的无源元件或模块附近符合其特定的要求。

上述所设计的无源元件或无源模块的PCB封装形式的封装元件能够被不同的PCB版图设计调用，达到了资源共享的目的。

本发明提供的印制电路板中集成设计元件的版图设计装置的示意图如附图2所示。

在图2中，本发明提供的装置包括：设计封装元件模块200、存储封装元件模块210、版图设计模块220、生成原理图网表文件模块230。

设计封装元件模块200的主要功能为：将元件集成设计于印制电路板时需要的各几何图形元素根据各几何图形的属性设计成印制电路板封装形式的封装元件，并对封装元件的名称、管脚顺序、管脚功能进行分别定义，将进行上述定义后的封装元件传输至存储封装元件模块210。当元件的几何图形元素需要进行修改时，从存储封装元件模块210中调用相应的封装元件，并根据需要进行修改，将修改后的元件的各几何图形元素再次设计成印制电路板封装形式的封装元件，并传输至存储封装元件模块210中。

存储封装元件模块210的主要功能为：接收并存储设计封装元件模块200传输来的元件的封装元件。

版图设计模块220的主要功能为：当需要进行PCB的版图设计时，从存储封装元件模块210中调用相应元件的封装元件进行PCB的版图设计。版图设计模块220还可以根据需要调用生成原理图网表文件模块230中的原理图网表文件以进行PCB版图设计。

版图设计模块220还能够根据元件几何图形的需要设置相应的铺铜规则，以得到最终需要的元件附近的导电层几何图形元素。

生成原理图网表文件模块230的主要功能为：从存储封装元件模块210中调用相应元件的封装元件，根据封装元件绘制印制电路板的原理图，并生成相应的原理图网表文件；在版图设计模块220需要时，将原理图网表文件传输至版图设计模块220。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化。

Claims (10)

1、一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，其特征在于包括：

a、确定需要集成设计于印制电路板中的元件；

b、确定将所述元件集成设计于印制电路板时需要的各几何图形元素；

c、将所述元件的各几何图形元素设计为印制电路板封装形式的封装元件；

d、当需要利用该元件进行印制电路板的版图设计时，根据该元件的封装元件进行所述印制电路板的版图设计。

2、如权利要求1所述的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，其特征在于所述步骤a中的元件包括：无源元件、无源模块。

3、如权利要求1或2所述的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，其特征在于所述步骤b中各几何图形元素包括：焊盘、丝印、字符、导电层图形、禁铺铜区图形、绿油开窗图形、钢网开窗图形、地过孔图形。

4、如权利要求1或2所述的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，其特征在于所述步骤c包括：

根据所述元件的仿真设计需求确定所述各元素的几何图形属性；

根据所述各元素的几何图形属性将所述各几何图形元素设计为印制电路板封装形式的封装元件。

5、如权利要求1或2所述的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，其特征在于所述步骤c还包括：

确定所述元件的封装元件的名称、管脚，并存储。

6、如权利要求1或2所述的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，其特征在于所述步骤c还包括：

根据需要对所述元件的封装元件中的各几何图形元素进行修改；

且所述步骤d还包括：

所述印制电路板的版图设计中的相应元件的封装元件根据所述修改自动更新。

7、如权利要求1或2所述的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，其特征在于所述方法还包括：

根据元件的封装元件绘制印制电路板的原理图，并生成相应的原理图网表文件；

在进行印制电路板的版图设计时，根据需要调入所述原理图网表文件。

8、如权利要求1或2所述的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计方法，其特征在于所述方法还包括：

根据所述元件的几何图形设置所述印制电路板的版图设计中的铺铜规则。

9、一种印制电路板中集成设计元件的版图设计装置，其特征在于包括：

设计封装元件模块：确定元件集成设计于印制电路板时需要的各几何图形元素，并将其设计成印制电路板封装形式的封装元件，将所述封装元件传输至存储封装元件模块；

存储封装元件模块：接收并存储元件的封装元件；

版图设计模块：当需要进行印制电路板的版图设计时，从所述存储封装元件模块中调用相应元件的封装元件进行所述印制电路板的版图设计。

10、如权利要求9所述的一种印制电路板中集成设计元件的版图设计装置，其特征在于所述装置还包括：

生成原理图网表文件模块：从所述存储封装元件模块中调用相应元件的封装元件，根据所述封装元件绘制印制电路板的原理图，并生成相应的原理图网表文件，在版图设计模块需要时，将所述原理图网表文件传输至版图设计模块。

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