CN1858750A - 印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术，公开了一种印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，使得对于焊盘到过孔导线长度受限情况下的PCB设计，可以提高设计效率和质量。本发明中，在过孔上设置虚拟点，利用虚拟点和焊盘的距离可以自动测量的特点，自动调整导线长度，并提供了自动调整导线长度的具体步骤。

Description

印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法

技术领域

本发明涉及电子技术，特别涉及电子技术中的印刷电路板设计技术。

背景技术

随着信息技术的发展，电子设备与人们的生活越来越密切，它们几乎出现在生活的各个角落。印刷电路板(Printed Circuit Board，简称“PCB”)作为重要的部件出现在绝大多数电子设备中。除了固定各种电子器件，PCB的主要功能是为它上面的各种电子器件提供相互的电气连接。本领域的普通技术人员知道，PCB的基板是由绝缘隔热并不易弯曲的材质制成，在PCB板的表面通过导线提供电子器件的电路连接。

各种电子器件可以直接焊接在PCB板上，为了固定器件并保证器件管脚和相应地方的PCB板有电路连接关系，在PCB板上相应的地方按照器件管脚大小设计一个导电接触面，即焊盘。

随着电子设备越来越复杂，PCB上的电子器件越来越多，电路连接越来越复杂，而在一个平面上不能交叉布线，单层的布线已经不能满足要求，这样就出现了可以双层或多层布线的PCB。只在一个平面上进行布线的PCB称为单面板，在两个平面上进行布线的PCB称为双面板，在多个平面上进行布线的PCB称为多层板。不同平面层上的导线可以通过从PCB的一层到另外一层的金属化孔连接，这些金属化孔称为过孔。

随着系统设计复杂性和集成度的大规模提高，电子设备的工作频率也大大提高，这将产生传输线效应和信号的完整性问题。高频工作时PCB的导线会产生串联或并联的电容、电阻和电感效应，并且相对工作频率，导线产生的延时也不能忽略，这些通称为传输线效应。有时候为了保证PCB板上导线传输的信号质量，对PCB板上的导线的宽度和长度会有严格的要求。如短通道RAMBUS(一种芯片)，其焊盘到过孔的走线长度就有特殊要求。图1所示为短通道RAMBUS的PCB板的表面布线。其中，小的灰色圆点是器件的焊盘，大的灰色圆点是过孔，白色的是连接焊盘和过孔的导线。在图1所示的PCB板上，宽度较细的导线都有长度要求。一般来说，对于长度有约束的导线，其长度由布线最大/最小允许长度限定，设计PCB板时，需要控制该导线的长度介于布线最大/最小允许长度之间。在PCB布线时，其长度单位一般为千分之一英寸(MIL)。

随着布线密度和工作频率的提高，PCB板的布线规则越来越复杂，布线已经成为PCB设计时非常重要的一个环节。尽管现有的电子设计自动化(Electronic Design Automation，简称“EDA”)工具已经很强大，一般的EDA工具均可以提供自动布线工具以协助设计人员完成PCB板的布线，但对于比较复杂的布线规则，并不能保证成功完成自动布线。

一般来说，对于布线长度有严格要求的导线，EDA工具软件能够列出布线长度的约束，并根据约束进行自动布线。但焊盘到过孔的布线长度有约束规则时，现有的EDA工具软件不能根据这些约束规则进行自动布线，这时就需要考虑另外的布线解决方案。

现有的技术方案采用手工布线实现过孔到焊盘间导线长度的控制，设计人员首先手工将导线从焊盘拉出来然后打过孔，然后再测量导线的长度，如果导线短了就再拉长一点，如果长了就再调短一点，直到符合要求。如图2所示，设计人员可以通过EDA工具提供的走线长度察看功能测量选定导线的长度，并根据长度约束规则进行手工调整。

现有的技术方案采用手工的方式进行焊盘到过孔导线长度受限情况下的布线，对所有这些导线布线时拉线、测量和调整长度的操作都需要手工进行，如果手工布线之后意外修改了导线也不会被发现，设计完成后的检验也需要手动进行，因此效率很低并且质量无法保证，而且对于一个已经完成设计的PCB板进行差错检查和修改非常困难，需要花费更多的时间和费用。

因此，在实际应用中，现有的技术方案存在以下问题：效率低、质量无法保证，需要较多设计时间和较高的设计费用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，使得对于焊盘到过孔导线长度受限情况下的PCB设计，可以提高设计效率和质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，包含以下步骤：

B在印刷电路板的过孔上设置虚拟点并设置所述虚拟点和所述焊盘间的长度规则，存储所述虚拟点和长度规则；

C根据所设定的长度规则对所述焊盘和所述过孔间的导线的长度和位置进行调整；

其中，在导线进行调整时通过测量所述虚拟点和焊盘间的距离得到相应过孔和焊盘间的距离。

其中，所述步骤C还包含以下子步骤：

C1将所述过孔和所述焊盘间导线拉伸到所述长度规则设定的长度；

C2沿指定方向逐步检查所述导线到其它导线或所述焊盘的距离，如果该距离小于规定距离则通过收缩该处的导线以满足距离规定，并在满足距离规定的条件下在该处向顺着指定方向的一侧拉伸该导线，直至该导线重新达到长度规则设定的长度或达到拉伸极限；

循环执行所述步骤C1和C2。

此外在所述方法中，循环执行所述步骤C1和C2时，相邻两次循环中步骤C2中的所述指定方向可相同或不同。

此外在所述方法中，所述指定方向包含：

从上到下、从下到上、从左到右、从右到左以及其它任意一种直线方向。

此外在所述方法中，所述步骤C1和C2循环执行的次数事先设定。

此外在所述方法中，所述步骤B中，设置所述虚拟点时还包含以下子步骤：

B1输入作为起始点的所述焊盘的位置；

B2从输入的所述位置沿所述导线搜索至第一个过孔；

B3获取该过孔坐标并在该坐标上设定所述虚拟点。

在所述步骤B之前，还包含以下步骤：

A按照规则对所述印刷电路板的导线进行自动或手工布线。

D在所述虚拟点对应的规则列表中检查所述过孔和焊盘间的导线长度是否符合规则。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，本发明在过孔上设置T点(即虚拟点)，利用T点和焊盘的距离可以自动测量的特点，自动调整导线长度，并提供了自动调整导线长度的具体步骤。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即由于利用本发明方案可以对焊盘和过孔之间的导线进行自动布线，因此大大提高了布线的效率，缩短了设计时间，而且由于自动布线的可靠性更高且布线结束后可以通过规则列表统一检查，可以明显提高产品质量及工作效率，有效避免了对设计完成的PCB板的检查和修改，大大降低了设计总费用和总时间。

附图说明

图1是短通道RAMBUS的PCB板的表面布线示意图；

图2是通过EDA工具提供的走线长度察看功能测量选定导线的长度的示意图；

图3是根据本发明的较佳实施方式的PCB过孔和焊盘间导线长度控制的流程；

图4是本发明的第一较佳实施方式中按照设计工具支持的规则布线并打过孔后PCB表层走线示意图；

图5是本发明的第一较佳实施方式中在过孔上添加T点后PCB的表层走线示意图；

图6是本发明的第一较佳实施方式中对每个T点对应的那段导线设定了长度规则的规则列表示意图；

图7是根据本发明的第一较佳实施方式的在过孔上设置T点的流程；

图8是根据本发明的第一较佳实施方式的根据过孔和焊盘的长度规则进行自动布线的流程；

图9是根据本发明的第一较佳实施方式的自动调整焊盘和过孔之间的导线长度后PCB板的焊盘和过孔之间的布线示意图；

图10是本发明的第一较佳实施方式的设计工具中焊盘和过孔之间导线的规则列表。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

考虑到现在EDA工具可以自动测量T点到焊盘距离，本发明方案在过孔上自动增加T点，并针对每个T点设定约束规则，然后就可以使用EDA工具的自动布线功能进行布线，最后还可以通过规则列表检查布线是否符合要求。通过利用本发明方案，变手工布线为自动布线，将对于PCB板设计效率和质量的提高有很大帮助，也方便了检查，同时也缩短了设计时间，降低了设计成本。

根据本发明的较佳实施方式的PCB过孔和焊盘间导线长度控制的流程如图3所示。

首先进入步骤310，按照设计工具支持的规则进行表层导线的布线并打过孔。本领域的普通技术人员可以理解，本步骤可以完成除了过孔到焊盘长度有约束的导线的其它导线的布线，布线和打过孔操作可以采用自动也可以采用手动完成。在本发明的第一较佳实施方式中，步骤310完成后，PCB的表层走线如图4所示。在图4中，过孔到焊盘间宽度较细的导线均有长度限制，此时仅完成了过孔和焊盘间的线路连接，由于现有设计工具的制约，自动布线的结果是过孔和焊盘间的导线在符合设计工具支持的规则前提下尽可能的短，并没有实现这些导线的长度控制。

接着进入步骤320，在过孔上设置T点并设定过孔和焊盘间导线的长度规则。需要说明的是，虽然T点是一个虚拟点，但是现有的设计工具可以支持自动测量焊盘到T点之间的导线长度，通过在过孔上设置T点可以自动测量过孔和焊盘间的导线长度并为这段导线设置长度规则。现有的设计工具不支持过孔到焊盘间的导线长度自动测量，本发明通过在过孔上自动“贴”一个T点来间接实现过孔到焊盘间的导线长度自动测量。过孔到焊盘间的导线长度自动测量是实现导线长度自动调整的基础。在本发明的第一较佳实施方式中，增加了T点后的部分PCB表面如图5所示，该图中仅显示了部分过孔、焊盘以及它们之间的线路连接，其中，方形图案即为新增加的T点。在本发明的第一较佳实施方式中，对每个T点对应的那段导线设定了长度规则的规则列表如图6所示。图6中，I28A_RDR2_DQB0是该段导线传递的信号名；U47.N4：I28A_RDR2_DQB0.T.1的意思是该信号中的两个点，即U47.N4(器件的焊盘)到I28A_RDR2_DQB0.T.1(增加的T点)的距离；I2..是赋的规则名；61MIL和62MIL分别表示布线最小允许长度和布线最大允许长度；61MIL后的第一个数字表示实际走线长度，紧接着的负数表示离布线最小允许长度还差多少；62MIL后第一个数字表示实际走线长度，紧接着的数字表示实际上比布线最大允许长度少多少。

在本发明的第一较佳实施方式中，步骤320中在过孔上设置T点的操作可以自动进行，还包含一些子步骤，其流程如图7所示。

在一个过孔上设置T点时，首先执行步骤710，输入起始点焊盘的位置。例如，输入的起始点焊盘的位置为U1.1。

接着进入步骤720，从起始点焊盘沿着导线路径搜索直至第一个过孔。若在步骤710中输入的起始点焊盘位置为U1.1，则该步骤中，沿着位置为U1.1的焊盘连接的导线路径进行搜索，直至该导线连接的第一个过孔。

接着进入步骤730，读取该过孔坐标。其中，过孔的坐标可以表示为(a，b)的形式。

最后，在步骤740中，设定T点于该过孔坐标。若在步骤730中得到的过孔坐标为(a，b)，则该步骤中，在坐标(a，b)上自动设定一个T点。

在过孔上设置T点并设定过孔和焊盘间导线的长度规则后，进入步骤330，根据过孔和焊盘间导线的长度规则进行自动布线。本领域的普通技术人员可以理解，由于已经在过孔上设置了T点从而可以自动测量过孔和焊盘间的导线长度，因此可以根据过孔和焊盘的长度规则自动布线以使过孔和焊盘间的导线长度符合规则要求，不再需要手动对每条导线进行布线。由于自动布线的结果是过孔和焊盘间的导线在符合设计工具支持的规则前提下尽可能的短，因此该步骤中的操作主要是将导线拉伸。需要说明的是，导线可以拉伸为圆弧，也可以为任意角度。

在本发明的第一较佳实施方式中，步骤330还包含一些子步骤，其流程如图8所示。

对过孔和焊盘之间的导线按照长度规则进行自动布线时，首先进入步骤810，获取过孔和焊盘之间导线需要拉伸的长度。在本发明的第一较佳实施方式中，通过在过孔上设置T点，计算机可以自动读取过孔和焊盘间每条导线的当前长度，并根据对应的长度规则获取该导线的布线最大允许长度，用该导线的布线最大允许长度减去当前长度即可以得到该导线需要拉伸的拉伸长度。

接着进入步骤820，不考虑导线和相邻导线或焊盘之间间距，按照步骤810中得到的拉伸长度拉伸该导线。其中，该步骤中拉伸后的导线形状没有限定，可以为圆弧，也可以为任意角度。

接着进入步骤830，从上向下检查导线和相邻导线或焊盘之间间距是否太小，如果是则进入步骤840，否则直接进入步骤850。其中，导线和相邻导线或焊盘的间距在设计PCB之前通过规则限定。该步骤检查导线和其下方导线或焊盘的间距是否太小，如果太小则需要调整。

若从上到下检查发现导线和相邻导线或焊盘间距太小，则在步骤840中，收缩该导线，向下方保证满足间距的条件下尽量补充拉伸长度。在本发明的第一较佳实施方式中，若该步骤检查发现了过孔和焊盘间的一条导线距离其下方的导线或焊盘间距太小，则调整该导线使其和其下方的导线或焊盘的间距合乎规则，同时尽量使该导线的长度满足要求。其中，调整时导线的形状和走向没有限定。

若从上到下检查发现导线和相邻导线或焊盘间距合适，则对该导线不进行处理，直接执行步骤850，重复步骤810和820。

接着进入步骤860，从下向上检查导线和相邻导线或焊盘之间间距是否太小，如果是则进入步骤870，否则直接进入步骤880。该步骤检查的是导线和其上方导线或焊盘的间距是否太小，如果太小则需要调整。

若从下到上检查发现导线和相邻导线或焊盘间距太小，则在步骤870中，收缩该导线，向上方保证满足间距的条件下尽量补充拉伸长度。在本发明的第一较佳实施方式中，若该步骤检查发现了过孔和焊盘间的一条导线距离其上方的导线或焊盘间距太小，则调整该导线使其和上方的导线或焊盘间距合乎规则，同时尽量使该导线的长度满足要求。其中，调整时导线的形状和走向没有限定。

若从上到下检查发现导线和相邻导线或焊盘间距合适，则对该导线不进行处理，直接执行步骤880，重复步骤810和820。

接着进入步骤890，从左向右检查导线和相邻导线或焊盘之间间距是否太小，如果是则进入步骤900，否则直接进入步骤910。该步骤检查的是导线和其右方导线或焊盘的间距是否太小，如果太小则需要调整。

若从左向右检查导线和相邻导线或焊盘之间间距太小，则在步骤900中，收缩该导线，向右方保证满足间距的条件下尽量补充拉伸长度。在本发明的第一较佳实施方式中，若该步骤检查发现了过孔和焊盘间的一条导线距离其右方的导线或焊盘间距太小，则调整该导线使其和右方的导线或焊盘间距合乎规则，同时尽量使该导线的长度满足要求。其中，调整时导线的形状和走向没有限定。

若从左向右检查导线和相邻导线或焊盘之间间距合适，则对该导线不进行处理，直接执行步骤910，重复步骤810和820。

接着进入步骤920，从右向左检查导线和相邻导线或焊盘之间间距是否太小，如果是则进入步骤930，否则直接进入步骤940。该步骤检查的是导线和其左方导线或焊盘的间距是否太小，如果太小则需要调整。

若从右向左检查导线和相邻导线或焊盘之间间距，则在步骤930中，收缩该导线，向左方保证满足间距的条件下尽量补充拉伸长度。在本发明的第一较佳实施方式中，若该步骤检查发现了过孔和焊盘间的一条导线距离其右方的导线或焊盘间距太小，则调整该导线使其和右方的导线或焊盘间距合乎规则，同时尽量使该导线的长度满足要求。其中，调整时导线的形状和走向没有限定。

若从右向左检查导线和相邻导线或焊盘之间间距合适，则对该导线不进行处理，执行步骤940，判断是否达到循环操作次数，如果是则结束，否则再次进入步骤810。其中，循环操作次数可以在自动布线之前由设计人员设定。

在本发明的第一较佳实施方式中，自动调整焊盘和过孔之间的导线长度后，PCB板的焊盘和过孔之间的布线如图9所示。

需要说明的是，如果需要在所有步骤完成后检查焊盘和过孔之间的导线长度是否符合要求，不再需要依照现有的方案手动逐条检查，可以直接从设计工具的规则列表中检查，长度是否符合、要求也一目了然，如图10所示。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，其特征在于，包含以下步骤：

B 在印刷电路板的过孔上设置虚拟点并设置所述虚拟点和所述焊盘间的长度规则，存储所述虚拟点和长度规则；

C 根据所设定的长度规则对所述焊盘和所述过孔间的导线的长度和位置进行调整；

其中，在导线进行调整时通过测量所述虚拟点和焊盘间的距离得到相应过孔和焊盘间的距离。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，其特征在于，所述步骤C还包含以下子步骤：

C1 将所述过孔和所述焊盘间导线拉伸到所述长度规则设定的长度；

C2 沿指定方向逐步检查所述导线到其它导线或所述焊盘的距离，如果该距离小于规定距离则通过收缩该处的导线以满足距离规定，并在满足距离规定的条件下在该处向顺着指定方向的一侧拉伸该导线，直至该导线重新达到长度规则设定的长度或达到拉伸极限；

循环执行所述步骤C1和C2。

3.根据权利要求2所述的印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，其特征在于，循环执行所述步骤C1和C2时，相邻两次循环中步骤C2中的所述指定方向可相同或不同。

4.根据权利要求2所述的印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，其特征在于，所述指定方向包含：

从上到下、从下到上、从左到右、从右到左以及任意一种直线方向。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，其特征在于，所述步骤C1和C2循环执行的次数事先设定。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，其特征在于，所述步骤B中，设置所述虚拟点时还包含以下子步骤：

B1 输入作为起始点的所述焊盘的位置；

B2 从输入的所述位置沿所述导线搜索至第一个过孔；

B3 获取该过孔坐标并在该坐标上设定所述虚拟点。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，其特征在于，在所述步骤B之前，还包含以下步骤：

A 按照规则对所述印刷电路板的导线进行自动或手工布线。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的印刷电路板的过孔和焊盘间导线长度控制的方法，其特征在于，还包含以下步骤：

D 在所述虚拟点对应的规则列表中检查所述过孔和焊盘间的导线长度是否符合规则。

Images