布线规则设置优化方案

元件上板后，接下来完成布线的设置。布线可以使用自动布线，也可以使用手动布线。自动布线是在布线规则设置中布线的一些约定，然后软件自动分析和连线；手动布线指的是上板元件之间的连线需要操作者自己分析和连线。

布线规则的设置：

在主菜单中依次单击“设计（D）”➝“规则（R）…”，如图4.44 所示，打开“PCB 规则及约束编辑器”设置对话框，如图4.45 所示。

该对话框左侧显示的是设计规则的类型，共分10类。Design Rules（ 设计规则）是AD 软件根据设计人员的各种参数设置自动完成制板用的设计规则。Desing Rules 包括Electrical （电气类型）、Routing （布线类型）、 SMT （表面粘着元件类型）规则等，右边则显示对应各项设计规则的具体设置参数。对于具体的电路可以采用不同的设计规则，如果是设计双面板，很多规则可以采用系统默认值。

图4.44　开启布线规则的菜单

图4.45　PCB 规则及约束编辑器对话框

在每一个规则上单击鼠标右键，系统会弹出一组菜单，实现对这个设计规则的基本操作有：新规则、删除规则、重复规则、导出和导入规则等。很多时候要用到的是“新规则” ，如图4.46 所示。新规则的添加，相当于添加制板过程中的特殊处理要求。

图4.46　“新规则”产生的方法

下面，将分别介绍各类设计规则的设置和使用方法。

（1）电气设计规则

Electrical （电气设计）规则设置包括安全距离、短路允许、不连网络、不敷铜等4 个方面的设置，如图4.47 所示。

图4.47　电气设计规则

其中，Clearance 是安全距离设置，是指PCB 电路板在布置铜膜导线时，元件焊盘和焊盘之间、焊盘和导线之间、导线和导线之间的最小距离，当电路板元件较多时，这一项会需要设置，像LI1.PrjPcb 这种例题使用默认值就可以了。

Short Circuit （短路）：涉及是否允许导线交叉短路，默认为不允许。

Un⁃connect Net （未布线网络）：可以指定网络、检查网络布线是否成功，如果不成功，将保持用飞线连接。

Unpoured Polygon（未敷铜）：默认为不敷铜。

（2）布线设计规则

布线设计规则是布线设置中用得最多的一项。Routing （布线设计）规则主要有如下几种，如图4.48 所示。

图4.48　布线设计规则内容

图4.49　Width （导线宽度）选项区域设置

1）Width （导线宽度）选项设置

单击对话框中左边的Width 项，如图4.49 所示，在对话框右边显示了所有导线宽度的设置，包括对整体（全部），也可以对局部（网络、板层）等进行布线宽度的最大值、最小值、默认值的设置。对顶层和底层线宽的设置默认为10 mil，但是很多时候为了提高系统的性能，要对部分网络进行加粗设置，比如电源和地（减少电源和地的线阻）。这样导致电源和地的线宽不同于其他的网络，需要设置新规则。

现在假设将电源（VCC）和地（GND ）两个网络进行加粗设计，则需要设计两个新的规则。右键单击如图4.49 所示界面中Width 项，在出现的菜单中，选择“新规则”，如图4.50 所示。

图4.50　Width 的新规则菜单

图4.51　VCC 网络设置

添加的第一个规则对话框如图4.51 所示，在对话框右侧进行编辑。①首先设计VCC 网络。修改“名称”项为“VCC” ；修改“Where The First Object Matches”为“网络” ，并修改网络为“VCC” ；修改“约束”值，将“Min Width”（最小值）改为“20 mil” ，“Max Width”（最大值）改为“30 mil” ，“Preffered　Width”（参考值）改为“25 mil” ；单击【应用】按钮。②再次添加一个新的规则进行地（GND）网络线宽的设计。修改“名称”项为“GND” ；修改“Where The First Object Matches”选中“网络” ，并修改网络为“GND” ；修改“约束”值，将“Min Width”（最小值）改为“20 mil” ，“Max Width”（最大值）改为“30 mil” ，“Preffered Width”（参考值）改为“25 mil” ；单击【应用】按钮，如图4.52 所示。

图4.52　GND 网络设置

图4.53　布线网络优先级别的设置

单击如图4.52 所示界面中的【优先权】按钮，将三个网络设置成图4.53 这样的优先级别（三个网络可以更换优先级别，选中后拖动即可），就可以实现对这两个网络不同线宽的设计。

图4.54 表示设置电源（VCC）网络线宽为25 mil，其余网络线宽为10 mil。

图4.54　电源（VCC）网络线宽设为25 mil

图4.55 表示对地（GND）网络线宽设为25 mil，其余线宽为10 mil。

图4.55　地（GND）网络线宽设为25 mil

图4.56　Routing Topology 选项设置

2）Routing Topology （布线拓扑）选项设置

图4.56 所示为Routing Topology （布线拓扑）选项区域设置的对话框。拓扑规则指的是采用的布线的拓扑逻辑约束。常用的布线约束为统计最短逻辑规则，用户可以根据具体设计选择不同的布线拓扑规则。Altium Designer 14 提供了几种布线拓扑规则：Shortest （ 最短）、Horizontal （水平）、Vertical （垂直）、Daisy Simple （简单雏菊）、Daisy⁃MidDriven（雏菊中点）、Daisy Balanced （雏菊平衡）、Star Burst （星形），如图4.57 所示。

3）Routing Priority（布线优先级别）选项设置

图4.57　拓扑规则

图4.58 所示为Routing Priority（布线优先级别）选项区域设置对话框。该规则用于设置布线的优先次序，设置的范围为0～100 ，数值越大，优先级越高。双击图4.58 所示界面中任一个优先级别，打开一个设置对话框，如图4.59 所示，只需要先选中相应的网络及行程优先权进行选择设置就好。

4）Routing Layers （布线图）选项设置

该规则设置布线板的导线走线方法。可以将某些网络只放置到某些板层布线，包括顶层或底层布线层，需要的话可以有32 个布线层进行设置。

由于设计的是双层板，故Mid⁃Layer 1 到Mid⁃Layer30 都是不存在的，该选项为灰色不能使用，只能使用Top Layer 和Bottom Layer 两层。对于系统默认的双面板情况，一面布线采用水平方式，另一面采用垂直方式。

图4.58　Routing Rriority（布线优先级别）选项设置

图4.59　优先级别设置

图4.60　Routing Layers（布线图）选项设置

5）Routing Corners （拐角）选项设置

布线拐角可以有45 °、 90 °和圆形拐角三种，如图4.61 所示。这个功能也可以对特定的信号设置布线拐角要求。

图4.61　Routing Corners （拐角）选项设置

6）Routing Via Style （过孔）选项设置

该规则用于设置布线中过孔的尺寸，其界面如图4.62 所示。

图4.62　Routing Via Style （导孔）选项设置

可以设置的参数有过孔直径（ Via Diameter ）和过孔孔径（Via Hole Size ），包括Maximum（最大值）、 Minimum （最小值）和Preferred （参考值）。设置时需注意过孔直径和过孔孔径的差值不宜过小，否则将不宜于制板加工，合适的差值在10 mil 以上。

（3）阻焊层设计规则

Mask （阻焊层设计）规则用于设置焊盘到阻焊层的距离，有如下几种规则：

1）Solder Mask Expansion （阻焊层延伸量）选项区域设置(www.xing528.com)

该规则用于设计从焊盘到阻碍焊层之间的延伸距离。在电路板的制作时，阻焊层要预留一部分空间给焊盘。这个延伸量（扩充）就是防止阻焊层和焊盘相重叠，如图4.63 所示系统默认值为4 mil，“扩充”为预设置延伸量的大小。对于特殊的网络或信号，可以选择单独设置这个尺寸。

2）Paste Mask Expansion （表面粘着元件延伸量）选项区域设置

该规则设置表面粘着元件的焊盘和焊锡层孔之间的距离，如图4.64 所示，图中的“扩充”设置项为设置延伸量的大小。这个距离越宽，越容易焊接，当两个管脚之间的距离够宽的情况下，可以加宽这个参数。

（4）内层设计规则

Plane （内层设计）规则用于多层板设计中，有如下几种设置规则：

图4.63　阻焊层延伸量设置

图4.64　表面粘着元件延伸量设置

1）Power Plane Connect Style （电源层连接方式）选项设置

电源层连接方式规则用于设置导孔到电源层的连接，其设置界面如图4.65 所示。

图中共有5 项设置项，分别是：

“关联类型”的下拉列表用于设置电源层和导孔的连接风格。下拉列表中有3 个选项可以选择： Relief Connect （发散状连接）、 Direct connect （直接连接）和No Connect （不连接）。工程制板中多采用发散状连接风格。

“导线宽度”：用于设置导通的导线宽度。

“导线数”复选项：用于选择连通的导线的数目，可以有2 条或者4 条导线供选择。

“空隙” ：用于设置空隙的间隔的宽度。

“扩充”：用于设置从导孔到空隙的间隔之间的距离。

图4.65　电源层连接方式设置

2）Power Plane Clearance （电源层安全距离）选项设置

该规则用于设置电源层与穿过它的导孔之间的安全距离，即防止导线短路的最小距离，设置界面如图4.66 所示，系统默认值为20 mil，可以根据需要加大。

3）Polygon Connect style （敷铜连接方式）选项设置

该规则用于设置多边形敷铜与焊盘之间的连接方式，界面如图4.67 所示。

该设置对话框中连接类型、导线数目和导线宽度的设置与Power Plane Connect Style 选项设置意义相同，在此不再赘述。

最后可以设定敷铜与焊盘之间的连接角度，有90 °和45 °角两种方式可选，默认是90 °。

图4.66　电源层安全距离设置

图4.67　敷铜连接方式设置

（5）测试点设计规则

Testpiont（测试点设计）规则用于设计测试点的形状、用法等，有如下几项设置：

1）FabricationT Testpoint Style （测试点风格）选项区域设置

该规则中可以对指定测试点的目标进行选择，对测试点尺寸大小和栅格等进行设置，设置界面如图4.68 所示。

该设置对话框有如下选项：

“尺寸”：测试点的大小，通孔尺寸为测试点的导孔的大小，可以指定最小值、最大值和首选值。

“栅格”：用于设置测试点的网格大小，系统默认为1 mil 。

“允许元件下测试点（U）”：用于选择是否允许将测试点放置在元件下面。

右边多项复选项设置所允许的测试点的放置层。系统默认为所有规则都选中。

图4.68　测试点风格设置

2）FabricationT Testpoint Usage （测试点用法）选项设置

测试点用法设置的界面如图4.69 所示。

该设置对话框有如下选项：

“允许多个测试点（手动分配）（A）”：用于设置是否可以在同一网络上允许多个测试点存在。

“测试点”：选择对测试点的处理，可以是必须的、无所谓和禁止的。

（6）电路板制板规则

Manufacturing （电路板制板）规则用于对电路板制板的设置，有如下几类设置：

1）“Minimum annular Ring ”（最小焊盘环宽）选项设置

该规则设置电路板制作时的最小焊盘宽度，即焊盘外直径和导孔直径之间的有效期值，系统默认值为10 mil，如图4.70 所示。

图4.69　测试点用法设置

图4.70　最小焊盘的设置

2）“Acute Angle”（导线夹角设置）选项设置

该规则设置两条铜膜导线的交角，不大于90 °，如图4.71 所示。

图4.71　导线夹角的设置

3）“Hole size”（导孔直径设置）选项区域设置

该规则用于设置导孔的内直径大小，可以指定导孔的内直径的最大值和最小值。“测量方法”下拉列表中有两种选项： Absolute 以绝对尺寸来设计，Percent 以相对的比例来设计。采用绝对尺寸的导孔直径设置对话框如图4.72 所示（以mil 为单位）。

4）“Layers Paris”（使用板层对）选项设置

在设计多层板时，如果使用了盲导孔，就要在这里对板层进行设置。对话框中的复选取项用于选择哪些网络或者板层是否允许使用板层对（ layers pairs ）设置，如图4.73 所示。

（7）SMT（贴片器件焊盘及连线、转角等）相关设置

关于它的应用，在下一节实例中会有所涉及。

（8）High Speed（高速）选项设置

主要是线、线与线和过孔数量等的相关设置。

（9）Placement （元件布置）设置

包括元件尺寸、高度的限制、元件放置板层、方位、间距等的设置。

（10）Signal Integrity（信号完整性）的设置

主要包括激励信号、信号下降沿的超调量，信号上升沿的超调量，信号下降沿欠调电压的最大值等的设置。做高频设计时需要该设置。当前，电子系统与电路全面进入1 GHz 以上的高速高频设计领域。在实现VLSI 芯片、PCB 和系统设计功能的前提下，具有性能属性的信号完整性问题是一个非常重要的问题。

以上10 项，不是每次都需要设置，如果没有特殊要求采用默认设置就可以了。

图4.72　导孔直径设置对话框

图4.73　Layers Pais 选项设置