后处理是对已经完成布局布线的PCB进行必要的添加泪滴、电源分割、丝印调整、尺寸标注、验证设计、CAM输出等操作,虽然部分操作也可以在PADS Router中进行,但大多数工程师会选择在PADS Layout中完成,本书也不例外。仍然值得一提的是,对于具体的项目而言,这些步骤并非总是必须的。
使用PADS Layout打开前述已经完成布线的PCB文件,可以看到GND网络相关的飞线影响美观(尽管并不影响PCB设计流程),你可以执行【查看】→【网络】,在弹出的“查看网络”对话框中将相关飞线隐藏起来,只需要将GND网络添加到“查看列表”中并选中,然后选择“查看详情”组合框内的“无”单选框,如图2.46所示(更多细节见9.4节)。最后单击“确定”按钮,相应的效果如图2.47所示。
图2.46 隐藏公共地网络飞线
此操作也可以在预处理或布局阶段提前完成,只是想再次提醒读者:PCB设计过程中的很多操作非常灵活,没有必要严格按照本书的流程去执行,主要以方便设计为准,不管黑猫白猫,只要能抓到老鼠(完成PCB设计)就是好猫。
为了优化PCB的可靠性与可制造性,你可以选择对PCB导线添加泪滴。在当前PCB文件中,执行【工具】→【选项】→【布线】→【常规】→【选项】,从中勾选“生成泪滴”复选框,详情见8.5.1小节。单击“确定”按钮后,PADS Layout将对所有焊盘和过孔添加弧状泪滴,相应的效果如图2.48所示。
图2.47 最终布好的整板PCB
值得一提的是,添加泪滴操作通常针对比较细的信号导线,本例涉及的电源导线宽度已经足够大,其实并无添加泪滴的必要,只是为了演示操作步骤而已。当然,以上只是添加默认形状的泪滴,如果对泪滴的形状还有其他更具体的要求(或需要对已添加的泪滴进行编辑),可参考11.1节。
图2.48 添加泪滴后的效果
覆铜平面可以按照既定的设计规则(安全间距),自动将所在板层的所有未布线区域使用大面积铜箔填充,通常这些铜箔的网络是公共地或电源类型(此例为公共地“GND”)。单击绘图工具栏中的“覆铜平面”按钮即可进入覆铜平面绘制状态,执行【右击】→【矩形】表示将要绘制一个矩形覆铜平面,如图2.49所示。
图2.49 绘制矩形覆铜平面
矩形覆铜平面的绘制需要确定两个点。依次在板框外的左上角与右下角单击一次即可绘制一个包围全部板框的覆铜平面,在随即自动弹出的“添加绘图”对话框中,将“层”设置为“Top”,表示该覆铜平面针对顶层的电气对象,然后在“网络分配”组合框中选择“GND”,表示该覆铜平面对应的网络为GND,这也就意味着,如果顶层存在GND网络特性的焊盘、过孔等对象,覆铜平面会将其连接在一起,相应的状态如图2.50所示。
图2.50 顶层矩形覆铜平面
使用同样的方法在底层也绘制一个包围整个板框的矩形覆铜平面,相应的状态如图2.51所示。
图2.51 底层矩形覆铜平面
顺利完成覆铜平面的绘制操作后,相应的效果如图2.52所示,此时所有与公共地相关的过孔或管脚都会以“斜交十字”符号指示(你也可以选择将其关闭,详情见8.6.1小节)。当然,如果你并未给覆铜平面分配网络(或分配了错误的网络),这些过孔或管脚将不会与覆铜平面连接,对应的“斜交十字”符号也将不会显示。
图2.52 完成覆铜平面绘制后的状态
绘制的覆铜平面只是确定了需要大面积铜箔填充的区域,还必须对覆铜平面执行灌注操作(相当于往水池中灌水),PADS Layout将会根据安全间距自动生成大面积铜箔。执行【工具】→【覆铜平面管理器】,在弹出的“覆铜平面管理器”对话框中选择“灌”项,并选中“Top”与“Bottom”,表示将要对顶层与底层的覆铜平面进行灌注操作,如图2.53所示。
单击“开始”按钮,PADS Layout即可进行灌注操作,完成后的顶层与底层效果如图2.54所示(仅分别显示顶层与底层)。仔细观察就可以发现,与公共地网络相同的元器件管脚及过孔都已经通过4条细导线(也称为“热焊盘”)与大面积铜箔连接。
图2.53 “覆铜平面管理器”对话框
图2.54 灌注操作完成后
刚刚完成灌铜操作的覆铜平面为网格状,如果你偏向于使用实心铜箔,可以执行【工具】→【选项】→【栅格和捕获】→【栅格】→【铺铜栅格】,将“铜箔”值改小(此处设置为“1mil”。如果你希望将网格的间隙修改为更大,则将“铜箔”值改大即可)后再重新执行灌注操作,相应的效果如图2.55所示。
图2.55 修改铺铜栅格后的灌注效果
值得一值的是, 每次重新进行布局布线修改后,都应该重新进行灌注操作,以避免生产的PCB出现短路现象 。
丝印调整主要包括对元器件参考编号进行字体修改、位置调整以及PCB名称、版本、创建日期等信息的添加,有些公司还要求加上特殊标志,本节简要阐述丝印调整的主要步骤,更多操作详情见11.6节。
(1)显示丝印。在前述PCB布局布线过程中,已经隐藏了元器件 参考编号 ,现在已经进入丝印调整阶段,所以应该将其显示出来,你需要在图2.20所示的“显示颜色设置”对话框中打开 参考编号 列(为方便后续添加PCB名称与版本信息,还需要打开“2D线”与“文本”列),相应的状态如图2.56所示(已经隐藏“铜箔”列,所以刚刚创建的覆铜平面不可见)。可以看到,元器件参考编号的排列都很凌乱,而且大多数还摆放到了焊盘上,所以需要进行相应的调整。
(2)统一修改元器件参考编号字体。通常情况下,默认的字体可能不会符合你的需求,只需要先将 参考编号 全部选中再统一设置即可。执行【编辑】→【筛选条件】,在弹出的“选择筛选条件”对话框中仅勾选“标签”项,表示后续将只选择标识符对象,如图2.57所示。然后执行【右击】→【全选】即可选中PCB上所有元器件的参考编号。紧接着执行【右击】→【特性】即可弹出如图2.58所示“元件标签特性”对话框,从中选择合适的板层(此处为“Silkscreen Top”)、字体(此处为“Arial”)、尺寸(此处为“60mil”),最后单击“确定”按钮即可,相应的效果如图2.59所示。
图2.56 显示丝印
图2.57 “选择筛选条件”对话框
(3)调整参考编号位置。在空闲状态下单击设计工具栏中“移动参考编号”按钮(即进入 动作模式 ),再单击某个参考编号(例如,U1),该参考编号即粘在光标上并随之移动,找到合适的位置单击即可放置,然后可以进行下一个参考编号的调整。在移动过程中如果需要旋转参考编号,执行快捷键“Ctrl+R”即可。原则上,参考编号最多只能朝2个方向放置(例如,全部参考编号都朝左方与下方,而不是左、右、上、下朝向都存在),完成参考编号位置调整后的状态如图2.60所示。值得一提的是,调整丝印时应该设置合适的设计栅格,设置太小不利于相邻丝印的对齐,设置太大则无法移动丝印到想要的位置,需要根据实际情况进行调整。
图2.58 “元件标签特性”对话框
图2.59 统一修改字体后的效果
(4)添加PCB名称与版本信息。通常每一块PCB都会存在名称及版本(或日期、单位标志等)信息。单击绘图工具栏的“文本”按钮即可弹出“添加自由文本”对话框,在“文本”项中输入需要显示的文字(此处为“SIMPLE_POWER_V0.1”),再选择合适的板层(此处为“Silkscreen Top”)、字体(此处为“Arial”)、尺寸(此处为“90mil”)即可,如图2.61所示。然后单击“确定”按钮,一个文本将会粘在光标上并随之移动,在合适的位置单击即可放置,完成后的效果如图2.62所示。
图2.60 参考编号位置调整后的状态
图2.61 “添加自由文本”对话框
值得一提的是,如果选择将2D线或文本放在丝印顶层(Silkscreen Top),则应该在图2.20所示的“显示颜色配置”对话框中将该层的颜色显示出来,否则你将看不到放置的对象。另外,有些工程师可能会选择将丝印放在所有层(PADS也称为“第0层”),这取决于个人的设计习惯。
图2.62 添加PCB名称与版本信息后的状态
尺寸标注能够将一些关键的尺寸信息标记出来,当然,这并非必须的步骤,也属于工程师的个人习惯范畴,有些单位可能会有自己的设计规范要求。此处仅以标注PCB的长度为例简要阐述,更多尺寸标注细节见11.7节。
(1)选择单位。首先需要确定标注使用的单位,本书在PCB布局布线时统一使用英制单位(mil),而在尺寸标注时使用公制单位(mm)。执行【工具】→【选项】→【全局】→【常规】后,选择“设计单位”组合框中的“公制”项即可。
(2)确定需要标注的对象。既然要对PCB的长度信息进行标记,那么尺寸标注的对象就是板框。在空闲模式下执行【右击】→【选择板框】,即可将后续的选中对象限制为板框。
(3)选择标注类型。本例中的PCB长度为板框的水平长度,所以你应该选择“水平”标注类型。单击尺寸标注工具栏中的“水平”按钮即可进入水平尺寸标注状态。
(4)在正式进行尺寸标注前,你还需要确定一些标注选项。执行【右击】→【捕获至拐角】,表示将板框的捕获点定位到拐角,然后执行【右击】→【使用中心线】,表示选择板框线的中心作为标注的边界(因为板框有一定的宽度),如图2.63所示。
(5)完成以上设置后,单击PCB板框的最左边界线(具体的 Y 坐标不限,只要单击在左侧板框,PADS Layout将会自动抓取纵向板框中心线),此时将出现一个带圆圈的十字标记,表示第1个标注点已经确定完毕,如图2.64所示。
图2.63 设置标注方式
图2.64 确定第1个尺寸标注点
(6)然后再单击最右侧板框线,又会出现一个对齐标记,同时还会出现一个包含长度尺寸信息的水平箭头,相应的效果如图2.65所示。将其拖到合适位置再单击一次即可完成水平尺寸标注操作,最终的效果如图2.66所示。
图2.65 确定第2个尺寸标注点
图2.66 完成水平标注后的状态
完成前述步骤后,PCB设计流程基本上已经完成,最后还需要对已经完成的PCB文件进行设计验证,主要包括检查线路是否完全布通、有无短路现象、安全间距是否符合要求等方面。在正式进行验证设计步骤前,必须将整个PCB显示在工作区域区域内(执行【查看】→【全局显示】即可),并在图2.20所示的“显示颜色设置”对话框中将所有与电气对象相关的颜色打开,详情见11.8节。
执行【工具】→【验证设计】即可弹出如图2.67所示的“验证设计”对话框,从“检查”组合框中可以选择想要进行验证的部分,比较常用的是“安全间距”与“连接性”项,选中后单击“开始”按钮即可启动验证设计过程。如果当前PCB存在错误之处,相应的信息将会列在“位置”与“解释”文本框中。本例的设计验证结果应无任何错误信息,相应弹出的提示对话框如图2.68所示。
图2.67 “验证设计”对话框
到目前为止,PCB设计过程已经告一段落,你可以将设计文件(此例为“simple_power.pcb”)发给PCB制造厂商,由厂商导出CAM文件进行PCB生产。当然,有些设计者或单位为了保密,选择直接从PADS Layout中导出并发送CAM文件(而并非直接发送PCB原始文件)。本节以“定义顶层布线的CAM文件”为例简要阐述相应的操作,其他详情见11.9节。
图2.68 验证设计时弹出的提示对话框
(1)执行【文件】→【CAM】即可弹出如图2.69所示的“定义CAM文档”对话框,此时“CAM文档”组合框中都是空白的,需要你定义想要输出的CAM文件。
图2.69 “定义CAM文档”对话框
(2)单击“添加”按钮,即可弹出如图2.70所示的“添加文档”对话框。由于需要输出顶层导线的CAM文件,所以将“文档名称”设置为“Top”(你也可以根据自己的偏好进行命名)。“文档类型”中选择“布线/分割平面”项(其中默认定义了一些输出选项以简化操作),在弹出如图2.71所示的“层关联性”对话框中选择“Top”,则“制造层”列表中将自动出现“Top”项。另外,为了更好地区分多个CAM文件,你可以选择往“输出文件”文本框中输入“top_layer.pho”(原来的名称为“art001.pho”),当然,这是可选的。
图2.70 “添加文档”对话框
图2.71 “层关联性”对话框
(3)接下来需要解决的是,布线顶层CAM文件需要输出什么信息呢?单击图2.70所示的“添加文档”对话框内“自定义文档”组合框中的“层”按钮,即可进入如图2.72所示的“选择项目-Top”对话框,按其中的配置选择板框及顶层的焊盘、导线、过孔、铜箔作为输出项目即可。单击“预览”按钮可以提前预览定义的CAM文件是否正确,相应的效果如图2.73所示。
图2.72 “选择项目-Top”对话框
图2.73 “CAM预览”对话框
(4)如果确定CAM文件的输出项目设置正确,单击“确定”按钮回到图2.69所示的“定义CAM文档”对话框,其中的“CAM文档”组合框中将出现刚刚定义的CAM文件项,将其选中后单击“运行”按钮即可弹出“是否希望生成下列输出”确认对话框,如图2.74所示。单击“是”按钮后,生成的CAM文件(包括top_layer.pho与top_layer.rep)会保存在默认路径(此处为“D:\PADS Projects\CAM\default”),其也是你需要发送给PCB厂商的众多CAM文件的一部分。
图2.74 生成CAM文件
(5)布线顶层的CAM文件定义操作已经完成,图2.75为其他各层相应的CAM文件预览图,更多详情见11.9节。值得一提的是,助焊层与丝印层只有顶层CAM文件,因为本例的PCB底层不存在元件。
图2.75 其他CAM文件预览效果