本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種實現(xiàn)單點接地設(shè)計的方法、單點接地PCB封裝和印刷電路板。

背景技術(shù)：

隨著各種電子產(chǎn)品設(shè)計集成的功能越來越多，在一塊印刷電路板板(Printed Circuit Board，PCB)上集成基帶、射頻、音頻、電源管理等模塊電路的設(shè)計也越來越多。在這些模塊電路中，基帶電路大部分是數(shù)字電路；而射頻、音頻、電源管理等電路大多涉及到模擬電路。在既有數(shù)字電路又有模擬電路的設(shè)計方案中，通常需要將模擬、音頻等低頻電路的地采用單點接地處理，也就是將各個電路模塊的地線各自在某一點接到主地平面上。

現(xiàn)有的單點接地設(shè)計方式主要采用人工控制，具體為：在PCB電路原理圖設(shè)計階段，原理圖工程師把需要單點接地的芯片管腳連接到地網(wǎng)絡(luò)，并在該地網(wǎng)絡(luò)符號附近做單點接地標(biāo)注，如圖1所示。在PCB設(shè)計階段，針對PCB電路原理圖中的單點接地電路，需要布局工程師特別處理，例如，針對圖1所示的單點接地管腳需要單獨接到主地平面層，需要將其它布線層上的此單點接地管腳走線附近的地割除，直接打孔至主地平面層，并在除主地平面層之外的各信號層將該孔附近的地割除。最終，使得該單點接地電路不和周邊的其它地網(wǎng)絡(luò)相連，只保留和主地平面層的連通性實現(xiàn)單點接地處理。

然而，現(xiàn)有的單點接地處理方式，存在以下問題：

1)采用人工方式，難以避免疏漏：布局工程師難免忘記添加禁止布線區(qū)或者忽略掉單點接地需求時，從而出現(xiàn)電路功能上的問題。

2)檢查困難：無論原理圖還是PCB設(shè)計文件，檢查單點接地時都需要靠人為對照原理圖標(biāo)注和PCB上對應(yīng)的管腳逐一排查，實現(xiàn)難度大。

3)統(tǒng)計困難：無論原理圖還是PCB設(shè)計文件，若需統(tǒng)計單點接地的數(shù)量時，都需要人為對照原理圖標(biāo)注和PCB上對應(yīng)的管腳逐一統(tǒng)計，效率低下且容易疏漏。

4)工作量大，效率低下：每一個單點接地網(wǎng)絡(luò)，布局工程師都需要逐層添加禁止布線區(qū)域。

5)過電流能力無法保證：單點接地信號大多需要采用過孔連接到主地平面，而電源等單點接地信號有時需要很大的電流回流到地，一個過孔往往無法滿足，而在PCB設(shè)計中，電路工程師往往無法管控過孔數(shù)量，這種情況下，原理圖和PCB設(shè)計都無法有效保證過電流能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的為提供一種實現(xiàn)單點接地設(shè)計的方法、單點接地PCB封裝和印刷電路板，旨在解決通過人工控制方式進(jìn)行單點接地設(shè)計時出現(xiàn)的上述技術(shù)問題。

為達(dá)以上目的，本發(fā)明提出一種實現(xiàn)單點接地設(shè)計的方法，所述方法包括以下步驟：

提供一個PCB板，所述PCB板至少包括一個信號層和一個主地平面層；

在所述PCB板上設(shè)計單點接地PCB封裝，所述單點接地PCB封裝包括單點接地器件和單點接地過孔，所述單點接地器件設(shè)于所述主地平面層，并與所述主地平面層的地平面導(dǎo)通，所述單點接地過孔貫穿所述信號層與所述單點接地器件導(dǎo)通，并與所述信號層的信號區(qū)相隔離；

當(dāng)需要實現(xiàn)單點接地設(shè)計時，調(diào)用所述單點接地PCB封裝。

可選地，所述方法還包括：

讀取PCB電路原理圖，判斷所述PCB電路原理圖中是否有單點接地符號；

當(dāng)所述PCB電路原理圖中有單點接地符號時，判定需要實現(xiàn)單點接地設(shè)計。

可選地，所述單點接地符號前后兩端的走線網(wǎng)絡(luò)名稱不同。

可選地，所述單點接地符號包括第一管腳和第二管腳，所述第一管腳連接需要單點接地的元件，所述第二管腳連接地網(wǎng)絡(luò)。

可選地，所述單點接地器件包括相互連接的第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤與所述單點接地過孔導(dǎo)通，所述第二焊盤與所述主地平面層的地平面導(dǎo)通。

可選地，所述第二焊盤具有一凹陷部，所述第一焊盤部分容置于所述凹陷部內(nèi)與所述第二焊盤零距離接觸。

可選地，所述第一焊盤為圓形，所述第二焊盤為具有所述凹陷部的矩形。

可選地，所述第二焊盤的長度與所述第一焊盤的直徑相等，所述第二焊盤的寬度大于所述第一焊盤的半徑，所述第二焊盤的寬度的延伸方向為所述凹陷部的凹陷方向。

可選地，所述單點接地過孔包括第三焊盤以及貫穿所述第三焊盤和所述信號層的金屬化孔，所述第三焊盤為圓形。

可選地，所述單點接地過孔為盲孔，所述第一焊盤的直徑為0.5mm，所述第二焊盤的寬度為0.3-0.5mm，所述第三焊盤的直徑為0.25-0.3mm，所述第二焊盤的寬度的延伸方向為所述凹陷部的凹陷方向。

可選地，所述單點接地過孔為埋孔，所述第一焊盤的直徑為0.7mm，所述第二焊盤的寬度為0.4-0.7mm，所述第三焊盤的直徑為0.45-0.5mm，所述第二焊盤的寬度的延伸方向為所述凹陷部的凹陷方向。

本發(fā)明還提出一種單點接地PCB封裝，所述單點接地PCB封裝設(shè)置在PCB板上，所述PCB板至少包括一個信號層和一個主地平面層，所述單點接地PCB封裝包括單點接地器件和單點接地過孔，所述單點接地器件設(shè)于所述主地平面層，并與所述主地平面層的地平面導(dǎo)通，所述單點接地過孔貫穿所述信號層與所述單點接地器件導(dǎo)通，并與所述信號層的信號區(qū)相隔離。

可選地，所述單點接地器件包括相互連接的第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤與所述單點接地過孔導(dǎo)通，所述第二焊盤與所述主地平面層的地平面導(dǎo)通。

可選地，所述第二焊盤具有一凹陷部，所述第一焊盤部分容置于所述凹陷部內(nèi)與所述第二焊盤零距離接觸。

可選地，所述所述第一焊盤為圓形，所述第二焊盤為具有所述凹陷部的矩形。

可選地，所述第二焊盤的長度與所述第一焊盤的直徑相等，所述第二焊盤的寬度大于所述第一焊盤的半徑，所述第二焊盤的寬度的延伸方向為所述凹陷部的凹陷方向。

可選地，所述單點接地過孔包括第三焊盤以及貫穿所述第三焊盤和所述信號層的金屬化孔，所述第三焊盤為圓形。

可選地，所述單點接地過孔為盲孔，所述第一焊盤的直徑為0.5mm，所述第二焊盤的寬度為0.3-0.5mm，所述第三焊盤的直徑為0.25-0.3mm，所述第二焊盤的寬度的延伸方向為所述凹陷部的凹陷方向。

可選地，所述單點接地過孔為埋孔，所述第一焊盤的直徑為0.7mm，所述第二焊盤的寬度為0.4-0.7mm，所述第三焊盤的直徑為0.45-0.5mm，所述第二焊盤的寬度的延伸方向為所述凹陷部的凹陷方向。

本發(fā)明還提出一種印刷電路板，所述印刷電路板包括至少一個信號層和一個主地平面層，至少一個信號層上設(shè)有需要單點接地的元件，還包括至少一個單點接地PCB封裝，所述單點接地PCB封裝包括單點接地器件和單點接地過孔，所述單點接地器件設(shè)于所述主地平面層，并與所述主地平面層的地平面導(dǎo)通，所述單點接地過孔連接所述需要單點接地的元件并貫穿至少一個信號層與所述單點接地器件導(dǎo)通，所述單點接地過孔與所述信號層的信號區(qū)相隔離。

本發(fā)明實施例所提供的一種實現(xiàn)單點接地設(shè)計的方法，將單點接地作為一個獨立的器件進(jìn)行處理，該器件擁有對應(yīng)于電路原理圖的圖形符號，以及對應(yīng)于PCB的封裝結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對單點接地的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和自動化處理。相對于人工控制方式，本發(fā)明實施例提高了PCB的設(shè)計效率和可靠性，減小了工作量且易于修改布局，能夠保證過流能力，并且易于對單點接地進(jìn)行統(tǒng)計以及查找檢查。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中PCB電路原理圖的部分電路連接示意圖

圖2是本發(fā)明第一實施例的實現(xiàn)單點接地設(shè)計的方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明實施例中PCB電路原理圖的部分電路連接示意圖；

圖4是本發(fā)明第二實施例的單點接地PCB封裝的主視圖；

圖5是圖4中的單點接地PCB封裝的俯視圖；

圖6是圖4中的單點接地器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明第三實施例的印刷電路板的剖視圖；

圖8是本發(fā)明實施例的印刷電路板的又一剖視圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實施方式

應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或無線耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的全部或任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)，具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語，應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣被特定定義，否則不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

本發(fā)明實施例對單點接地實行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。首先設(shè)計好單點接地封裝，將單點接地封裝存入標(biāo)準(zhǔn)封裝庫中，后續(xù)在PCB設(shè)計過程中，當(dāng)需要實現(xiàn)單點接地設(shè)計時，則直接在標(biāo)準(zhǔn)封裝庫中調(diào)用單點接地PCB封裝即可。

參照圖2，提出本發(fā)明第一實施例的實現(xiàn)單點接地設(shè)計的方法，所述方法包括以下步驟：

S11、提供一個PCB板，該PCB板至少包括一個信號層和一個主地平面層。

PCB通常為多層板，如四層板、六層板、八層板等，主地平面層通常在多個信號層之間，如位于第2層、第3層、第5層等。

S12、在PCB板上設(shè)計單點接地PCB封裝，該單點接地PCB封裝包括單點接地器件和單點接地過孔，單點接地器件與主地平面層的地平面導(dǎo)通，單點接地過孔貫穿信號層與單點接地器件導(dǎo)通。

本發(fā)明實施例中，將單點接地作為一個獨立的電子器件，設(shè)計成單點接地PCB封裝，并在設(shè)計PCB電路原理圖時，在圖中標(biāo)注出單點接地符號。其中，單點接地PCB封裝的結(jié)構(gòu)將在后面的實施例中進(jìn)行詳細(xì)描述。

S13、當(dāng)需要實現(xiàn)單點接地設(shè)計時，調(diào)用單點接地PCB封裝。

在PCB板設(shè)計過程中，當(dāng)需要實現(xiàn)單點接地設(shè)計時，則直接調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)封裝庫中的單點接地PCB封裝。具體的，加工設(shè)備讀取PCB電路原理圖，判斷PCB電路原理圖中是否有單點接地符號；當(dāng)PCB電路原理圖中有單點接地符號時，則判定需要實現(xiàn)單點接地設(shè)計，直接調(diào)用對應(yīng)的單點接地PCB封裝。

本發(fā)明實施例中，在設(shè)計PCB電路原理圖時，在圖中標(biāo)注出單點接地符號，將單點接地作為一個像電阻、電容等那樣的單獨的器件進(jìn)行處理，為單點接地器件設(shè)置一個圖形符號，并標(biāo)注在電路原理圖中。

如圖3所示，單點接地符號包括第一管腳S和第二管腳G，第一管腳S連接需要單點接地的元件(chip)，第二管腳G連接地網(wǎng)絡(luò)Gnd。由于單點接地符號的隔離作用，其前后兩端的走線網(wǎng)絡(luò)可以通過不同的命名區(qū)別開來，如前端與元件的單點接地管腳連接的走線網(wǎng)絡(luò)可以命名為single_gnd，與后端的地網(wǎng)絡(luò)Gnd相區(qū)別。在PCB設(shè)計中，單點接地符號前端的走線網(wǎng)絡(luò)single_gnd，也與其它地平面自動區(qū)別開來，無需人工添加禁布區(qū)。

此單點接地符號對應(yīng)于相應(yīng)的單點接地PCB封裝，而單個PCB封裝的過電流能力是已知的，電路工程師在設(shè)計原理圖時，可以通過添加的單點接地符號數(shù)量控制PCB上的單點接地PCB封裝的數(shù)量，從而控制過電流能力，增強從設(shè)計理念到實體轉(zhuǎn)化的控制能力。

參見圖4-圖6，提出本發(fā)明第二實施例的單點接地PCB封裝，其中，圖4是單點接地PCB封裝的主視圖，圖5是單點接地PCB封裝的俯視圖，圖6是單點接地器件的結(jié)構(gòu)示意圖。單點接地PCB封裝設(shè)置在PCB板上，該PCB板至少包括一個信號層和一個主地平面層，單點接地PCB封裝包括單點接地器件10和單點接地過孔20，單點接地器件10設(shè)于主地平面層上，與主地平面層的地平面導(dǎo)通，單點接地過孔20貫穿信號層并與單點接地器件10導(dǎo)通，并與信號層的信號區(qū)相隔離。單點接地過孔20可能貫穿一個信號層，也可能貫穿兩個(如圖4)或者多個信號層，根據(jù)主地平面層所處的位置而定。

單點接地器件10包括相互連接的第一焊盤11和第二焊盤12，第一焊盤11與單點接地過孔20導(dǎo)通，第二焊盤12與主地平面層的地平面導(dǎo)通，單點接地網(wǎng)絡(luò)通過單點接地過孔20連接單點接地器件10的第一焊盤11。單點接地器件10的第一焊盤11對應(yīng)前述電路原路圖上的single_gnd網(wǎng)絡(luò)，第二焊盤12對應(yīng)Gnd網(wǎng)絡(luò)。

進(jìn)一步地，第二焊盤12具有一凹陷部，第一焊盤11部分容置于凹陷部內(nèi)與第二焊盤12零距離接觸，從而一方面減小了單點接地器件10的占用面積，另一方面使得第一焊盤11和第二焊盤12的連接更加緊密可靠。如圖6所示，作為優(yōu)選，本實施例中，第一焊盤11為直徑為d1的圓形焊盤，第二焊盤12為具有凹陷部的矩形焊盤，二者的間距為0，第二焊盤12的長度優(yōu)選與第一焊盤11的直徑d1相等，寬度l優(yōu)選大于第一焊盤11的半徑，即l>d1/2，其中第二焊盤12的寬度的延伸方向與凹陷部的凹陷方向相同。

如圖4、圖5所示，單點接地過孔20包括第三焊盤21以及貫穿第三焊盤21和信號層的金屬化孔22，第三焊盤21設(shè)于信號層上，優(yōu)選直徑為d2的圓形焊盤，便于金屬化過孔22的鉆取，提高鉆孔的位置精度。

根據(jù)主地平面層的不同，以及PCB板的盲埋孔結(jié)構(gòu)的不同，到主地平面層的單點接地過孔20可能為盲孔，也可能為埋孔，盲孔即單點接地過孔20從第一層(信號層)開始貫穿到主地平面層，埋孔即單點接地過孔20至少從第二層(信號層)開始貫穿到主地平面層。在設(shè)計單點接地PCB封裝時，前述d1、l、d2的取值隨單點接地過孔20的種類不同而不同。當(dāng)單點接地過孔20為盲孔時，優(yōu)選地，第一焊盤11的直徑d1為0.5mm，第二焊盤12的寬度l為0.3-0.5mm，第三焊盤21的直徑d2為0.25-0.3mm。當(dāng)單點接地過孔20為埋孔時，優(yōu)選地，第一焊盤11的直徑d1為0.7mm，第二焊盤12的寬度l為0.4-0.7mm，第三焊盤21的直徑d2為0.45-0.5mm。

可以根據(jù)常用的PCB疊層結(jié)構(gòu)，建立若干種單點接地PCB封裝，推薦除上下兩個表層外，每層建立兩種具有不同規(guī)格的單點接地PCB封裝，以適配盲孔和埋孔，放入標(biāo)準(zhǔn)封裝庫。PCB原理圖設(shè)計階段，電路工程師通過在原理圖中添加單點接符號的單點接地PCB封裝屬性控制使用哪種單點接地PCB封裝。

參照圖7、圖8，提出本發(fā)明第三實施例的印刷電路板(PCB)，所述印刷電路板為多層結(jié)構(gòu)，除底層外，每一層(Layer)包括絕緣基體101和導(dǎo)電層102，絕緣基體101優(yōu)選FR4，又稱為高頻板、補強板、玻纖板、環(huán)氧板等，導(dǎo)電層102優(yōu)選銅皮層。所述印刷電路板包括至少一個信號層和一個主地平面層，至少一個信號層上設(shè)有需要單點接地的元件。還包括至少一個單點接地PCB封裝，該單點接地PCB封裝包括單點接地器件10和單點接地過孔20，單點接地器件10設(shè)于主地平面層，并與主地平面層的地平面30導(dǎo)通，單點接地過孔20連接需要單點接地的元件并貫穿至少一個信號層與單點接地器件10導(dǎo)通，單點接地過孔20與信號層的信號區(qū)相隔離。本實施例中所描述的單點接地PCB封裝為前述第二實施例所涉及的單點接地PCB封裝，在此不再贅述。

如圖7所示，印刷電路板為八層二階板，第3層為主地平面層，其余層為信號層，需要單點接地的元件在第1層上，單點接地過孔20為盲孔。單點接地過孔20的金屬化過孔21直接從第1層上需要單點接地的元件的管腳焊盤(即復(fù)用為單點接地過孔20的第三焊盤21)連接到第3層，即單點接地過孔20貫穿兩個信號層。在第3層(主地平面層)放置單點接地器件10，第一焊盤11直接放置在第三層的盲孔焊盤上，即將第3層的盲孔焊盤復(fù)用為單點接地器件10的第一焊盤11，第二焊盤12與地平面30相連接。由于第一焊盤11和第二盤焊盤12連接的走線網(wǎng)絡(luò)不同，故第一焊盤11之前的走線、各信號層的第三焊盤21以及第一焊盤11均不與地網(wǎng)絡(luò)相連接，只有第二焊盤12與主地平面層的地平面30連接，從而實現(xiàn)單點接地的目的。

如圖8所示，印刷電路板為八層一階板，第5層為主地平面層，其余層為信號層，需要單點接地的元件在第1層上，單點接地過孔20為埋孔。首先將第1層上需要單點接地的器件管腳焊盤通過盲孔40連接到第2層，然后在附近繼續(xù)鉆從第2層到第7層的埋孔50，埋孔50與盲孔40在第2層相連，埋孔50的第2層到第5層部分為單點接地過孔20，即單點接地過孔20貫穿了3個信號層。在第5層放置單點接地器件10，第一焊盤11直接放置在第5層的埋孔焊盤上，即將第5層的埋孔焊盤復(fù)用為單點接地器件10的第一焊盤11，第二焊盤12與地平面相30連接。由于第一焊盤11和第二盤焊盤12連接的走線網(wǎng)絡(luò)不同，故第一焊盤11之前的走線、各信號層的第三焊盤21以及第一焊盤11均不與地網(wǎng)絡(luò)相連接，只有第二焊盤12與主地平面層的地平面30連接，從而實現(xiàn)單點接地的目的。

本發(fā)明實施例提出的實現(xiàn)單點接地設(shè)計的方法、單點接地PCB封裝和印刷電路板，將單點接地作為一個像電阻、電容等器件那樣的獨立器件進(jìn)行處理，該器件擁有對應(yīng)于電路原理圖的圖形符號，以及對應(yīng)于PCB的封裝結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對單點接地的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和自動化處理。相對于人工控制方式，本發(fā)明實施例具有如下優(yōu)點：

1.提高了設(shè)計效率和可靠性：采用標(biāo)準(zhǔn)化的電路設(shè)計理念，將單點接地作為一種器件處理，將原來由人為控制的方式改為了流程化的軟件控制方式，提高了效率，并避免了人為疏漏而導(dǎo)致的電路功能故障等問題。

2.易于查找檢查：無論原理圖還是PCB設(shè)計文件，檢查單點接地時，只需要通過軟件查找位號即可找到。

3.易于統(tǒng)計：無論原理圖還是PCB設(shè)計文件，若需統(tǒng)計單點接地的數(shù)量時，只需導(dǎo)出物料清單(Bill ofMaterials，BOM)查看即可

4.減小了工作量，且易于修改布局：布局(Layout)工程師對單點接地網(wǎng)絡(luò)無需特殊處理，布線時按照普通網(wǎng)絡(luò)對待即可，無需鋪設(shè)禁止布線區(qū)域。修改布局時，也無需重新鋪設(shè)禁止布線區(qū)域。

5.能夠保證過流能力：單點接地符號對應(yīng)于相應(yīng)的單點接地PCB封裝，而單個PCB封裝的過電流能力是已知的，電路工程師在設(shè)計原理圖時，可以通過添加的單點接地符號數(shù)量控制PCB上的單點接地PCB封裝的數(shù)量，從而控制過電流能力，增強從設(shè)計理念到實體轉(zhuǎn)化的控制能力。

以上參照附圖說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)，可以有多種變型方案實現(xiàn)本發(fā)明，比如作為一個實施例的特征可用于另一實施例而得到又一實施例。凡在運用本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。