原创 Fanout About SMD

 2010-2-10 21:31  5076 3 3 分类: PCB

SMD元件的扇出(Fanout)主要是为了后续布线的时候更方便的进行内层走线，尤其是多层板。一般在布局的时候，就可以进行相关元件的扇出工作了，如BGA等器件。其它的分立SMD元件，由于其引脚数较少，可以在后期布线时进行，而且也不必像BGA的扇出那样工整和美观。

扇出(Fanout)就是指从SMD焊盘引一小段线然后打过孔(为内层连线做准备)的操作。

iMX31C项目的布线工作开始时首先要进行的就是BGA元件网络的扇出工作。目前ITG没有相关的规范，完全按照泰齐的样板进行设计，同时需要做成ITG相关的规范。

1.BGA扇出

BGA扇出受到几方面因素制约，封装本身PIN-PIN距离过小，选择的过孔大小，BGA周围区域空间以及底层空间是否充裕，规则的设置（主要是Spacing约束规则），当然正确的扇出设置也比较重要。

Fanout设置

准备工作（约束规则）做好以后就可以进行Fanout操作了，Route--Fanout by pick，然后右键选择Setup...弹出下图所示FANOUT设置对话框。

主要设置Direction和Via Location，Direction中有in、out、either三个选项，in表示扇出的过孔在以所有PIN的边沿框内部，out表示外部，either则是两种都可以，见下图即为Direction设置为in的扇出图，仔细点可以看出，有部分PIN没有扇出成功，因为没有扇出空间。

下图是设置为out的情况，发现所有的过孔都被放置在以PIN外围框外，这种扇出设置不适合BGA等IC。

那么，Via Location的设置又是如何的呢？下面我们来讨论一下，下图所示的设置是Via Location设置为inside的情况，这种扇出结果是成功的，因为Via Location设置中的inside、outside是以器件的Placebound层为基准的。

来看一下Via Location设置为outside的情况，下图所示：

Allegro还支持部分引脚扇出功能，在设置对话框的中间有PIN Type设置，当选择Specified时，有四个选项可以选择，下方还可以剔除通孔引脚

实例操作如下（只扇出无连接引脚）

下图是设置为有网络引脚扇出，正好与上图互补

下图所示BGA在TOP层，PIN-PIN中心距为0.8mm，图中黄色PIN为Bottom层的电容，显然这样的布局不能使得BGA引脚全部扇出，所以在扇出之前要把他们全部移开，从而保证有足够的空间保证BGA的扇出。

扇出时过孔一定是扇出在每四个PIN的中间，这样就可以推算出最理想的过孔选择和扇出距离，如示例中的最大Gap为0.7314mm，如果扇出过孔选择Regular pad直径为0.5mm，并且设置约束规则Via-Pin为0.1mm，即可满足要求

Dist = 0.8000 Total Dist = 0.8000

Manhattan Dist = 0.8000 Dx = 0.8000 Dy = 0.0000

Air Gap = 0.4000 On Subclass: TOP

我们本次设计选择的是Regular pad直径为0.5mm，孔径为0.2mm的VIA，所以在布局初步完成之后就要导入规则约束文件，在现有的规则基础上进行修改后才可以对BGA进行扇出处理。

线宽约束规则中对current via list做修改，所有的constraint set name所对应的via全部选择VIA0M50X0M20

Spacing约束规则设置，通常BGA所在区域都被设置为特殊约束区域，即约束区域，它遵循一个单独的约束规则，如本次设计中的BGA0M8线宽约束规则，由于在扇出之前没有定义约束区域，所以扇出时约束BGA0M8是被屏蔽的，所以在扇出前要把其他所有线宽约束集的规则（除去BGA0M8）中的Via to Pin 和Via to Line都修改为与约束集BGA0M8相同。

上述设置全部完成以后，即可对BGA进行扇出，下图所示中，绿色圆圈和灰色圆圈（No used）为BGA的Pin ，粉红色为过孔VIA0M50X0M20，细线Line线宽遵循Defualt和Diff约束规则，由于这两个规则在Top层的设置相同，所以走线线宽一致。

而粗线Line则是遵循线宽约束规则PWR，由于没有绘制constraint area，所以扇出时PWR属性的网络遵循PWR线宽约束规则，即使扇出以后设置了Constraint area区域，也不会报错，因为PWR属性网络无论在什么区域都是遵循PWR约束规则。看下面的线宽规则分配表明细。

扇出顺利完成以后再对其中的部分网络进行整改并把之前移除的阻容元件放置到BGA背面，同时要打开DRC并显示DRC，如果存在DRC要再次调整，解决的方法有如下几种：

1.试着调整元件的放置位置

2.手动调整扇出过孔的位置，并修改扇出线

3.同网络Pin比较密集时，扇出的过孔可以共用，即可删除不用的过孔留出空间

初步放置好之后即可对这些电源网络进行简单布线，原则是BGA底下Bot面的所有的PIN脚必须至少连接到一个同网络过孔，如果实在没有办法连接可以在Pin脚周围添加via与之相连，如果没有空间打多余过孔只有move 器件到其他的地方。这里的处理方法是尽可能使用高亮操作区分BGA中心区域的不同网络，这样可以根据颜色的设置从而可以知道阻容元件的布局，给布线带来方便，不太容易导致无法布线的情况。下面的两幅图是扇出后放置了阻容元件，并连接了所有阻容元件的网络。