在PCB设计中，过孔的扇出很重要，扇孔的方式会影响到信号完整性、平面完整性、布线的难度，以至于影响到生产的成本。

从扇孔的直观目的来讲，主要是两个。

（1）缩短回流路径，比如GND孔，就近扇孔可以达到缩短路径的目的。

（2）打孔占位，预先打孔是为了防止不打孔后面走线很密集的时候无法打孔下去，绕很远连一条线，这样就形成很长的回流路径了。这种情况进行高速PCB设计及多层PCB设计的时候经常遇到。预先打孔后面删除很方便，反之等走线完了再想去加一个过孔，很难，这时候通常的想法就是随便找条线连上便是，不能考虑到信号完整性，不太符合规范做法。

10.4.1  扇孔推荐及缺陷做法

从图10-63中可以看出，推荐做法可以在内层两孔之间过线，参考平面也不会被割裂，反之不推荐做法增加了走线难度，也把参考平面割裂，破坏平面完整性。

图10-63  常规CHIP元件扇出方式对比

同样，这样的元件扇孔方式也适用于打孔换层的情景，如图10-64所示。

图10-64 打孔换层的情景

 10.4.2  PCB过孔添加与设置

在进行PCB设计时，都必须使用到过孔，对走线进行换层处理。在走线进行打过孔之前，必须先要添加过孔，这样在PCB布线时才可以使用过孔，具体操作的步骤如下所示；

（1）需要使用pad designer工具制作过孔，这个在前面的PCB封装库问答中已经详细讲述过，这里不再做赘述，我们在PCB常用的过孔有几下几种，如图10-65所示：

图10-65  常用过孔类型示意图

过孔制作完成之后，在PCB中将制作好的过孔的路径指定在封装库路径下，才可以在后面调用已经制作好的过孔。

（2）打开规则管理器，执行菜单命令Setup-Constraints-Constraints Manager，进入规则管理器，在左侧边栏中选择Phyical物理规则，点击all layer，然后在右侧Vias这一栏，双击空白处，如图10-66所示。

图10-66 添加过孔示意图

（3）在弹出的过孔列表中，选择过孔到过孔列表中，双击左侧的过孔就可以添加到右侧的PCB过孔列表中，点击OK选项，过孔就添加成功了，如图10-67所示；

图10-67 过孔选取示意图

（4）回到规则管理器中，在Vias哪一栏可以看到刚才选择的过孔已经成功添加了，这样在PCB布线中双击鼠标左键就可以打孔换层了。

10.4.3  BGA类器件扇孔

对于BGA扇孔，同样过孔不宜打孔在焊盘上，推荐打孔在两个焊盘的中间位置。很多工程师为了出线方便，随意挪动BGA里面过孔的位置，甚至打在焊盘上面，如图10-68所示，从而造成BGA区域过孔不规则，易造成后期焊接虚焊的问题，同时可能破坏平面完整性。

图10-68 BGA盘中孔示例

对于BGA扇孔，ALLEGRO提供快捷的自动扇出功能。

（1）对BGA扇出之前，根据BGA的Pitch间距（BGA两个焊盘中心间距）和10.2节内容对整体的间距规则、网络线宽规则及过孔规则进行设置。

（2）执行菜单命令Route-Create Fanout，对其进行如图10-69、10-70所示的设置。

图10-69  扇出控制规则设置

图10-70  扇出控制规则设置

 选择好需要配置的选项，对每一个选项释义如下。

l Include Unassigned Pins：含义是扇出的时候，将没有网络的管脚也进行扇出，一般不用勾选，空网络的管脚不用进行扇出；

l Include All Same Net Pins：含义是当单独对某一个管脚进行扇出时，将跟这个管脚网络一致的管脚也进行扇出，一般不用勾选；

l Via：选择扇出所需要用到的过孔，过孔首先需要在物理规则里面添加好，不然这里没有可以选择的过孔；

l Via Direction：过孔的方向朝向，一般选择BGA类型的风格，给BGA器件留出十字通道，方便散热；

l Pin-Via Space：过孔到焊盘的间距，一般选择中心间距，将过孔扇出在周围四个焊盘的中心处。

（3）设置完成之后，即激活扇出命令，单击需要进行扇出的BGA元件，软件会自动完成扇出，如图10-71所示

图10-71  BGA扇出示意图

10.4.4  QFN类器件扇孔

QFN封装（方形扁平无引脚封装），如图10-72所示，具有良好的电和热性能、体积小、重量轻、其应用正在快速增长，采用微型引线框架的QFN封装称为MLF封装（微引线框架）。QFN封装和CSP（芯片尺寸封装）有些相似，但元件底部没有焊球，与PCB的电气和机械连接是通过PCB焊盘上印刷焊膏、过回流焊形成的焊点来实现的。

图10-72  QFN封装示意图

对于QFN类型的封装，通常需要我们手动去进行扇孔。

（1）根据10.2节内容对整体的间距规则、网络线宽规则及过孔规则进行设置。

（2）执行菜单命令Route-Connect，如图10-73所示，进行走线，然后在走线命令下鼠标左键双击进行打孔

图10-73 走线命令示意图

（3）QFN封装扇出示意图如图10-74所示，在相邻两个管脚间扇出的过孔之间需要留出能过一根走线的间距，从而使其他层的走线能从过孔间穿过进行连接

图10-74 QFN封装扇孔示意图

 10.4.5  SOP类器件扇孔

SOP封装是一种元件封装形式，如图10-75所示，常见的封装材料有：塑料、陶瓷、玻璃、金属等，现在基本采用塑料封装，主要用在各种集成电路中。SOP封装的应用范围很广，而且以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等在集成电路中都起到了举足轻重的作用。 

图10-75  SOP封装示意图

这种封装类型扇孔方式与QFN扇孔方式类似。

（1）根据10.2节内容对整体的间距规则、网络线宽规则及过孔规则进行设置。

（2）执行菜单命令Route-Connect，进行走线，然后在走线命令下鼠标左键双击进行打孔。

（3）根据PIN之间的间距，会有两种扇孔的方式

①直接从焊盘引脚善出，且过孔之间能过一根走线不引起DRC报错，如图10-76所示。

图10-76  SOP封装扇孔示意图

②直接从焊盘引脚善出，过孔间无法通过一根走线，就需要相邻两个管脚的孔善出在同一条线上，且过孔间留有过一根走线的距离，如图10-77所示。

图10-77 SOP封装扇孔示意图

③相邻管脚从不同方向进行扇出，如图10-78所示。

图10-78 SOP封装善孔示意图

10.4.6  扇孔的拉线

扇孔不仅仅打孔，扇孔也会进行短线的拉线处理，所以有必要对扇孔的拉线的一些要求进行说明。

（1）为满足国内制板厂的生产工艺能力要求，常规扇孔拉线线宽大于或等于4mil（0.1016mm）（特殊情况可用3.5mil，即0.0889mm）；小于这个值会极大挑战工厂的生产能力，报废率提高。

（2）不能出现任意角度走线，任意角度走线会挑战工厂的生产能力，很多在蚀刻铜线时出现问题，推荐45°或135°走线，如图10-79所示。

图10-79  任意角度走线和135°走线

（3）如图10-80所示，同一网络不宜出现直角或锐角走线。直角或锐角走线一般是PCB布线中要求尽量避免的情况，这也几乎成为衡量布线好坏的标准之一。直角走线会使传输线的线宽发生变化，造成阻抗不连续，造成信号的反射，尖端产生EMI影响线路。

图10-80  不宜出现直角或锐角走线

（4）设计的焊盘的形状一般都是规则的，如BGA的焊盘是圆形的，QFP的焊盘是长圆形的，CHIP元件的焊盘是矩形的等。但实际做出的PCB，焊盘却不规则，可以说是奇形怪状。以0402R电阻封装的焊盘为例，如图10-81所示，由于生产时存在工艺偏差，设计的规则焊盘出线之后，实际的焊盘是在原矩形焊盘的基础上加一个小矩形焊盘组成的，不规则，出现了异形焊盘。

图10-81  设计的焊盘和出线之后实际的焊盘

如果在0402R电阻封装的两个焊盘对角分别走线，加上PCB生产精度造成的阻焊偏差（阻焊窗单边比焊盘大0.1mm），会形成如图10-82中左图所示的焊盘。在这样的情况下，电阻焊接时由于焊锡表面张力的作用，会出现如图10-82中右图所示的不良旋转。

图10-82  不良出线造成元件容易旋转

（5）采用合理的布线方式，焊盘连线采用关于长轴对称的扇出方式，可以比较有效地减小CHIP元件贴装后的不良旋转；如果焊盘扇出的线也关于短轴对称，那么还可以减小CHIP元件贴装后的漂移，如图10-83所示。

图10-83  元件的出线

（6）相邻焊盘是同网络的，不能直接连接，需要先连接外焊盘之后再进行连接，如图10-84所示，直连容易在手工焊接的时候造成连焊。

图10-84  相邻同网络焊盘的连接方式

（7）连接器管脚拉线需要从焊盘中心拉出再往外走，不可出现其他的角度，避免在连接器拔插的时候把线撕裂，如图10-85所示。

图10-85  连接器的出线