一种打印主控板布线和阻抗控制方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及印刷电路板布局布线，尤其涉及一种打印主控板布线和阻抗控制方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、随着高速高清喷墨打印技术快速迭代，工业喷墨打印机逐步向高速化、高精度、多喷头阵列协同工作方向发展，设备对打印主控板的高速信号传输稳定性要求大幅提升。打印机主控板集成图像解码、数据传输、喷头驱动、电机运动控制等核心功能，板上搭载大量低压差分信号（lvds）高速图像差分链路、usb高速通讯差分链路、喷头同步差分时钟链路，信号传输速率可达500mbps～2.5gbps，差分信号传输质量直接决定打印画面清晰度、喷头同步精度与整机运行稳定性。行业通用高速差分线路标准阻抗为100ω，量产公差要求控制在±5%以内。打印主控板集成主控芯片、ddr缓存、喷头驱动接口、光栅编码器、上位机通讯接口，大量lvds喷头差分信号、ddr差分数据线、编码器高速差分时钟集中布置在狭小板面。

2、目前行业内打印机主控板高速差分布线普遍采用传统标准化设计方式，直接依据板材厂家标称介电常数、标准铜厚理论参数统一计算线宽线距，完成批量布线。然而打印机主控板为控制量产成本，普遍采用经济型基材，该类板材受生产批次、制程工艺影响，介电常数存在±0.3的波动偏差，采用标称参数设计会导致实际线路阻抗与理论值偏差较大，阻抗离散度高。且，由于打印机主控板功能分区混杂，功率电源区铜厚、信号区铜厚不一致，板内存在大量地层分割、器件垫高、阻焊加厚结构，传统标准化设计的布线参数无法适配板内差异化结构，极易造成差分线路阻抗突变、信号反射与串扰。

3、因此，亟需一种打印主控板布线和阻抗控制方法、装置、设备及介质。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种打印主控板布线和阻抗控制方法、装置、设备及介质，用于解决现有打印主控板高速差分布线阻抗波动大、量产一致性差容易造成打印不良的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种打印主控板布线和阻抗控制方法，包括：

4、获取待布线打印主控板的基础参数；所述基础参数包括目标阻抗、线宽上调参数、电源分割槽位置以及各分区的工艺参数；所述待布线打印主控板的各分区是按照信号功能划分的；

5、根据所述目标阻抗以及所述工艺参数，采用阻抗仿真软件确定各分区的差分基准参数；所述差分基准参数包括基准线宽和耦合间距；

6、根据所述电源分割槽位置确定各分区的目标线宽调整区域；

7、根据预设差分布线约束和所述差分基准参数在各分区进行高速差分信号布线，并根据所述线宽上调参数将所述目标线宽调整区域内走线的线宽进行上调，得到布线主板；

8、在所述布线主板内铺设铜皮，并对布线主板内的过孔以及铜皮进行优化，得到目标打印主控板。

9、可选的，所述根据预设差分布线约束和所述差分基准参数在各分区进行高速差分信号布线，并根据所述线宽上调参数对所述目标线宽调整区域内的线宽进行调整，得到布线主板包括：

10、根据预设差分布线约束以及所述差分基准参数将每一组高速差分信号以成对形式、等间距布置在所述待布线打印主控板的同一层内，并根据所述线宽上调参数将各分区的目标线宽调整区域内的走线的线宽进行上调，得到差分走线，并在所述差分走线行进至需要换层的位置时，布置一对差分换层过孔；所述差分走线的拐角采用45°倒角或圆弧过渡；所述差分走线与相邻的电源走线和开关功率走线的安全距离大于或等于目标差分线宽的3倍；

11、在目标差分走线的目标位置处设置多个并联的第一接地过孔；所述目标差分走线为至少经过两个电压不同的电源区域的差分走线；目标位置为电源分割槽在顶层信号层或底层信号层的投影；

12、采用蛇形补偿的方式对同一组差分走线中较短的走线进行补偿处理，得到布线主板。

13、可选的，所述采用蛇形补偿的方式对同一组差分走线中较短的走线进行补偿处理包括：

14、计算同一组差分走线的长度的差值；

15、在差分走线中较短的走线的目标区域添加长度为所述差值的蛇形走线；

16、增加所述蛇形走线的圆弧凸起段的线宽。

17、可选的，所述在所述布线主板内铺设铜皮，并对布线主板内的过孔以及铜皮进行优化，得到目标打印主控板包括：

18、在所述布线主板内铺设铜皮，得到地层覆铜和电源层覆铜；

19、在所述差分换层过孔的四周布置接地过孔阵列；所述接地过孔阵列包括多个环形的第二接地过孔；相邻所述第二接地过孔的间距小于或等于波长的1/20；所述第二接地过孔与所述差分换层过孔的距离小于或等于25μm；

20、根据所述差分换层过孔的焊盘直径对所述差分换层过孔正下方的地层覆铜进行挖空处理，形成圆形镂空区域；所述圆形镂空区域的直径大于所述焊盘直径；

21、采用背钻工艺去除传输速率大于预设传输速率的差分换层过孔内的过孔残桩，得到初步优化主板；

22、对所述初步优化主板进行信号完整性仿真，确定阻抗异常区域；

23、对所述阻抗异常区域进行阻抗修正，得到目标打印主控板。

24、可选的，所述阻抗异常区域包括阻抗偏低区域和阻抗偏高区域；所述对所述阻抗异常区域进行阻抗修正，得到目标打印主控板包括：

25、对位于所述阻抗偏低区域内的差分走线正下方的地层覆铜进行挖空处理，形成矩形镂空区域；

26、在位于所述阻抗偏高区域内的差分走线的两端铺设接地铜皮，得到目标打印主控板。

27、可选的，所述根据所述电源分割槽位置确定各分区的目标线宽调整区域包括：

28、将电源分割槽向四周外扩预设长度形成外扩区域；

29、将所述外扩区域向所述待布线打印主控板的板厚方向延伸并贯穿所述待布线打印主控板的所有叠层，形成目标线宽调整区域。

30、可选的，所述差分基准参数包括第一基准参数和第二基准参数，第一基准参数和第二基准参数均包括基准线宽和耦合间距；第一基准参数为表层微带线对应的差分基准参数，第二基准参数为内层带状线对应的差分基准参数；所述工艺参数至少包括板材介电常数、介质厚度以及铜箔厚度；所述根据所述目标阻抗以及所述工艺参数，采用阻抗仿真软件确定各分区的差分基准参数包括：

31、针对任意一分区的差分基准参数确定：将所述目标阻抗和当前分区的工艺参数导入阻抗仿真软件；

32、采用表面微带线模型和带状线模型分别进行仿真计算，得到匹配目标阻抗的差分基准参数；

33、完成所有分区的差分基准参数确定。

34、与现有技术相比，本发明提供的一种打印主控板布线和阻抗控制方法，包括：获取待布线打印主控板的基础参数；所述基础参数包括目标阻抗、线宽上调参数、电源分割槽位置以及各分区的工艺参数；所述待布线打印主控板的各分区是按照信号功能划分的；根据所述目标阻抗以及所述工艺参数，采用阻抗仿真软件确定各分区的差分基准参数；所述差分基准参数包括基准线宽和耦合间距；根据所述电源分割槽位置确定各分区的目标线宽调整区域；根据预设差分布线约束和所述差分基准参数在各分区进行高速差分信号布线，并根据所述线宽上调参数将所述目标线宽调整区域内走线的线宽进行上调，得到布线主板；在所述布线主板内铺设铜皮，并对布线主板内的过孔以及铜皮进行优化，得到目标打印主控板。 本发明在进行布线前针对每个打印主控板均重新计算布线所需的差分基准参数，即便批量生产时板材受生产批次、制成工艺影响，介电常数存在波动偏差，也可以保证布线后的主板各分区的实际线路的阻抗接近理论的目标阻抗，降低阻抗离散度。另外，按照功能将打印主控板进行分区，并根据各分区的工艺参数，计算每个分区的差分基准参数，不同的区域采用对应的差分基准参数进行布线，可以避免出现由于打印主控板不同区域介质环境与铜箔厚度差异大导致的差分阻抗漂移严重的情况，另外，通过对电源分割位置对应的目标线宽调整区域进行线宽加宽处理，从设计源头解决了跨分割导致的阻抗突变问题。大幅提高打印控制主板批量生产的阻抗一致性和良品率。

35、第二方面，本发明还提供一种打印主控板布线和阻抗控制装置，包括：

36、数据获取模块，用于获取待布线打印主控板的基础参数；所述基础参数包括目标阻抗、线宽上调参数、电源分割槽位置以及各分区的工艺参数；所述待布线打印主控板的各分区是按照信号功能划分的；

37、差分基准参数确定模块，用于根据所述目标阻抗以及所述工艺参数，采用阻抗仿真软件确定各分区的差分基准参数；所述差分基准参数包括基准线宽和耦合间距；

38、目标线宽调整区域确定模块，用于根据所述电源分割槽位置确定各分区的目标线宽调整区域；

39、布线模块，用于根据预设差分布线约束和所述差分基准参数在各分区进行高速差分信号布线，并根据所述线宽上调参数将所述目标线宽调整区域内走线的线宽进行上调，得到布线主板；

40、优化模块，用于在所述布线主板内铺设铜皮，并对布线主板内的过孔以及铜皮进行优化，得到目标打印主控板。

41、第三方面，本发明还提供一种打印主控板布线和阻抗控制设备，包括：

42、通信单元/通信接口，用于获取待布线打印主控板的基础参数；所述基础参数包括目标阻抗、线宽上调参数、电源分割槽位置以及各分区的工艺参数；所述待布线打印主控板的各分区是按照信号功能划分的；

43、处理单元/处理器，用于根据所述目标阻抗以及所述工艺参数，采用阻抗仿真软件确定各分区的差分基准参数；所述差分基准参数包括基准线宽和耦合间距；

44、根据所述电源分割槽位置确定各分区的目标线宽调整区域；

45、根据预设差分布线约束和所述差分基准参数在各分区进行高速差分信号布线，并根据所述线宽上调参数将所述目标线宽调整区域内走线的线宽进行上调，得到布线主板；

46、在所述布线主板内铺设铜皮，并对布线主板内的过孔以及铜皮进行优化，得到目标打印主控板。

47、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令被处理器运行时，实现所述一种打印主控板布线和阻抗控制方法。

48、与现有技术相比，本发明提供的第二方面装置类方案、第三方面设备类方案、第四方面的计算机可读存储介质类方案的有益效果与上述技术方案所述一种打印主控板布线和阻抗控制方法的有益效果相同，此处不做赘述。