Leiterplattentechnisch - Designfähigkeiten und Schlüsselpunkte der Leiterplattenplanung, -layout und -verdrahtung

Obwohl die aktuellen EDA-Tools sehr leistungsstark sind, als die Leiterplattengröße Die Anforderungen werden kleiner und die Gerätedichte wird immer höher, die Schwierigkeit PCB-Design ist nicht klein. Wie man ein High erreicht Leiterplattenlayout die Entwurfszeit zu beschleunigen und zu verkürzen? Dieser Artikel stellt die Design-Fähigkeiten und Schlüsselpunkte der PCB-Planung vor, Layout und Routing. Jetzt PCB-Design Zeit wird kürzer und kürzer, immer kleiner Platz auf der Leiterplatte, immer höhere Gerätedichte, Extrem anspruchsvolle Layoutregeln und großformatige Komponenten erschweren die Arbeit des Designers. Um die Konstruktionsschwierigkeiten zu lösen und die Markteinführung der Produkte zu beschleunigen, Viele Hersteller neigen jetzt dazu, dedizierte EDA-Tools zu verwenden, um zu realisieren PCB-Design. Allerdings, Spezielle EDA-Werkzeuge können keine idealen Ergebnisse liefern, noch können sie eine 100% Bereitstellungsrate erreichen, und sind sehr chaotisch. Es dauert in der Regel viel Zeit, um die verbleibenden Arbeiten abzuschließen.

Es gibt viele beliebte EDA-Tools und -Software auf dem Markt, aber sie sind alle gleich, bis auf die verschiedenen Begriffe und die Positionen der Funktionstasten. Wie kann man diese Tools verwenden, um das PCB-Design besser zu realisieren? Führen Sie eine sorgfältige Analyse des Entwurfs durch, bevor Sie die Verkabelung starten und sorgfältige Einstellung der Werkzeugsoftware wird den Entwurf mehr in Übereinstimmung mit den Anforderungen machen. Im Folgenden finden Sie den allgemeinen Designprozess und die Schritte.

1. Bestimmen Sie die Anzahl der Schichten der Leiterplatte

Die Größe der Leiterplatte und die Anzahl der Verdrahtungsschichten müssen zu Beginn des Designs festgelegt werden. Wenn das Design die Verwendung von High-Density Ball Grid Array (BGA)-Komponenten erfordert, muss die minimale Anzahl von Verdrahtungsschichten für die Verdrahtung dieser Geräte berücksichtigt werden. Die Anzahl der Verdrahtungsschichten und die Stapelmethode beeinflussen direkt die Verdrahtung und Impedanz der gedruckten Leitungen. Die Größe der Platte hilft, die Stapelmethode und die Breite der gedruckten Linie zu bestimmen, um den gewünschten Designeffekt zu erzielen.

Seit vielen Jahren haben die Leute immer gedacht, dass je niedriger die Anzahl der Schichten der Leiterplatte, desto niedriger die Kosten, aber es gibt viele andere Faktoren, die die Herstellungskosten der Leiterplatte beeinflussen. In den letzten Jahren wurde der Kostenunterschied zwischen Mehrschichtplatten stark reduziert. Es ist am besten, mehr Schaltungsschichten zu verwenden und das Kupfer zu Beginn des Entwurfs gleichmäßig zu verteilen, um zu vermeiden, dass eine kleine Anzahl von Signalen den definierten Regeln und Platzanforderungen bis zum Ende des Entwurfs nicht entspricht, so dass neue Schichten hinzugefügt werden müssen. Sorgfältige Planung vor dem Entwerfen reduziert viele Probleme bei der Verkabelung.

2. Konstruktionsvorschriften und -beschränkungen

Das automatische Routing-Tool selbst weiß nicht, was zu tun ist. Um die Verdrahtungsaufgabe abzuschließen, muss das Verdrahtungswerkzeug unter den richtigen Regeln und Einschränkungen arbeiten. Verschiedene Signalleitungen haben unterschiedliche Verdrahtungsanforderungen. Alle Signalleitungen mit speziellen Anforderungen müssen klassifiziert werden, und verschiedene Designklassifizierungen sind unterschiedlich. Jede Signalklasse sollte eine Priorität haben, je höher die Priorität, desto strenger die Regeln. Die Regeln betreffen die Breite der gedruckten Linien, die maximale Anzahl der Durchkontaktierungen, den Grad der Parallelität, den gegenseitigen Einfluss zwischen den Signalleitungen und die Begrenzung der Schichten. Diese Regeln haben einen großen Einfluss auf die Leistung des Verdrahtungswerkzeugs. Die sorgfältige Berücksichtigung der Konstruktionsanforderungen ist ein wichtiger Schritt für eine erfolgreiche Verdrahtung.

3. Das Layout der Komponenten

Um den Montageprozess zu optimieren, gelten DFM-Regeln (Design for Manufacturability) für das Bauteillayout. Wenn die Montageabteilung die Komponenten bewegen lässt, kann der Schaltkreis entsprechend optimiert werden, was für die automatische Verdrahtung bequemer ist. Die definierten Regeln und Einschränkungen beeinflussen das Layout-Design.

Der Routingkanal und der Durchgangsbereich müssen beim Layout berücksichtigt werden. Diese Pfade und Bereiche sind für den Designer offensichtlich, aber das automatische Routing-Tool berücksichtigt nur ein Signal auf einmal. Durch Festlegen von Routing-Einschränkungen und Festlegen der Ebene der Signalleitung kann das Routing-Tool so sein, wie es sich der Designer vorgestellt hat. Vervollständigen Sie die Verkabelung so.

4. Auslegung des Lüfters

Um automatische Routingwerkzeuge zum Verbinden von Bauteilstiften zu ermöglichen, sollte in der Entwurfsphase des Lüfters jeder Pin der Oberflächenmontagevorrichtung mindestens ein Durchgang haben, so dass, wenn mehr Verbindungen erforderlich sind, die Leiterplatte intern geschichtet werden kann.

Um die Effizienz des automatischen Routing-Werkzeugs zu maximieren, müssen die größte Durchgangsgröße und Drucklinie so weit wie möglich verwendet werden, und das Intervall ist idealerweise auf 50mil eingestellt. Verwenden Sie den via-Typ, der die Anzahl der Routingpfade maximiert. Bei der Durchführung des Lüfterdesigns ist es notwendig, das Problem der Schaltungs-Online-Prüfung zu berücksichtigen. Prüfvorrichtungen können teuer sein, und sie werden normalerweise bestellt, wenn sie kurz davor stehen, in die volle Produktion zu gehen. Wenn Sie nur dann erwägen, Knoten hinzuzufügen, um 100% Testbarkeit zu erreichen, wäre es zu spät.

Nach sorgfältiger Überlegung und Vorhersage kann das Design des Schaltungs-Online-Tests in der frühen Phase des Entwurfs durchgeführt und in der späteren Phase des Produktionsprozesses realisiert werden. Die Art des Durchlüfters wird anhand des Verdrahtungsweges und des Schaltungs-Online-Tests bestimmt. Das Netzteil und die Erdung beeinflussen auch die Verdrahtung und den Lüfterausgang. Um den induktiven Reaktanz zu reduzieren, der durch die Anschlussleitung des Filterkondensators erzeugt wird, sollten die Durchkontaktierungen so nah wie möglich an den Pins der Oberflächenbefestigungseinrichtung liegen, und bei Bedarf kann eine manuelle Verdrahtung verwendet werden. Dies kann sich auf den ursprünglich geplanten Verdrahtungsweg auswirken und kann sogar dazu führen, dass Sie erneut überlegen, welche Art des Durchgangs zu verwenden ist. Daher muss die Beziehung zwischen Durchgangs- und Pin-Induktivität berücksichtigt und die Priorität der Durchgangsspezifikationen festgelegt werden.

5. Manuelle Verdrahtung und Verarbeitung von Schlüsselsignalen

Obwohl dieser Artikel hauptsächlich die automatische Verdrahtung behandelt, ist die manuelle Verdrahtung ein wichtiger Prozess des Leiterplattendesigns jetzt und in der Zukunft. Die Verwendung von manueller Verdrahtung hilft automatischen Verdrahtungswerkzeugen, die Verdrahtungsarbeiten abzuschließen. Durch manuelles Routing und Fixieren des ausgewählten Netzwerks (Netz) kann ein Pfad gebildet werden, der für das automatische Routing verwendet werden kann.

6. Automatische Verkabelung

Die Verdrahtung von Schlüsselsignalen muss die Steuerung einiger elektrischer Parameter während der Verdrahtung berücksichtigen, wie die Verringerung der verteilten Induktivität und EMV usw. Die Verdrahtung anderer Signale ist ähnlich. Alle EDA-Anbieter bieten eine Möglichkeit, diese Parameter zu steuern. Nach dem Verständnis der Eingangsparameter des automatischen Verdrahtungswerkzeugs und des Einflusses der Eingangsparameter auf die Verdrahtung kann die Qualität der automatischen Verdrahtung bis zu einem gewissen Grad garantiert werden.

Für die automatische Weiterleitung von Signalen sollten allgemeine Regeln verwendet werden. Durch Festlegen von Einschränkungen und Verboten von Verdrahtungsbereichen, um die von einem bestimmten Signal verwendeten Schichten und die Anzahl der verwendeten Durchkontaktierungen zu begrenzen, kann das Verdrahtungswerkzeug die Drähte automatisch nach den Entwurfsideen des Ingenieurs leiten. Wenn die Anzahl der vom automatischen Routing-Tool verwendeten Schichten und die Anzahl der Durchkontaktierungen nicht begrenzt sind, wird jede Schicht während des automatischen Routings verwendet und viele Durchkontaktierungen werden generiert.

7. Die Entwurfspunkte der automatischen Verdrahtung umfassen:

7.1 Ändern Sie leicht die Einstellungen, versuchen Sie eine Vielzahl von Routenverkabelungen;

7.2 Halten Sie die Grundregeln unverändert, versuchen Sie verschiedene Verdrahtungsschichten, verschiedene gedruckte Linien und Abstandsbreiten, verschiedene Linienbreiten und verschiedene Arten von Durchgängen wie blinde Löcher, vergrabene Löcher usw. und beobachten Sie, wie diese Faktoren die Entwurfsergebnisse beeinflussen;

7.3 Lassen Sie das Verdrahtungswerkzeug diese Standardnetzwerke nach Bedarf verarbeiten;

7.4 Je weniger wichtig das Signal ist, desto größer ist der Freiheitsgrad, den das automatische Routing-Tool für sein Routing hat.

8. Das Aussehen der Leiterplatte

Die vorherige PCB-Design oft auf die visuelle Wirkung der Leiterplatte geachtet, aber jetzt ist es anders. Die automatisch entworfene Leiterplatte ist nicht so schön wie das manuelle Design, aber die elektronischen Eigenschaften können die spezifizierten Anforderungen erfüllen, und die vollständige Leistung des Entwurfs ist garantiert.