Leiterplattentechnisch - PCB-Design für effizientes automatisches Routing

Heute, Dieser Artikel stellt die Designtechniken und Schlüsselpunkte der PCB-Planung vor, Layout und Verkabelung.

1. Bestimmen Sie die Anzahl der Schichten der Leiterplatte

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

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

Zur Optimierung des Montageprozesses, Design for manufacturability (DFM) rules impose restrictions on component layout. Wenn die Montageabteilung erlaubt, die Komponenten zu bewegen, die Schaltung kann entsprechend optimiert werden, das für die automatische Verdrahtung bequemer ist. Die definierten Regeln und Einschränkungen wirken sich auf die Leiterplattenlayout 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

Unabhängig von der Anzahl der Schlüsselsignale sollten diese zuerst manuell oder in Kombination mit automatischen Routing-Tools geroutet werden. Kritische Signale müssen in der Regel ein sorgfältiges Schaltungsdesign durchlaufen, um die gewünschte Leistung zu erreichen. Nachdem die Verkabelung abgeschlossen ist, überprüft das zuständige Ingenieurpersonal die Signalverkabelung. Dieser Prozess ist relativ einfach. Nachdem die Inspektion bestanden ist, reparieren Sie diese Leitungen und beginnen Sie dann, die verbleibenden Signale automatisch zu leiten

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.

Nach Festlegung der Einschränkungen und Anwendung der erstellten Regeln wird das automatische Routing Ergebnisse erzielen, die den Erwartungen ähneln. Natürlich können einige Sortierarbeiten erforderlich sein, und Platz für andere Signal- und Netzwerkverkabelungen muss sichergestellt werden. Nachdem ein Teil des Entwurfs abgeschlossen ist, reparieren Sie ihn, um zu verhindern, dass er durch den nachfolgenden Verdrahtungsprozess beeinträchtigt wird.

Verwenden Sie die gleichen Schritte, um die verbleibenden Signale zu routen. Die Anzahl der Verkabelungen hängt von der Komplexität der Schaltung und der Anzahl der allgemeinen Regeln ab, die Sie definieren. Nachdem jeder Signaltyp abgeschlossen ist, werden die Einschränkungen der verbleibenden Netzwerkverdrahtung reduziert. Aber mit ihm kommt eine Menge Signalverdrahtung, die manuelle Eingriffe erfordert. Heutige automatische Verdrahtungswerkzeuge sind sehr leistungsstark und können in der Regel 100% der Verdrahtung vervollständigen. Wenn das automatische Verdrahtungswerkzeug jedoch nicht alle Signalverdrahtung abgeschlossen hat, müssen die verbleibenden Signale manuell verdrahtet werden.

7. Die Entwurfspunkte der automatischen Verdrahtung umfassen:

1. Ändern Sie die Einstellungen leicht und versuchen Sie eine Vielzahl von Routenverkabelungen;

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;

3. Lassen Sie das Verdrahtungswerkzeug diese Standardnetzwerke nach Bedarf verarbeiten;

4. Je weniger wichtig das Signal ist, desto mehr Freiheit hat das automatische Verdrahtungswerkzeug für seine Verdrahtung.

8. Anordnung der Verkabelung

Wenn die EDA-Werkzeugsoftware, die Sie verwenden, die Signalverdrahtungslänge auflisten kann, überprüfen Sie diese Daten, können Sie feststellen, dass einige Signalverdrahtungslängen mit wenigen Einschränkungen sehr lang sind. Dieses Problem ist relativ einfach zu handhaben, und die Signalverdrahtungslänge kann verkürzt und die Anzahl der Durchkontaktierungen kann durch manuelle Bearbeitung reduziert werden. Bei der Fertigstellung müssen Sie feststellen, welche Verkabelung vernünftig und welche Verkabelung unzumutbar ist. Wie das manuelle Verdrahtungsdesign kann auch das automatische Verdrahtungsdesign während des Inspektionsprozesses sortiert und bearbeitet werden.

9. Das Aussehen der Leiterplatte

In der Vergangenheit,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.