Leiterplattentechnisch - Diskussion über PCB Layout Design Layer Stack Planung

PCB-Layoutdesigner sind normalerweise nicht an der Planung der Schichten beteiligt, die zum Bau der Leiterplatten verwendet werden, die sie entwerfen. Um das Designer-Tool einzurichten, müssen sie natürlich die richtige Anzahl von Ebenen und deren Konfiguration kennen, aber darüber hinaus werden sie keine weiteren Interaktionen haben. Dies liegt hauptsächlich an drei Gründen:

Die Anforderungen an die Leiterplattenleistung waren nicht so streng wie heute.

Für die Herstellung von Leiterplatten werden weniger Materialien verwendet.

PCB-Design-Tools verfügen einfach nicht über die komplexen Layer Stacking- und Konfigurationsmöglichkeiten von heute.

Glücklicherweise ist dieser Teil des PCB-Layoutprozesses jetzt sehr unterschiedlich, da die meisten wichtigen Design-Tools mit erweiterten PCB-Layer-Konfigurationsfunktionen ausgestattet sind. Dennoch liegt es immer noch in der Verantwortung des Designers, den Prozess der Konfiguration des richtigen Plattenstapels für sein Design abzuschließen. Wir werden uns diesen Prozess ansehen und einige Ideen für den Aufbau und die Konfiguration des Leiterplattenschichtstapels in der PCB-Design-Software diskutieren.

Die Anzahl der Schichten auf einer Leiterplatte hängt direkt mit der Anzahl der Netzwerke zusammen, die geroutet werden müssen. Mit der steigenden Nachfrage nach Leiterplattenschaltungen stieg auch die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Endnetze. Gleichzeitig steigt die Komplexität und Pinanzahl aktiver Komponenten, was die Nettozahl der Boards an Bord erhöht. Die Antwort auf diese Erhöhungen ist, die Spurbreite zu reduzieren oder die Anzahl der Schichten der Platte oder beides zu erhöhen, was leider zu höheren Herstellungskosten führt.

Obwohl die durchschnittliche Anzahl der Komponenten auf der Leiterplatte und die Nettozahl gestiegen sind, verbesserte sich auch die elektrische Leistung der Leiterplatte. Designer stellten schnell fest, dass die Verkabelung früher vier Schichten und sechs Schichten benötigte, sie aber tatsächlich acht Schichten erreichen mussten, um die gewünschte elektrische Leistung zu erreichen. Einige der Gründe für diese zusätzlichen Ebenen sind:

1, Isolationskontrollimpedanzleitraum ist größer.

2. Differentielles Routing ist auf so wenige Schichten wie möglich beschränkt.

3. Stapelkonfiguration der Microstrip-Linie und Streifenlinie-Brettschicht.

4. Zusätzliche Ebene Schicht für mehrere Netzteile und Erdungsnetze.

Mit der Weiterentwicklung der Board-Funktionalität wird ein weiterer Faktor in den Prozess der Erstellung eines Stapels von Board-Layern eingebracht. Die höheren Laufgeschwindigkeiten von Boards erfordern möglicherweise mehr Boardbaustoffe als bisher verwendete Boards. Dasselbe gilt für Hochleistungsplatinen oder -platinen, die in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Diese Materialien können die Übertragungsleitungseigenschaften von Schaltungen ändern, die ursprünglich für Standard-FR-4-Materialien berechnet wurden, was wiederum Änderungen an der Schichtstapelkonfiguration erfordern kann.

Mit der heutigen fortschrittlichen Elektronik ist es entscheidend, den richtigen Plattenschichtstapel zu erstellen, um sicherzustellen, dass die Platine mit ihrer hohen Leistung arbeitet. A

Und weil wir gerade alle Anforderungen abgedeckt haben, stehen Layoutdesigner mehr denn je unter Druck, richtig zu stapeln. Werfen wir einen Blick auf einige der anderen Schwierigkeiten, mit denen Layoutdesigner konfrontiert sind.

Heute stehen PCB-Designer vor vielen komplexen Herausforderungen, um die PCB-Designer der Vergangenheit sich keine Sorgen machen mussten. Hört sich das nach etwas an, womit du dich auseinandersetzen musst?

Zeitpläne:

Jetzt ist es dringender denn je, Produkte auf den Markt zu bringen. Nicht nur Unternehmen stehen unter einem stärkeren Wettbewerbsdruck, sondern es gibt auch andere Kräfte am Werk: Die jüngste COVID-19-Pandemie zum Beispiel hat zu einem Wahnsinn an medizinischen Designarbeiten geführt, um neue Medizinprodukte zur Bekämpfung des Virus in Produktion zu bringen. Während alle Aspekte des Designs Druck empfinden, diese Anforderungen zu erfüllen, stehen insbesondere PCB-Designer vor der Herausforderung, Leiterplatten schnell und fehlerfrei fertigzustellen.

Informationen:

Wie bereits erwähnt, werden die Anforderungen an Schichtkonfigurationen und Plattenmaterialien von Tag zu Tag komplexer. Viele Designer sind mit all diesen Prozessen oder Materialien nicht vertraut und brauchen Hilfe von außen, um Schichten von Platten zu schaffen, die zu ihren Entwürfen passen.

Werkzeuge:

Einige PCB-Design-Tools sind immer noch nicht benutzerfreundlich genug, damit Designer ihre PCB-Stacks effektiv verwenden können. Dies verlangsamt nicht nur die Arbeit und erhöht die Frustration, sondern kann auch das Design des Boards beeinflussen.

PCB-Layout-Designer stehen vor vielen Herausforderungen, wenn sie versuchen, die Arbeit zu erledigen. Dies gilt insbesondere, wenn versucht wird, eine Plattenlayer-Stapelkonfiguration zu erstellen, um sicherzustellen, dass die Platine wie erwartet funktioniert, während die Platine fehlerfrei und kostengünstig hergestellt werden kann. Werfen wir einen Blick auf einige der Möglichkeiten, wie PCB-Design-Tools Designern helfen können.

PCB-CAD-Tools können eine Reihe von Dingen tun, um Layoutdesignern zu helfen, Leiterplatten-Layer-Stacks zu erstellen und zu konfigurieren. Die erste besteht darin, den automatischen Generator oder Assistenten zusammenzuführen, wie in der Abbildung oben gezeigt. Mit diesen Tools können Designer Stapelebenen und Konfigurationen angeben, die viel Erstellung in der Datenbank erfordern. Der nächste Schritt besteht darin, Designern die volle Kontrolle über die Details des Schichtstapelns zu geben, einschließlich der Möglichkeit, leitfähige und dielektrische Plattenmaterialien anzugeben. Designer sollten Werte und Toleranzen angeben und konfigurieren können, wie Ebenen platziert werden sollen, wenn Layoutparameter festgelegt werden.

Allerdings kommt nicht die gesamte Hilfe, die ein Designer benötigt, von diesen Tools. Designer benötigen viel Branchenwissen, um die Materialien und Prozesse, mit denen sie arbeiten, besser zu verstehen. Hier können Designer von der Schaffung von Beziehungen zu Leiterplattenherstellern profitieren, um genaue Informationen zu erhalten, die für die Erstellung ihres Leiterplattenstacks verwendet werden. Wie bereits gesagt, machen Hersteller dies seit Jahren und sie sind sehr gut darin. Layoutdesigner sollten ermutigt werden, sich frühzeitig an ihrer PCB CM zu beteiligen, damit sie die richtige Laminierung haben, bevor sie mit der Arbeit an ihrem PCB Design beginnen.