Tecnología de PCB - Habilidades de diseño y puntos clave de planificación, diseño y cableado de PCB

Aunque las herramientas EDA actuales son muy potentes, a medida que los requisitos de tamaño de los PCB son cada vez más pequeños y la densidad de los dispositivos es cada vez mayor, el diseño de los PCB no es difícil. ¿¿ cómo lograr una alta tasa de diseño de PCB y acortar el tiempo de diseño? Este artículo presenta las habilidades de diseño y los puntos clave de la planificación, diseño y cableado de pcb. Ahora el tiempo de diseño de los PCB es cada vez más corto, el espacio de la placa de circuito es cada vez más pequeño, la densidad de los dispositivos es cada vez mayor y los requisitos para las reglas de diseño son cada vez más altos. los componentes de gran tamaño dificultan cada vez más el trabajo de los diseñadores. Para resolver los problemas de diseño y acelerar el lanzamiento de productos, muchos fabricantes ahora tienden a utilizar herramientas EDA especiales para lograr el diseño de pcb. Sin embargo, las herramientas especiales de eda no pueden producir los resultados deseados ni lograr una tasa de despliegue del 100%, y son muy caóticas. Por lo general, se necesita mucho tiempo para completar el trabajo restante.

Hay muchas herramientas y software EDA populares en el mercado, pero son los mismos, excepto la terminología y la ubicación de las teclas de función. ¿¿ cómo utilizar estas herramientas para lograr mejor el diseño de pcb? Analizar cuidadosamente el diseño antes de comenzar el cableado, y configurar cuidadosamente el software de la herramienta hará que el diseño cumpla con los requisitos. Los siguientes son los procesos y pasos generales de diseño.

1. determinar el número de capas de PCB

El tamaño de la placa de circuito y el número de capas de cableado deben determinarse al principio del diseño. Si el diseño requiere el uso de componentes de matriz de rejilla esférica de alta densidad (bga), se debe considerar el número mínimo de capas de cableado necesarias para cableado de estos dispositivos. El número de capas de cableado y el método de apilamiento afectarán directamente el cableado y la resistencia de la línea impresa. El tamaño de la placa ayuda a determinar el método de apilamiento y el ancho de la línea de impresión para lograr el efecto de diseño requerido.

Durante muchos años, se ha pensado que cuanto menor sea el número de capas de la placa de circuito, menor será el costo, pero hay muchos otros factores que afectarán el costo de fabricación de la placa de circuito. En los últimos años, la diferencia de costos entre las placas multicapa se ha reducido considerablemente. Es mejor utilizar más capas de circuito al principio del diseño y distribuir el cobre de manera uniforme para evitar que antes del final del diseño se descubra que una pequeña cantidad de señales no cumplen con las reglas y requisitos de espacio definidos, obligando así a añadir nuevas capas. Planificar cuidadosamente antes del diseño reducirá muchos problemas en el cableado.

2. reglas y restricciones de diseño

La herramienta de cableado automático en sí no sabe qué hacer. para completar la tarea de cableado, la herramienta de cableado necesita trabajar bajo las reglas y restricciones correctas. Diferentes líneas de señal tienen diferentes requisitos de cableado. Todas las líneas de señal con requisitos especiales deben clasificarse, y las diferentes clasificaciones de diseño son diferentes. Cada categoría de señal debe tener una prioridad, y cuanto mayor sea la prioridad, más estrictas serán las reglas. Estas reglas se refieren al ancho de la línea impresa, el número máximo de agujeros que pasan, el paralelismo, la interacción entre las líneas de señal y las limitaciones de la capa. Estas reglas tienen un gran impacto en el rendimiento de las herramientas de cableado. Considerar cuidadosamente los requisitos de diseño es un paso importante para el éxito del cableado.

3. diseño de los componentes

Para optimizar el proceso de montaje, las reglas de diseño de manufacturabilidad (dfm) imponen restricciones al diseño de las piezas. Si el Departamento de montaje permite el Movimiento de los componentes, se puede optimizar adecuadamente el circuito, lo que facilita el cableado automático. Las reglas y restricciones definidas afectarán el diseño del diseño.

El diseño debe tener en cuenta el canal de cableado y el área a través del agujero. Estas rutas y áreas son obvias para los diseñadores, pero las herramientas de cableado automático solo consideran una señal a la vez. Al establecer las restricciones de cableado y las capas de las líneas de señal, la herramienta de cableado puede completar el cableado como el diseñador piensa.

4. diseño de abanico

En la fase de diseño del abanico, para que la herramienta de cableado automático pueda conectar los pines del componente, cada pin del dispositivo de montaje de superficie debe tener al menos un agujero de paso, de modo que cuando se necesiten más conexiones, la placa de circuito pueda ser una conexión jerárquica interna, una prueba en línea (tic) y un reprocesamiento del circuito.

Para maximizar la eficiencia de las herramientas de cableado automático, es necesario utilizar el tamaño máximo del agujero y el cable de impresión en la medida de lo posible, y el intervalo ideal se establece en 50 mils. Utilice el tipo de agujero que maximiza el número de rutas de enrutamiento. Al diseñar el ventilador, es necesario considerar el problema de la prueba en línea del circuito. Los accesorios de prueba pueden ser caros y generalmente se ordenan cuando están a punto de producirse en su totalidad. Si solo se considera agregar nodos para lograr el 100% de testabilidad, es demasiado tarde.

Después de una cuidadosa consideración y predicción, el diseño de la prueba en línea del circuito se puede llevar a cabo en las primeras etapas del diseño y se puede implementar en las etapas posteriores del proceso de producción. El tipo de abanico a través del agujero se determina en función de la ruta de cableado y la prueba en línea del circuito. La fuente de alimentación y la puesta a tierra también pueden afectar el diseño del cableado y el ventilador. Para reducir la reactancia inductiva generada por el cable de conexión del condensadores de filtro, el agujero de paso debe estar lo más cerca posible del pin del dispositivo de montaje de la superficie y, si es necesario, se puede utilizar el cableado manual. Esto puede afectar la ruta de cableado inicialmente prevista e incluso puede llevar a reconsiderar qué tipo de agujero de paso se utiliza, por lo que debe considerar la relación entre el agujero de paso y la bobina de inducción del pin, y debe priorizar la especificación del agujero de paso.

5. cableado manual y procesamiento de señales clave

Aunque este artículo discute principalmente el cableado automático, el cableado manual es un proceso importante en el diseño actual y futuro de placas de circuito impreso. El uso del cableado manual ayuda a las herramientas de cableado automático a completar el trabajo de cableado. A través del enrutamiento manual y la fijación de la red (red) seleccionada, se pueden formar rutas que se pueden utilizar para el enrutamiento automático.

6. cableado automático

El cableado de señales clave requiere considerar el control de algunos parámetros eléctricos durante el cableado, como la reducción de inductores distribuidos y emc, entre otros. el cableado de otras señales es similar. Todos los proveedores de eda proporcionan una forma de controlar estos parámetros. Después de comprender los parámetros de entrada de la herramienta de cableado automático y el impacto de los parámetros de entrada en el cableado, se puede garantizar la calidad del cableado automático hasta cierto punto.

El enrutamiento automático de la señal debe utilizar reglas Generales. Al establecer áreas de cableado restringidas y prohibidas para limitar las capas utilizadas para la señal dada y el número de agujeros utilizados, las herramientas de cableado pueden cableado automáticamente de acuerdo con las ideas de diseño del ingeniero. Si el número de capas y el número de agujeros utilizados por la herramienta de cableado automático no están limitados, cada capa se utilizará durante el cableado automático y se generarán muchos agujeros.

7. los puntos clave del diseño del cableado automático incluyen:

7.1 cambiar ligeramente la configuración y probar varios cables de ruta;

7.2 mantener las reglas básicas sin cambios, probar diferentes capas de cableado, diferentes anchos de alambre y espaciado, diferentes anchos de alambre y diferentes tipos de agujeros de paso, como agujeros ciegos, agujeros enterrados, etc., y observar cómo estos factores afectan los resultados del diseño;

7.3 permitir que las herramientas de cableado procesen estas redes predeterminadas según sea necesario;

7.4 cuanto menos importante sea la señal, mayor será la libertad de cableado de la herramienta de cableado automático.

8. apariencia de la placa de circuito

El diseño anterior de PCB solía centrarse en los efectos visuales de las placas de circuito, pero ahora es diferente. Las placas de circuito diseñadas automáticamente no son tan hermosas como las diseñadas manualmente, pero las características electrónicas pueden cumplir con los requisitos prescritos y garantizar el rendimiento completo del diseño.