Conception électronique - Coût de sortie et de voie de conception de PCB

1. Sortie de conception

La conception de carte PCB peut être exportée vers une imprimante ou un fichier de dessin de lumière de sortie. L'imprimante peut imprimer le PCB en couches pour faciliter l'inspection des concepteurs et des évaluateurs; Les fichiers gerber sont remis aux fabricants de cartes pour produire des cartes de circuits imprimés. La sortie du fichier gerber est très importante. Il s'agit du succès ou de l'échec de ce design. Ce qui suit met l'accent sur ce que vous devez faire attention lors de la sortie d'un fichier gerber.

A. les couches qui nécessitent une sortie sont la couche de câblage (y compris les couches de câblage supérieure, inférieure et intermédiaire), la couche d'alimentation (y compris la couche VCC et la couche GNd), la couche de treillis métallique (y compris le treillis métallique supérieur, le treillis métallique inférieur) et la couche de masque de soudure (y compris le masque de soudure supérieur) et le masque de soudure inférieur, et génèrent un fichier de perçage (NC Drill).

B. Si la couche d'alimentation est définie sur Split / Mixed, sélectionnez routage dans l'entrée document (document) de la fenêtre Add Document (ajouter un document), vous devez inverser le cuivre sur le schéma PCB avec plane Connect de pour manager avant chaque sortie du fichier gerber; Si défini sur "Cam flat", sélectionnez "flat". Lorsque vous configurez le projet layer, ajoutez layer25, puis sélectionnez Pads et viasc dans layer.25. Dans la fenêtre paramètres de l'appareil (par paramètres de l'appareil), modifiez la valeur d'ouverture à l99.

D. lorsque vous définissez les calques de chaque couche, sélectionnez Board Outline (contour du lineboard).

E. lorsque vous définissez le calque du calque sérigraphié, ne sélectionnez pas le type de pièce, sélectionnez le contour, le texte et les lignes du calque supérieur (sous - jacent) et du calque sérigraphié.

F. lors de la mise en place de la couche de soudure d'arrêt, le choix d'une couche de soudure poreuse signifie qu'aucune couche de soudure d'arrêt n'est ajoutée à la couche de soudure d'arrêt, et le fait de ne pas choisir une couche de soudure poreuse signifie une soudure d'arrêt, selon le cas.

G. lorsque vous générez un fichier de perçage, utilisez les paramètres par défaut de powerpcb sans apporter de modifications.

H. une fois que tous les fichiers gerber sont sortis, ils sont ouverts et imprimés avec cam350 et vérifiés par le concepteur et l'examinateur sur la base de la liste de contrôle PCB. "

Les porosités sont l'un des composants importants d'un PCB multicouche. Le coût du forage représente généralement 30 à 40% du coût de fabrication d’un PCB. En termes simples, chaque trou dans le PCB peut être appelé un trou de travers. D'un point de vue fonctionnel, les Vias peuvent être divisés en deux catégories: une pour les connexions électriques entre les couches; L'autre sert à fixer ou positionner le dispositif. D'un point de vue technologique, ces Vias sont généralement classés en trois catégories, à savoir les Vias borgnes, les Vias enterrés et les Vias traversants. Les trous borgnes sont situés sur les faces supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé et ont une certaine profondeur. Ils sont utilisés pour connecter les lignes de surface et les lignes intérieures ci - dessous. La profondeur des trous ne dépasse généralement pas une certaine proportion (pores). Par trou enterré, on entend un trou de connexion situé dans la couche interne de la carte de circuit imprimé et ne s'étendant pas à la surface de la carte. Les deux types de trous décrits ci - dessus sont situés dans la couche interne de la carte et sont réalisés par un procédé de formation de Vias avant laminage, et plusieurs couches internes peuvent être superposées lors de la formation des vias. Le troisième type, appelé via, pénètre dans toute la carte et peut être utilisé pour les interconnexions internes ou comme composant pour monter des trous de positionnement. Comme les Vias sont plus faciles à mettre en œuvre et moins coûteux dans le processus, la plupart des cartes de circuit imprimé l'utilisent à la place des deux autres types de vias. Sauf indication contraire, les surperforations suivantes sont considérées comme des surperforations.

D'un point de vue de la conception, le trou traversant se compose principalement de deux parties: l'une est un trou de forage au milieu et l'autre est une zone de rembourrage autour du foret. La taille de ces deux parties détermine la taille du trou. De toute évidence, dans les conceptions de circuits imprimés à haute vitesse et à haute densité, les concepteurs veulent toujours que plus les trous sont petits, mieux c'est, ce qui laisse plus d'espace de câblage sur la carte. De plus, plus le trou traversant est petit, plus sa propre capacité parasite est importante. Petite taille, plus adapté aux circuits à grande vitesse. Cependant, la réduction de la taille du trou entraîne également une augmentation du coût et la taille du sur - trou ne peut pas être réduite indéfiniment. Il est limité par des techniques de processus telles que le perçage et le placage: plus le trou est petit, plus il faut de temps pour le percer. Plus le temps est long, plus il est facile de se décentrer; Et lorsque la profondeur du trou dépasse 6 fois le diamètre du trou foré, il n'est pas garanti que la paroi du trou puisse être uniformément plaquée de cuivre. Par exemple, une carte PCB ordinaire de 6 couches a une épaisseur (profondeur de trou traversant) d'environ 50 mil, de sorte que le diamètre de forage minimum qu'un fabricant de PCB peut fournir ne peut atteindre que 8 mil.

Deuxièmement, la capacité parasite des pores

Le via lui - même a une capacité parasite à la masse. Si l'on sait que le diamètre du trou isolé sur la couche de masse du trou percé est D2, que le diamètre du plot percé est D1, que l'épaisseur de la carte PCB est t et que le diélectrique du substrat est constamment en îlots, la capacité parasite du trou percé est de l'ordre de:

C = 1,41 île td1 / (D2 - D1)

L'effet principal de la capacité parasite poreuse sur le circuit est de prolonger le temps de montée du signal et de réduire la vitesse du circuit. Par example, pour une carte PCB de 50 mil d'épaisseur, si le diamètre interne est de 10 mil et le diamètre des plots de 20 mil. Pour un trou de travers, la distance entre les Plots et la zone de cuivre de masse est de 30 mil, alors nous pouvons calculer la capacité parasite du trou de travers En utilisant une approximation de la formule ci - dessus:

C = 1,41x4,4x0,05x0,02 / (0032 - 0020) = 0517pf, la variation du temps de montée induite par cette partie de la capacité est:

T10 - 90 = 2.2c (Z0 / 2) = 2.2x0517x (55 / 2) = 31.28ps. De ces valeurs, on voit que, bien que l'effet du retard de montée induit par la capacité parasite d'un seul via ne soit pas évident, les concepteurs devraient toujours réfléchir attentivement si le via est utilisé plusieurs fois dans La trace pour Commuter entre les couches.

3. Inductance parasite poreuse

De même, il existe une capacité parasite et une inductance parasite dans le sur - trou. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par l'inductance parasite de la porosité ont tendance à être plus importants que les effets de la capacité parasite. Son Inductance série parasite affaiblit la contribution du condensateur de dérivation, affaiblissant l'effet de filtrage de l'ensemble du système électrique. Nous pouvons simplement calculer l'inductance parasite des pores en utilisant la formule suivante:

L = 5,08 H [1n (4h / d) + 1], où l est l'inductance de la porosité, h la longueur de la porosité et d Le diamètre du trou central. Il ressort de la formule que le diamètre des pores sur - percés a moins d'influence sur l'inductance, tandis que la longueur des pores sur - percés a le plus d'influence sur l'inductance. Toujours en utilisant l'exemple ci - dessus, l'inductance de la porosité peut être calculée comme suit:

L-5.08x0050 [1n (4x0050 / 0010) + 1] = 1015nh. Si le temps de montée du signal est de 1NS, son impédance équivalente est: XL = Íl / T10 - 90 = 3,19. Cette impédance n'est plus ignorée lorsqu'un courant à haute fréquence passe. Il convient de noter en particulier que lors de la connexion du plan d'alimentation et du plan de masse, le récipient de dérivation doit passer par deux Vias, De sorte que l'inductance parasite de la porosité va augmenter exponentiellement.

Iv. Conception de perçage dans le PCB à grande vitesse

Grâce à l'analyse ci - dessus des caractéristiques parasitaires des porosités, nous pouvons voir que dans la conception de PCB à grande vitesse, les porosités apparemment simples ont tendance à avoir un impact négatif important sur la conception du circuit. Afin de réduire les effets néfastes causés par les effets parasites des porosités excessives, on peut réaliser dans la conception:

1. Choisissez une taille raisonnable par la taille en tenant compte du coût et de la qualité du signal. Par exemple, pour une conception de carte PCB de module mémoire de 6 à 10 couches, il est préférable d'utiliser des trous de perçage de 10 / 20mil (perçage / PAD). Pour certaines plaques de petite taille à haute densité, vous pouvez également essayer d'utiliser 8 / 18mil. Le trou Dans les conditions techniques actuelles, il est difficile d'utiliser des pores plus petits. Pour une alimentation électrique ou un trou de mise à la terre, une taille plus grande peut être envisagée pour réduire l'impédance.

2. Les deux formules discutées ci - dessus peuvent conclure que l'utilisation d'un PCB plus mince est bénéfique pour réduire les deux paramètres parasites de la porosité excessive.

3. Essayez de ne pas modifier le nombre de couches de traces de signal sur la carte PCB, c'est - à - dire essayez de ne pas utiliser de trous excessifs inutiles.

4. Les broches d'alimentation et de mise à la terre doivent être percées à proximité. Plus les fils entre les trous et les broches sont courts, mieux c'est, car ils augmentent l'inductance. Dans le même temps, les cordons d'alimentation et de mise à la terre doivent être aussi épais que possible pour réduire l'impédance.

5. Placez quelques Vias mis à la terre près des Vias convertis par la couche de signal pour fournir la boucle la plus proche pour le signal. Il est même possible de placer plus de trous de mise à la terre sur la carte PCB. Bien sûr, le design doit être flexible. Le modèle de perçage discuté précédemment est le cas où il y a des plots sur chaque couche. Parfois, nous pouvons réduire ou même enlever le rembourrage de certaines couches. En particulier lorsque la densité des pores est très élevée, elle peut conduire à la formation de rainures brisées qui séparent les anneaux de la couche de cuivre. Pour résoudre ce problème, en plus de déplacer l'emplacement des pores, nous pouvons également envisager de placer les pores sur la couche de cuivre. La taille des plots est réduite.