Conception électronique - Description du processus de conception de PCB et de la production de cartes PCB

Analyse complète de la conception de PCB: un processus exhaustif de la préparation des informations à la vérification du câblage

Informations clés requises pour la conception de PCB:

Schéma: générer un document électronique détaillé avec une netlist précise.

Dimensions mécaniques: indiquez clairement l'orientation spécifique et l'identification directionnelle du dispositif de positionnement, ainsi que les zones spécifiques de restriction de hauteur.

Liste Bom: vérifier et vérifier les informations d'emballage de l'appareil sur le schéma.

Guide de câblage: détaille les exigences spécifiques pour un signal spécifique, ainsi que les normes de conception telles que l'impédance et le laminage.

Les principales étapes de la conception de PCB:

1. Prétraitement

Préparez la Bibliothèque de composants et les schémas: Comme le dit le proverbe, « pour bien travailler, vous devez d’abord tirer le meilleur parti de vos outils ». Pour fabriquer des cartes de haute qualité, il est nécessaire de bien dessiner en plus des principes de conception. Avant de commencer la conception de PCB, vous devez d'abord préparer la Bibliothèque de composants schématiques (Sch) et la Bibliothèque de composants PCB (une étape clé). Bibliothèques de composants il est possible de choisir celles que Protel apporte avec elle, mais il est souvent difficile d'en trouver une exacte et il est préférable de créer votre propre bibliothèque de composants en fonction des données dimensionnelles standard du périphérique sélectionné. En principe, une bibliothèque de composants PCB est d'abord créée, puis une bibliothèque de composants Sch est créée. Les exigences élevées de la Bibliothèque de composants PCB affectent directement l'installation de la carte; Les exigences de la Bibliothèque de composants Sch sont relativement laxistes, il est possible de définir une correspondance avec un composant PCB simplement en faisant attention à la définition de l'attribut pin. Dans le même temps, faites attention aux broches cachées dans la Bibliothèque standard. Après avoir terminé la conception schématique, vous pouvez commencer la conception de PCB.

Lorsque vous créez une galerie de principes, assurez - vous que les broches sont correctement connectées à la carte PCB de sortie / entrée et vérifiez soigneusement les fichiers de la bibliothèque.

2. Conception structurelle de PCB

En fonction de la taille de la carte déterminée et de divers positionnements mécaniques, dessinez le contour du PCB dans l'environnement de conception de PCB, placez les connecteurs, boutons / interrupteurs, tubes numériques, indicateurs, ports d'entrée / sortie, etc. nécessaires et définissez les trous de vis et les trous de montage en fonction des exigences de positionnement. Au cours de ce processus, les zones de câblage et les zones non câblées (par exemple, les zones non câblées autour des trous de vis) doivent être pleinement prises en compte et déterminées. Une attention particulière doit être accordée aux dimensions réelles des équipements (surface au sol et hauteur), à la position relative entre les équipements (dimensions de l'espace) et au niveau auquel les équipements sont placés afin d'assurer les performances électriques, la faisabilité et la commodité de la production et de l'installation des cartes. Sous réserve de s'assurer que les principes ci - dessus sont pris en compte, l'équipement peut être ajusté pour rendre la disposition plus soignée. Si des appareils similaires doivent être soigneusement placés dans la même direction, ne les mettez pas ensemble au hasard.

3. Disposition de PCB

Assurer la précision avant la mise en page du schéma est essentiel! Après avoir terminé le schéma, vous devez vérifier si le réseau électrique, le réseau de terre, etc. sont corrects.

La mise en page nécessite de prêter attention à la mise en place du niveau de l'équipement (en particulier des Inserts, etc.) et du placement de l'équipement (Insertion directe horizontale ou verticale) pour assurer la faisabilité et la commodité de l'installation.

Placez l'appareil sur la planche pour la disposition. À ce stade, si tous les préparatifs ci - dessus sont terminés, vous pouvez générer une nettable sur le schéma (conception - > créer une nettable), puis l'importer sur le PCB (conception - > charger le réseau). À ce stade, vous pouvez voir la pile complète d'appareils avec des connexions de pointe de ligne de vol entre les broches, puis la disposition de l'appareil.

La disposition doit suivre les principes suivants:

Déterminer le niveau de placement du dispositif: normalement, le dispositif SMD doit être placé du même côté et le dispositif enfichable doit être déterminé au cas par cas. Selon la Division raisonnable des performances électriques, il est généralement divisé en zone de circuit numérique (susceptible d'interférence, génération d'interférences), zone de circuit analogique (susceptible d'interférence), zone de conduite de puissance (source d'interférence). Placer les circuits ayant la même fonction le plus près possible et ajuster les composants pour assurer la connexion la plus simple possible; Dans le même temps, ajustez la position relative entre les blocs fonctionnels de sorte que la connexion la plus concise soit établie entre les blocs fonctionnels. Pour les équipements présentant des exigences de qualité élevées, il convient de tenir compte de leur emplacement d'installation et de leur résistance à l'installation; Les éléments générateurs de chaleur doivent être placés séparément des éléments sensibles à la température et des mesures de convection thermique doivent être envisagées si nécessaire. Un générateur d'horloge, tel qu'un cristal ou une horloge, doit être placé aussi près que possible de l'appareil qui utilise l'horloge. La disposition doit être équilibrée et clairsemée, en évitant la tête lourde ou unilatérale.

4. Câblage

Le câblage est la partie la plus critique de la conception de PCB et aura un impact direct sur les performances de votre PCB.

Dans le processus de conception de PCB, le câblage est généralement divisé en trois niveaux. Le premier est la connexion, qui est une exigence de base pour la conception de PCB. Si la ligne n'est pas posée et qu'il y a des lignes volantes partout, alors ce sera une planche non qualifiée et on peut dire que la conception n'a pas encore commencé. Le second est de répondre aux performances électriques, qui est un indicateur important de la conformité de la carte PCB. Une fois connecté, le câblage doit être soigneusement ajusté pour obtenir des performances électriques optimales tout en tenant compte de l'esthétique. Si le câblage, bien que correctement connecté, est encombré et coloré, alors même si les performances électriques sont bonnes, c'est une carte de mauvaise qualité aux yeux des autres. Cela entraîne des inconvénients importants pour les tests et la maintenance. Le câblage doit être propre et uniforme et ne doit pas être encombré. Ces objectifs doivent être atteints tout en assurant les performances électriques et en répondant aux autres exigences individuelles.

Le câblage doit suivre les principes suivants:

Normalement, les lignes d'alimentation et de terre doivent d'abord être câblées pour assurer les performances électriques de la carte. Dans ces conditions, essayez d'élargir la largeur du cordon d'alimentation et du fil de terre. La ligne de sol est plus large que la ligne d'alimentation. Leur relation est: terre > alimentation > ligne de signal. Habituellement, la largeur de la ligne de signal est de 0,2 ~ 0,3 mm, la largeur la plus mince peut être de 0,05 ~ 0,07 mm; Le cordon d'alimentation est généralement de 1,2 ~ 2,5 mm. Pour un circuit numérique PCB, une boucle peut être formée à l'aide d'une ligne de masse large pour former un réseau de masse (la masse d'un circuit analogique ne peut pas être utilisée de cette manière).

Lors du prétraitement de lignes exigeantes, telles que les lignes à haute fréquence, il faut éviter que les bords des entrées et des sorties soient parallèles et adjacents pour éviter les interférences par réflexion. Si nécessaire, un fil de terre peut être ajouté et les deux couches de câblage adjacentes doivent être perpendiculaires l'une à l'autre, car les câblages parallèles sont sujets à des couplages parasites. Le boîtier de l'oscillateur est mis à la terre, la ligne d'horloge doit être aussi courte que possible, ne soyez pas trop long à volonté. Sous le circuit oscillant de l'horloge et la section spéciale du circuit logique à grande vitesse, la surface de la terre doit être augmentée et aucune autre ligne de signal ne doit être parcourue pour que le champ électrique environnant tende vers zéro. Essayez d'utiliser une ligne de pliage à 45 ° et évitez d'utiliser une ligne de pliage à 90 ° pour réduire le rayonnement des signaux à haute fréquence (double arc possible pour les lignes exigeantes).

éviter les boucles sur toute ligne de signal et, si cela est inévitable, les boucles doivent être aussi petites que possible; Le nombre de pores dans la ligne de signal doit être aussi faible que possible. Les lignes critiques doivent être aussi courtes et épaisses que possible et protégées des deux côtés. Lors de la transmission de signaux sensibles et de signaux de champ sonore par des câbles plats, l'extraction doit être effectuée au moyen d'un « signal de mise à la terre». Des points de test sont réservés pour les signaux critiques des tests de mise en service, de production et de maintenance. Après avoir terminé le câblage schématique, le câblage doit être optimisé. Dans le même temps, après l'inspection initiale du réseau et l'inspection DRC correcte, la mise à la terre des zones non câblées et l'utilisation d'une grande couche de cuivre comme masse, connecter les zones inutilisées de la carte de circuit imprimé à la terre, ou faire une carte multicouche de sorte que l'alimentation électrique et La mise à la terre occupent chacune une couche.

5. Ajouter des larmes

Une larme est une connexion en forme de goutte entre un Plot et un fil ou entre un fil et un via de fil. Le but de la mise en place des larmes est d'éviter que les points de contact entre les Plots et les fils ou les Vias de fil et de plomb ne soient rompus lorsque la carte est soumise à des forces extérieures plus importantes. En outre, le réglage des larmes peut également rendre la carte PCB plus esthétique. Dans la conception de la carte de circuit imprimé, afin de rendre les Plots plus robustes et d'éviter les ruptures entre les Plots et les conducteurs dans la fabrication de la carte mécanique, un film de cuivre de bande de transition est généralement disposé entre les Plots et les conducteurs, dont la forme ressemble à celle d'une larme, D'où le nom commun de larme.

6. Inspection et vérification

Vérifiez d'abord la couche d'isolation, la couche supérieure, la couche inférieure, la sérigraphie de la couche supérieure et la sérigraphie de la couche inférieure. Ensuite, vérifiez les règles électriques: vérifiez les Vias (0 Vias n'est pas autorisé; largeur de ligne de frontière est de 0,8), la grille déconnectée, l'espacement minimum (10 mil) et les courts - circuits (chaque paramètre est analysé un par un). Vérifiez ensuite les lignes d'alimentation et de masse pour les interférences (le condensateur de filtrage doit être proche de la puce). Une fois la conception du PCB terminée, rechargez la netlist pour vérifier qu'elle n'a pas été modifiée et assurez - vous que la carte fonctionne correctement. Enfin, vérifiez le câblage de votre équipement de base pour assurer la précision.

La conception de PCB est au cœur de l'innovation dans les produits électroniques, l'optimisation continue du processus de conception et l'application de la technologie amélioreront considérablement la compétitivité des produits et mèneront l'industrie électronique vers de nouveaux sommets.