Technologie PCB - Conseils de conception et points clés pour la planification, la mise en page et le câblage de PCB

Bien que les outils EDA actuels soient très puissants, avec des exigences de taille de PCB de plus en plus petites et des densités de dispositifs de plus en plus élevées, la conception de PCB n'est pas moins difficile. Comment atteindre un taux de configuration élevé de PCB et réduire le temps de conception? Cet article décrit les conseils de conception et les points clés de la planification, de la mise en page et du câblage des PCB. Maintenant, les temps de conception des PCB sont de plus en plus courts, l'espace sur la carte est de plus en plus petit, la densité des dispositifs est de plus en plus élevée et les exigences en matière de règles de mise en page sont de plus en plus élevées. Les éléments de grande taille rendent le travail des concepteurs de plus en plus difficile. Pour résoudre les problèmes de conception et accélérer le lancement de leurs produits, de nombreux fabricants préfèrent désormais utiliser des outils EDA dédiés pour la conception de PCB. Cependant, les outils EDA dédiés n’ont pas produit les résultats idéaux et n’ont pas atteint un taux de déploiement de 100%, ce qui est très déroutant. Il faut souvent beaucoup de temps pour faire le reste.

Il existe de nombreux outils et logiciels EDA populaires sur le marché, mais ils sont tous les mêmes, sauf que la terminologie et l'emplacement des touches de fonction diffèrent. Comment utiliser ces outils pour mieux implémenter la conception de PCB? Faites une analyse minutieuse de la conception avant de commencer le câblage, et la configuration minutieuse du logiciel de l'outil rendra la conception plus conforme. Voici le processus général de conception et les étapes à suivre.

1. Déterminer le nombre de couches du PCB

Les dimensions de la carte et le nombre de couches de câblage doivent être déterminés au début de la conception. Si la conception nécessite l'utilisation de composants BGA (High Density Ball Grid Array), le nombre minimum de couches de câblage nécessaires pour câbler ces appareils doit être pris en compte. Le nombre de couches de câblage et la méthode d'empilement affecteront directement le câblage et l'impédance de la ligne imprimée. Les dimensions des plaques aident à déterminer la méthode d'empilage et la largeur de la ligne d'impression pour obtenir l'effet de conception souhaité.

Pendant des années, on a supposé que plus le nombre de couches d'une carte de circuit imprimé était faible, moins le coût était élevé, mais il existe de nombreux autres facteurs qui peuvent influer sur le coût de fabrication d'une carte de circuit imprimé. Ces dernières années, la différence de coût entre les panneaux multicouches a été considérablement réduite. Il est préférable d'utiliser plus de couches de circuit et de répartir uniformément le cuivre au début de la conception pour éviter de devoir ajouter de nouvelles couches en constatant qu'un petit nombre de signaux ne respectent pas les règles et les exigences spatiales définies avant la fin de la conception. Une planification minutieuse avant la conception réduira de nombreux problèmes de câblage.

2 Règles et limites de conception

L'outil de câblage automatique lui - même ne sait pas quoi faire. Pour effectuer la tâche de câblage, l'outil de câblage doit fonctionner avec les bonnes règles et restrictions. Différentes lignes de signal ont différentes exigences de câblage. Toutes les lignes de signal avec des exigences spéciales doivent être classées et les différentes classifications de conception sont différentes. Chaque catégorie de signal devrait avoir une priorité, et plus la priorité est élevée, plus les règles seront strictes. Ces règles concernent la largeur des lignes d'impression, le nombre maximal de pores, le parallélisme, l'influence mutuelle entre les lignes de signal et la limitation des couches. Ces règles ont un impact important sur les performances des outils de câblage. Un examen attentif des exigences de conception est une étape importante vers le succès du câblage.

3. Disposition des composants

Afin d'optimiser le processus d'assemblage, les règles de conception de fabricabilité (DFM) imposent des limites sur la disposition des composants. Si le Département d'assemblage permet le déplacement des composants, une optimisation appropriée du circuit peut être effectuée, ce qui facilite le câblage automatique. Les règles et contraintes définies affecteront la conception de la mise en page.

Les canaux de câblage et les zones de perçage doivent être pris en compte lors de la disposition. Ces chemins et zones sont évidents pour le concepteur, mais l'outil de câblage automatique ne prend en compte qu'un seul signal à la fois. En définissant les contraintes de câblage et en définissant les couches de la ligne de signal, l'outil de câblage peut terminer le câblage comme le concepteur l'imagine.

4. Conception de ventilateur

Lors de la phase de conception de l'éventaillement, afin que l'outil de câblage automatique puisse connecter les broches du composant, chaque broche de l'appareil monté en surface doit avoir au moins un trou de travers, de sorte que lorsque plus de connexions sont nécessaires, la carte peut être une connexion interne hiérarchique, un test en ligne (ICT) et un retraitement du circuit.

Pour maximiser l'efficacité de l'outil de câblage automatique, il est essentiel d'utiliser la plus grande taille de perçage et la plus grande ligne d'impression possible, avec un intervalle idéal de 50 mil. Utilisez un type de trou de passage qui maximise le nombre de chemins de routage. Lors de la conception de l'évent, il est nécessaire de prendre en compte la question du test en ligne du circuit. Les pinces de test peuvent être coûteuses et sont généralement commandées lorsque la production complète est imminente. Si vous ne pensez qu'à ajouter des nœuds pour atteindre une testabilité à 100%, il est trop tard.

Après mûre réflexion et prédiction, la conception du test en ligne du circuit peut être effectuée tôt dans la conception et réalisée plus tard dans le processus de production. Le type d'évent sur - trou est déterminé en fonction du chemin de câblage et du test en ligne du circuit. L'alimentation et la mise à la terre affectent également le câblage et la conception de l'évent. Afin de réduire la réactance inductive générée par les fils de connexion des condensateurs filtrés, les trous de perçage doivent être situés le plus près possible des broches du dispositif monté en surface et un câblage manuel peut être utilisé si nécessaire. Cela peut affecter le chemin de câblage initialement envisagé et peut même vous amener à reconsidérer le type de perçage à utiliser, de sorte que la relation entre le perçage et l'inductance de la broche doit être prise en compte et la priorité doit être donnée aux spécifications de perçage.

5. Câblage manuel et traitement du signal clé

Bien que cet article traite principalement du câblage automatique, le câblage manuel est un processus important pour la conception de cartes de circuits imprimés maintenant et à l'avenir. L'utilisation du câblage manuel aide les outils de câblage automatiques à effectuer le câblage. En routant manuellement et en fixant le réseau sélectionné (net), il est possible de former des chemins utilisables pour le routage automatique.

6. Câblage automatique

Le câblage des signaux critiques nécessite de prendre en compte le contrôle de certains paramètres électriques pendant le câblage, tels que la réduction de l'inductance distribuée et de la Cem, etc. le câblage d'autres signaux est similaire. Tous les fournisseurs EDA offrent un moyen de contrôler ces paramètres. Après avoir compris les paramètres d'entrée de l'outil de câblage automatique et l'impact des paramètres d'entrée sur le câblage, la qualité du câblage automatique peut être garantie dans une certaine mesure.

Le Routage automatique des signaux doit utiliser des règles générales. En définissant des zones de câblage restreintes et interdites pour limiter les couches utilisées et le nombre de pores utilisés pour un signal donné, l'outil de câblage peut automatiser le câblage en fonction de la pensée de conception de l'Ingénieur. Si le nombre de couches utilisées par l'outil de câblage automatique et le nombre de perçages ne sont pas limités, chaque couche sera utilisée pendant le câblage automatique et de nombreux perçages seront générés.

7. Les points de conception du câblage automatique comprennent:

7.1 modifiez légèrement les paramètres et essayez différents câblages d'itinéraire;

7.2 gardez les règles de base inchangées, essayez différentes couches de câblage, différentes largeurs de lignes d'impression et d'espacement, différentes largeurs de lignes et différents types de pores, tels que des trous borgnes, des trous enterrés, etc., et observez comment ces facteurs affectent les résultats de conception;

7.3 laisser les outils de câblage gérer ces réseaux par défaut au besoin;

7.4 moins le signal est important, plus la liberté de câblage de l'outil de câblage automatique est grande.

8. Apparence de la carte

Les conceptions de PCB précédentes avaient tendance à se concentrer sur les effets visuels de la carte, mais elles sont maintenant différentes. Les cartes conçues automatiquement ne sont pas aussi esthétiques que celles conçues manuellement, mais les caractéristiques électroniques peuvent répondre aux exigences spécifiées et garantir la performance complète de la conception.