Technologie PCB - Conseils de conception et points clés sur la façon de réaliser un câblage automatique efficace pour 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 mise en page PCB élevé 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 de PCB sont de plus en plus courts, l'espace de la carte est de plus en plus petit, la densité des dispositifs est de plus en plus élevée, les règles de mise en page extrêmement strictes et les composants de grande taille rendent le travail des concepteurs 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 logiciels populaires EDA Tools sur le marché, mais ils sont tous les mêmes, à l'exception de la terminologie utilisée et de l'emplacement des touches de fonction. Comment utiliser ces outils pour mieux implémenter la conception de PCB? Une analyse minutieuse de la conception et une configuration minutieuse du logiciel de l'outil rendront la conception plus conforme avant de commencer le câblage. Voici le processus de conception général et les étapes.

Déterminer le nombre de couches du PCB

Les dimensions de la carte et le nombre de couches de câblage doivent être déterminés au stade initial de la conception. Si la conception nécessite l'utilisation d'éléments BGA (High Density Ball Grid Array), le nombre minimum de couches de câblage nécessaires pour le câblage de ces dispositifs 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 de la carte 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 moins le nombre de couches d'une carte de circuit imprimé était élevé, moins le coût était élevé, mais il existe de nombreux autres facteurs qui influent sur le coût de fabrication d'une carte de circuit imprimé. Ces dernières années, les différences de coûts entre les panneaux multicouches ont été considérablement réduites. Il est préférable d'utiliser plus de couches de circuit au début de la conception et de répartir uniformément le cuivre afin d'éviter d'être obligé d'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.

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 particulières doivent être classées. 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 Vias, le parallélisme, l'influence mutuelle entre les lignes de signal et la limitation du nombre de 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 un câblage réussi.

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, le circuit peut être optimisé de manière appropriée, ce qui facilite le câblage automatique. Les règles et contraintes définies affecteront la conception de la disposition.

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 la disposition, les couches de lignes de signal permettent aux outils de câblage de terminer le câblage comme prévu par le concepteur.

Conception de ventilateur

Au cours de la phase de conception de l'éventaillement, afin que l'outil de câblage automatique puisse connecter les broches des composants, chaque broche du dispositif monté en surface doit avoir au moins un trou traversant, de sorte que la carte peut être connectée en couches internes, testée en ligne (ICT) et retraitée lorsque plus de connexions sont nécessaires.

Pour maximiser l'efficacité de l'outil de câblage automatique, il est essentiel d'utiliser la plus grande taille de trou traversant et de 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 d'un test en ligne de circuit peut être effectuée à un stade précoce de la conception et réalisée plus tard dans le processus de production. Le type d'évent de via 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 du condensateur de filtrage, les Vias doivent être placés aussi près que 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 via à utiliser, de sorte que la relation entre le via et l'inductance de la broche doit être prise en compte et prioriser les spécifications du via.

Routage et traitement artificiels des signaux clés

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 l'outil de câblage automatique à effectuer le travail de câblage. En câblant manuellement les réseaux sélectionnés et en les fixant, comme illustré sur les figures 2a et 2B, il est possible de former un chemin qui peut être suivi lors du câblage automatique.

Quel que soit le nombre de signaux critiques, ceux - ci doivent d'abord être routés manuellement ou en combinaison avec un outil de routage automatique. Les signaux critiques doivent souvent être soigneusement conçus pour atteindre les performances requises. Une fois le câblage terminé, le personnel d'ingénierie concerné vérifiera le câblage du signal. Ce processus est relativement facile. Une fois que vous avez vérifié la conformité, fixez ces lignes et commencez à Router automatiquement les signaux restants.

L'apparence du circuit imprimé

Les conceptions précédentes avaient tendance à se concentrer sur les effets visuels de la carte, mais elles sont maintenant différentes. La carte conçue automatiquement n'est pas aussi belle que la conception manuelle, mais les caractéristiques électroniques peuvent répondre aux exigences spécifiées et les performances complètes de la conception sont garanties.

Câblage automatique

Le câblage des signaux critiques nécessite de prendre en compte le contrôle de certains paramètres électriques pendant le câblage, tels que l'inductance de distribution réduite et la Cem, entre autres. Le câblage des autres signaux est similaire. Tous les fournisseurs EDA fourniront des moyens de contrôler ces paramètres. Après avoir compris les paramètres d'entrée de l'outil de câblage automatique et leur impact 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 Vias utilisés pour un signal donné, l'outil de câblage peut automatiser le câblage en fonction des idées de conception de l'Ingénieur. Si le nombre de couches et le nombre de Vias utilisés par l'outil de câblage automatique ne sont pas limités, chaque couche sera utilisée dans le processus de câblage automatique et de nombreux Vias seront générés.

Après avoir défini la contrainte et appliqué la règle créée, le routage automatique atteindra un résultat similaire à celui attendu. Bien sûr, certains travaux de tri peuvent être nécessaires et il est nécessaire d'assurer un espace pour d'autres signaux et le câblage réseau. Après avoir terminé une partie de la conception, fixez - la pour éviter qu'elle ne soit affectée par le processus de câblage ultérieur.

Utilisez les mêmes étapes pour acheminer le reste des signaux. Le nombre de câblages dépend de la complexité du circuit et du nombre de règles générales que vous définissez. Une fois chaque type de signal terminé, les contraintes sur le câblage réseau restant seront réduites. Mais avec cela vient un grand nombre de câblages de signaux qui nécessitent une intervention humaine. Les outils de câblage automatique d'aujourd'hui sont si puissants qu'ils peuvent généralement effectuer 100% du câblage. Cependant, lorsque l'outil de câblage automatique ne fait pas tout le câblage du signal, le reste du signal doit être câblé manuellement.

Les points de conception du câblage automatique comprennent:

1. Changez légèrement les réglages et essayez divers câblage de ligne;

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

3. Laissez l'outil de câblage gérer ces réseaux par défaut au besoin;

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

Arrangement de câblage

Si vous utilisez un logiciel EDA Tool qui peut répertorier les longueurs de câblage des signaux, vérifiez ces données et vous constaterez peut - être que certains signaux moins contraignants ont de longues longueurs de câblage. Ce problème est relativement facile à traiter et peut raccourcir la longueur de câblage du signal et réduire le nombre de Vias en le modifiant manuellement. Pendant le processus de finition, vous devez déterminer quels câblages sont raisonnables et lesquels ne le sont pas. Tout comme la conception de câblage manuel, la conception de câblage automatique peut également être classée et modifiée au cours du processus d'inspection.