Progettazione PCB - Uscita di progettazione PCB e via costo

1. Design output

La progettazione della scheda PCB può essere prodotta su stampante o file di disegno leggero di uscita. La stampante può stampare il PCB in strati, il che è conveniente per i progettisti e i revisori per controllare; il file gerber viene consegnato al produttore della scheda per produrre la scheda stampata. L'output del file gerber è molto importante. È legato al successo o al fallimento di questo disegno. Quanto segue si concentrerà sulle questioni che richiedono attenzione quando si esce il file gerber.

a. Gli strati che devono essere in uscita sono strati di cablaggio (compresi gli strati di cablaggio superiore, inferiore e centrale), strati di potenza (compresi gli strati VCC e GND), strati di serigrafia (compresi gli schermi di seta superiori, schermi di seta inferiori), e strati di maschera di saldatura (comprese le maschere di saldatura superiore) e maschera di saldatura inferiore), e anche generare un file di perforazione (NC Drill).

b. Se il livello di alimentazione è impostato su Split/Mixed, quindi selezionare Routing nella voce Documento della finestra Aggiungi documento e prima di inviare il file gerber ogni volta, è necessario utilizzare Plane Connect di Pour Manager per versare rame sul diagramma PCB; Se è impostato su Piano CAM, selezionare Piano. Quando si imposta l'elemento Livello, aggiungere Layer25 e selezionare Pads e Viasc in Layer.25. Nella finestra di configurazione del dispositivo (premere Configurazione dispositivo), modificare il valore di Aperture su l99.

D. Quando si imposta il livello di ogni livello, selezionare il contorno della scheda.

E. Quando si imposta il livello del livello serigrafia, non selezionare Tipo di parte, selezionare contorno, testo e linea del livello superiore (livello inferiore) e del livello serigrafia.

F. Quando si imposta lo strato della maschera di saldatura, selezionare vias significa che nessuna maschera di saldatura viene aggiunta ai vias, e non selezionare vias significa mascheramento della saldatura, che dipende dalla situazione specifica.

G. Quando si generano file di perforazione, utilizzare le impostazioni predefinite di PowerPCB e non apportare modifiche.

H. Dopo che tutti i file gerber sono stati stampati, aprirli e stamparli con CAM350 e controllarli dal progettista e dal revisore secondo la lista di controllo PCB"

Via è uno dei componenti importanti del PCB multistrato. Il costo della perforazione di solito rappresenta dal 30% al 40% del costo di produzione del PCB. In poche parole, ogni foro sul PCB può essere chiamato via. Dal punto di vista funzionale, i vias possono essere suddivisi in due categorie: una viene utilizzata per i collegamenti elettrici tra strati; l'altro è utilizzato per il fissaggio o il posizionamento di dispositivi. In termini di processo, questi vias sono generalmente divisi in tre categorie, vale a dire vias ciechi, vias sepolti e vias attraverso. I vias ciechi si trovano sulla superficie superiore e inferiore del circuito stampato e hanno una certa profondità. Sono utilizzati per collegare la linea superficiale e la linea interna sottostante. La profondità del foro di solito non supera un certo rapporto (apertura). Foro sepolto si riferisce al foro di collegamento situato nello strato interno del circuito stampato, che non si estende alla superficie del circuito stampato. I due tipi di fori sopra menzionati sono situati nello strato interno del circuito stampato e sono completati da un processo di formatura del foro passante prima della laminazione e diversi strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione del via. Il terzo tipo è chiamato un foro passante, che penetra l'intero circuito stampato e può essere utilizzato per l'interconnessione interna o come foro di posizionamento di montaggio del componente. Poiché il foro passante è più facile da implementare nel processo e il costo è inferiore, la maggior parte dei circuiti stampati lo utilizza invece degli altri due tipi di fori passanti. I seguenti fori, se non diversamente specificato, sono considerati fori passanti.

Dal punto di vista progettuale, una via è composta principalmente da due parti: una è il foro del trapano nel mezzo e l'altra è l'area del pad intorno al trapano. La dimensione di queste due parti determina la dimensione della via. . Ovviamente, nel design PCB ad alta velocità e ad alta densità, i progettisti sperano sempre che più piccolo è il foro passante, meglio è, in modo che possa essere lasciato più spazio di cablaggio sulla scheda. Inoltre, più piccolo è il foro via, maggiore è la sua capacità parassitaria. Piccolo, più adatto per circuiti ad alta velocità. Tuttavia, la riduzione della dimensione del foro comporta anche un aumento dei costi e le dimensioni dei vias non possono essere ridotte indefinitamente. È limitato da tecnologie di processo come foratura e galvanizzazione: più piccolo è il foro, più tempo ci vuole per perforare. Più a lungo, più facile è deviare dalla posizione centrale; e quando la profondità del foro supera 6 volte il diametro del foro forato, è impossibile garantire che la parete del foro possa essere placcata uniformemente con rame. Ad esempio, lo spessore (attraverso la profondità del foro) di una normale scheda PCB a 6 strati è di circa 50Mil, quindi il diametro minimo di perforazione che i produttori di PCB possono fornire può raggiungere solo 8Mil.

In secondo luogo, la capacità parassitaria della via

La via stessa ha una capacità parassitaria al suolo. Se è noto che il diametro del foro di isolamento sullo strato di terra della via è D2, il diametro del pad via è D1, lo spessore della scheda PCB è T e il Changshu dielettrico del substrato è ε, quindi la capacità parassitaria della via è approssimativamente:

C=1,41εTD1/(D2-D1)

L'effetto principale della capacità parassitaria del foro via sul circuito è quello di estendere il tempo di salita del segnale e ridurre la velocità del circuito. Ad esempio, per una scheda PCB con uno spessore di 50Mil, se il diametro interno è 10Mil, il diametro del pad è 20Mil Per la via, la distanza tra il pad e l'area di rame macinato è 30Mil, quindi possiamo utilizzare il valore approssimativo della formula di cui sopra per calcolare la capacità parassitaria del via:

C=1.41x4.4x0.05x0.02/(0.032-0.020)=0.517pF, il cambiamento nel tempo di salita causato da questa parte della capacità è:

T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps. Si può vedere da questi valori che anche se l'effetto del ritardo di risalita causato dalla capacità parassitaria di una singola via non è evidente, se la via viene utilizzata più volte nella traccia per passare tra i livelli, il progettista dovrebbe comunque considerare attentamente.

3. Induttanza parassitica dei vias

Allo stesso modo, ci sono capacità parassitarie in vias e induttanze parassitarie. Nella progettazione di circuiti digitali ad alta velocità, il danno causato dalle induttanze parassitarie dei vias è spesso maggiore dell'impatto della capacità parassitaria. La sua induttanza di serie parassitaria indebolirà il contributo del condensatore bypass e indebolirà l'effetto filtrante dell'intero sistema di alimentazione. Possiamo semplicemente calcolare l'induttanza parassitaria di una via con la seguente formula:

L=5.08h[1n(4h/d)+1] dove L si riferisce all'induttanza della via, h è la lunghezza della via e d è il diametro del foro centrale. Si può vedere dalla formula che il diametro della via ha una piccola influenza sull'induttanza e la lunghezza della via ha la maggiore influenza sull'induttanza. Sempre usando l'esempio precedente, l'induttanza della via può essere calcolata come:

L-5.08x0.050[1n(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Se il tempo di salita del segnale è 1ns, allora la sua impedenza equivalente è: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Tale impedenza non può più essere ignorata quando passano le correnti ad alta frequenza. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata al fatto che il condensatore bypass deve passare attraverso due vie quando si collega il piano di potenza e il piano di terra, in modo che l'induttanza parassitaria delle vie aumenterà esponenzialmente.

Quattro, tramite progettazione in PCB ad alta velocità

Attraverso l'analisi di cui sopra delle caratteristiche parassitarie dei vias, possiamo vedere che nella progettazione PCB ad alta velocità, vias apparentemente semplici spesso portano grandi effetti negativi alla progettazione del circuito. Al fine di ridurre gli effetti avversi causati dagli effetti parassitari dei vias, nel disegno si possono fare quanto segue:

1. considerando sia il costo che la qualità del segnale, selezionare una dimensione ragionevole tramite dimensione. Ad esempio, per il design PCB del modulo di memoria a 6-10 strati, è meglio utilizzare 10/20Mil (forato / pad). Per alcune schede ad alta densità di piccole dimensioni, puoi anche provare a utilizzare 8/18Mil. buco. Nelle attuali condizioni tecniche, è difficile utilizzare vias più piccoli. Per via di alimentazione o messa a terra, è possibile prendere in considerazione l'utilizzo di una dimensione più grande per ridurre l'impedenza.

2. Le due formule discusse sopra possono essere concluse che l'uso di un PCB più sottile è vantaggioso per ridurre i due parametri parassitari della via.

3. Cercate di non cambiare gli strati delle tracce del segnale sulla scheda PCB, vale a dire, cercate di non utilizzare vias inutili.

4. Il potere e i perni di terra dovrebbero essere forati nelle vicinanze. Più breve è il cavo tra via e pin, meglio è, perché aumenteranno l'induttanza. Allo stesso tempo, i cavi di potenza e terra dovrebbero essere il più spessi possibile per ridurre l'impedenza.

5. Posizionare alcuni vias a terra vicino ai vias del cambio dello strato di segnale per fornire il loop più vicino per il segnale. È anche possibile posizionare un gran numero di vias di terra sulla scheda PCB. Naturalmente, il design deve essere flessibile. Il modello via discusso in precedenza è il caso in cui ci sono pad su ogni strato. A volte, possiamo ridurre o persino rimuovere i pad di alcuni strati. Soprattutto quando la densità dei vias è molto alta, può portare alla formazione di una scanalatura rotta che separa il loop nello strato di rame. Per risolvere questo problema, oltre a spostare la posizione della via, possiamo anche considerare di posizionare la via sullo strato di rame. La dimensione del tampone è ridotta.