Notizie PCB - Lo sviluppo della tecnologia di layout PCB

Lo sviluppo della tecnologia di layout PCB

Nei primi strumenti di progettazione dei circuiti stampati, c'erano software di layout speciale per il layout e software di cablaggio speciale per il cablaggio. Con l'applicazione di singoli chip ad alta densità, connettori ad alta densità, tecnologia integrata microvia e schede 3D nella progettazione di circuiti stampati per l'imballaggio della griglia a sfera, layout e cablaggio sono diventati sempre più integrati e sono diventati una parte importante del processo di progettazione. componente .

Le tecnologie software come il layout automatico e il cablaggio ad angolo libero sono gradualmente diventate metodi importanti per risolvere problemi così altamente integrati. Utilizzando tale software, i circuiti stampati fabbricabili possono essere progettati entro un arco di tempo specificato. Nella situazione attuale in cui il time to market dei prodotti è sempre più breve, il cablaggio manuale richiede molto tempo e prematuro. Pertanto, gli strumenti di posizionamento e percorso devono ora avere una funzione di instradamento automatico per rispondere rapidamente alle esigenze del mercato per la progettazione del prodotto.

Gli strumenti 3D sono utilizzati per il layout e il routing di tavole irregolari e sagomate che sono sempre più utilizzati. Ad esempio, l'ultimo strumento Freedom di Zuken utilizza un modello di piastra base tridimensionale per eseguire la disposizione spaziale dei componenti, seguito da un cablaggio bidimensionale.

In futuro, i metodi di progettazione come l'utilizzo di coppie differenziali ombreggiate su due livelli diversi diventeranno sempre più importanti, gli strumenti di routing devono essere in grado di gestire questo progetto e le frequenze di segnale continueranno ad aumentare.

Ci sono anche strumenti che integrano strumenti di posizionamento e routing con strumenti di simulazione avanzati per prototipi virtuali, come lo strumento Hot Stage di Zukenâ, in modo che i problemi di routing possano essere presi in considerazione anche durante i prototipi virtuali.

Ora, la tecnologia di cablaggio automatico è diventata estremamente popolare. Crediamo che le nuove tecnologie software come il routing ad angolo libero, il layout automatico e il layout 3D diventeranno anche gli strumenti di progettazione quotidiana dei progettisti di schede come la tecnologia di routing automatico. I progettisti possono utilizzare questi nuovi strumenti per risolvere nuovi tipi di microvie e sistemi integrati monolitici ad alta densità. Problemi tecnici hardware.

Cablaggio ad angolo libero

Poiché sempre più funzioni sono integrate su un dispositivo monolitico, anche il numero di pin di uscita è notevolmente aumentato, ma la dimensione del pacchetto non è stata ampliata di conseguenza. Pertanto, insieme alle limitazioni della spaziatura dei pin e dei fattori di impedenza, tali dispositivi devono utilizzare larghezze di linea più sottili. Allo stesso tempo, la riduzione complessiva delle dimensioni del prodotto significa anche che lo spazio per la disposizione e il cablaggio è stato notevolmente ridotto. In alcuni prodotti di consumo, le dimensioni del backplane sono quasi le stesse delle dimensioni del dispositivo su di esso e i componenti occupano fino all'80% dell'area della scheda.

I perni di alcuni componenti ad alta densità sono sfalsati e il routing automatico non può essere eseguito nemmeno con un utensile con una funzione di routing a 45°. Sebbene lo strumento di cablaggio a 45° possa eseguire un'elaborazione perfetta su determinati segmenti di linea che sono esattamente 45°, lo strumento di cablaggio ad angolo libero ha una maggiore flessibilità e può massimizzare la densità di cablaggio.

La funzione pull-tight consente di accorciare automaticamente ogni nodo dopo il cablaggio per soddisfare i requisiti di spazio. Può ridurre notevolmente il ritardo del segnale, riducendo al contempo il numero di percorsi paralleli, aiutando ad evitare il crosstalk.

Anche se il design ad angolo libero è fabbricabile e ha buone prestazioni, questo design farà sembrare la scheda madre meno bella del design precedente. Dopo il time to market, il design della scheda madre potrebbe non essere più un'opera d'arte.

Dispositivi ad alta densità

Gli ultimi sistemi ad alta densità su chip sono confezionati in BGA o COB e il passo del pin diminuisce giorno dopo giorno. Il campo della palla è stato basso fino a 1mm e continuerà a diminuire, rendendo impossibile che le linee di segnale del pacchetto vengano condotte utilizzando strumenti di cablaggio tradizionali. Attualmente ci sono due modi per risolvere questo problema: uno è quello di condurre la linea di segnale dallo strato inferiore attraverso il foro sotto la palla; L'altro è quello di trovare un canale di piombo nella griglia a sfera utilizzando cavi molto fini e cavi ad angolo libero. Per tali dispositivi ad alta densità, è possibile utilizzare cavi solo con larghezza e spazio estremamente ridotti. Solo in questo modo si può garantire un tasso di rendimento più elevato. La moderna tecnologia di cablaggio richiede anche che questi vincoli vengano applicati automaticamente.

Il metodo di cablaggio libero può ridurre il numero di strati di cablaggio e ridurre i costi del prodotto. Ciò significa anche che, a condizione dello stesso costo, alcuni aerei di terra e aerei di potenza possono essere aggiunti per migliorare l'integrità del segnale e le prestazioni EMC.

Tecnologia di progettazione di circuiti stampati di nuova generazione

L'applicazione della tecnologia microporosa di incisione al plasma nelle schede multistrato, in particolare nei telefoni cellulari e negli elettrodomestici, ha notevolmente cambiato i requisiti per gli strumenti di layout. Utilizzando l'incisione al plasma per aggiungere un nuovo foro nella larghezza del percorso non aumenterà la piastra inferiore stessa o il costo di produzione, perché per l'incisione al plasma, il costo di fare mille fori è basso quanto il costo di fare un foro (questo è lo stesso del laser Il metodo di perforazione è molto diverso).

Ciò richiede che lo strumento di cablaggio abbia una maggiore flessibilità. Deve essere in grado di applicare vincoli diversi ed essere in grado di adattarsi alle esigenze di diverse microvie e tecniche di costruzione.

L'aumento della densità dei componenti ha anche avuto una certa influenza sulla progettazione del layout. Gli utensili per il posizionamento e l'instradamento presuppongono sempre che ci sia spazio sufficiente sulla scheda per il raccoglitore e la macchina per il posizionamento di componenti per il montaggio superficiale senza intaccare i componenti già presenti sulla scheda. Ma il posizionamento sequenziale dei componenti causerà un problema tale che ogni volta che un nuovo componente viene posizionato, la posizione migliore di ogni componente sulla scheda cambierà.

Questo è il motivo per cui il processo di progettazione del layout è basso in automazione e alto in intervento manuale. Sebbene gli attuali strumenti di layout non abbiano restrizioni sul numero di componenti nel layout sequenziale, alcuni ingegneri ritengono che gli strumenti di layout siano effettivamente limitati quando vengono utilizzati nel layout sequenziale. Questo limite è di circa 500 componenti. Alcuni ingegneri pensano che quando vengono posizionati fino a 4.000 componenti su una scheda, sorgerà un grosso problema.

Vincoli di progettazione

Grazie alla considerazione della compatibilità elettromagnetica (EMC) e dei fattori di progettazione ad alta densità come interferenza elettromagnetica, crosstalk, ritardo del segnale e cablaggio differenziale a coppie, i vincoli di posizionamento e routing aumentano ogni anno. Ad esempio, qualche anno fa, un circuito stampato tipico aveva bisogno solo di 6 coppie differenziali per il cablaggio, ma ora ha bisogno di 600 paia. È impossibile realizzare queste 600 paia di cavi solo tramite cablaggio manuale in un certo periodo di tempo, quindi gli strumenti automatici di cablaggio sono indispensabili.

Anche se rispetto a pochi anni fa, il numero di nodi (netti) nella progettazione odierna non è cambiato molto, ma la complessità del chip di silicio è aumentata, ma la proporzione di nodi importanti nella progettazione è notevolmente aumentata. Naturalmente, per alcuni nodi particolarmente importanti, sono necessari strumenti di posizionamento e percorso per essere in grado di distinguerli, ma non c'è bisogno di limitare ogni pin o nodo. ipcb è un produttore di PCB di alta precisione e di alta qualità, come: PCB isola 370hr, PCB ad alta frequenza, PCB ad alta velocità, substrato ic, scheda di prova ic, PCB di impedenza, PCB HDI, PCB Rigid-Flex, PCB cieco sepolto, PCB avanzato, PCB a microonde, PCB telfon e altri ipcb sono buoni nella produzione di PCB.