Notizie PCB - A quali fattori occorre prestare attenzione nel processo di valutazione del PCB

Per gli articoli sulla tecnologia PCB, l'autore può elaborare le sfide affrontate dagli ingegneri di progettazione PCB negli ultimi tempi, perché questo è diventato un aspetto indispensabile per valutare la progettazione PCB. Nell'articolo, puoi discutere come affrontare queste sfide e potenziali soluzioni; Quando si risolvono problemi di valutazione del progetto PCB, l'autore può utilizzare il pacchetto software di valutazione PCB di Mentor come esempio.

Come ricercatore, quello che considero è come integrare le ultime tecnologie avanzate nel prodotto. Queste tecnologie avanzate possono essere incorporate in eccellenti funzioni di prodotto, ma anche nella riduzione dei costi del prodotto. La difficoltà risiede nel modo in cui applicare efficacemente queste tecnologie ai prodotti. Ci sono molti fattori da considerare. Il time to market è uno dei fattori più importanti e ci sono molte decisioni intorno al time to market che vengono costantemente aggiornate. Ci sono una vasta gamma di fattori che devono essere presi in considerazione, tra cui le funzioni del prodotto, la progettazione e l'implementazione del PCB, il test del prodotto e se l'interferenza elettromagnetica (EMI) soddisfa i requisiti. È possibile ridurre la ripetizione della progettazione PCB, ma dipende dal completamento del lavoro precedente. La maggior parte del tempo, è più facile trovare problemi nelle fasi successive della progettazione del PCB del prodotto ed è più doloroso apportare modifiche ai problemi riscontrati. Tuttavia, sebbene molte persone conoscano questa regola generale, la situazione attuale è un altro scenario, cioè, molte aziende sanno che è importante avere un software di progettazione PCB altamente integrato, ma questa idea è spesso compromessa da prezzi elevati. Questo articolo spiegherà le sfide affrontate dalla progettazione PCB e quali fattori dovrebbero essere presi in considerazione quando si valuta uno strumento di progettazione PCB come progettista PCB.

I seguenti sono i fattori che i progettisti di PCB devono considerare e influenzeranno la loro decisione:

1. Funzione del prodotto

A. Funzioni di base che coprono i requisiti di base, tra cui:

A. Interazione tra schema e layout PCB

B. Funzioni di cablaggio quali cablaggio automatico fan-out, push-pull, ecc., e capacità di cablaggio basate sui vincoli delle regole di progettazione PCB

C. Controllo preciso della RDC

B. La capacità di aggiornare le funzioni del prodotto quando l'azienda è impegnata in una progettazione PCB più complessa

A. Interfaccia HDI (High Density Interconnect)

B. Progettazione flessibile del PCB

C. Componenti passivi incorporati

D. Progettazione PCB a radiofrequenza (RF)

E. Generazione automatica degli script

F. Posizionamento topologico e instradamento

G. Fabbricabilità (DFF), Testabilità (DFT), Fabbricabilità (DFM), ecc.

C. I prodotti aggiuntivi possono eseguire la simulazione analogica, la simulazione digitale, la simulazione del segnale misto analogico-digitale, la simulazione del segnale ad alta velocità e la simulazione RF

D. Avere una libreria di componenti centrale che è facile da creare e gestire

2. Un buon partner che è tecnicamente nella leadership del settore e dedica più sforzo rispetto ad altri produttori, può aiutarvi a progettare prodotti PCB con la massima efficienza e tecnologia leader nel più breve tempo

3. Il prezzo dovrebbe essere la considerazione più importante tra i fattori di cui sopra. Ciò che ha bisogno di maggiore attenzione è il tasso di rendimento degli investimenti!

Ci sono molti fattori da considerare nella valutazione PCB. Il tipo di strumenti di sviluppo che i progettisti di PCB stanno cercando dipende dalla complessità del lavoro di progettazione PCB in cui sono impegnati. Poiché il sistema sta diventando sempre più complesso, il controllo del cablaggio fisico e del posizionamento dei componenti elettrici si è sviluppato a una gamma molto ampia, di modo che è necessario impostare vincoli per il percorso critico nel processo di progettazione PCB. Tuttavia, troppi vincoli di progettazione PCB hanno limitato la flessibilità della progettazione PCB. I progettisti di PCB devono avere una buona comprensione del loro design PCB e delle sue regole, in modo da sapere quando utilizzare queste regole.

Un tipico design PCB di sistema integrato dalla parte anteriore alla parte posteriore. Inizia con la definizione del progetto PCB (input schematico), che è strettamente integrata con la modifica dei vincoli. Nella modifica dei vincoli, i progettisti di PCB possono definire sia vincoli fisici che vincoli elettrici. I vincoli elettrici saranno analizzati prima e dopo il layout del simulatore di unità di verifica della rete. Dai un'occhiata più da vicino alla definizione di progettazione PCB, è anche collegato con l'integrazione FPGA / PCB. Lo scopo dell'integrazione FPGA / PCB è quello di fornire integrazione bidirezionale, gestione dei dati e la capacità di eseguire progettazione PCB collaborativa tra FPGA e PCB.

Nella fase di layout, le stesse regole di vincolo per la realizzazione fisica vengono inserite durante la definizione di progettazione PCB. Ciò riduce la probabilità di errori nel processo da file a layout. Lo scambio dei pin, lo scambio del gate logico e persino lo scambio del gruppo di interfaccia input-output (IO_Bank) devono tornare alla fase di definizione del progetto PCB per gli aggiornamenti, in modo che il design PCB di ogni collegamento sia sincronizzato.

Durante la valutazione, i progettisti di PCB devono chiedersi: Quali standard sono critici per loro?

Diamo un'occhiata ad alcune tendenze che costringono i progettisti di PCB a riesaminare le caratteristiche dei loro strumenti di sviluppo esistenti e iniziare ad ordinare alcune nuove funzionalità:

1.HDI

"L'aumento della complessità dei semiconduttori e la quantità totale di porte logiche ha richiesto circuiti integrati per avere più pin e più pitch pin più fini. È comune progettare più di 2000 pin su un dispositivo BGA con un passo pin di 1mm, per non parlare di disporre 296 pin su un dispositivo con un passo pin di 0,65mm. La necessità di tempi di salita e integrità del segnale più rapidi e veloci (SI) richiede un maggior numero di pin di potenza e terra, quindi ha bisogno di occupare più strati nella scheda multistrato, guidando così l'alto livello di micro-vie. Necessità di una tecnologia di interconnessione a densità (HDI).

HDI è una tecnologia di interconnessione in fase di sviluppo in risposta alle esigenze di cui sopra. Micro vias e dielettrici ultrasottili, tracce più sottili e spaziatura più piccola sono le caratteristiche principali della tecnologia HDI.

2. Progettazione RFPCB

Per la progettazione RFPCB, il circuito RF dovrebbe essere direttamente PCB progettato nello schema schematico del sistema e nel layout della scheda di sistema e non utilizzato in un ambiente separato per la successiva conversione. Tutte le capacità di simulazione, messa a punto e ottimizzazione dell'ambiente di simulazione RF sono ancora necessarie, ma l'ambiente di simulazione può accettare dati più primitivi rispetto alla progettazione PCB "reale". Pertanto, le differenze tra i modelli di dati e i conseguenti problemi di conversione del progetto PCB scompariranno. In primo luogo, i progettisti PCB possono interagire direttamente tra la progettazione PCB di sistema e la simulazione RF; in secondo luogo, se i progettisti di PCB eseguono un progetto RFPCB su larga scala o piuttosto complesso, potrebbero voler distribuire le attività di simulazione del circuito a più calcoli in esecuzione in piattaforma parallela, o vogliono inviare ogni circuito in un progetto PCB composto da più moduli ai rispettivi simulatori, accorciando così il tempo di simulazione.

3. Imballaggio avanzato

La crescente complessità funzionale dei prodotti moderni richiede un corrispondente aumento del numero di componenti passivi, che si riflette principalmente nell'aumento del numero di condensatori di disaccoppiamento e resistenze di corrispondenza terminale nelle applicazioni a bassa potenza e ad alta frequenza. Anche se il packaging dei dispositivi passivi per montaggio superficiale si è ridotto notevolmente dopo diversi anni, i risultati sono ancora gli stessi quando si cerca di raggiungere la massima densità. La tecnologia dei componenti stampati fa il passaggio da componenti multi-chip (MCM) e componenti ibridi a SiP e PCB che possono essere utilizzati direttamente come componenti passivi incorporati oggi. Nel processo di trasformazione, è stata adottata la più recente tecnologia di assemblaggio. Ad esempio, l'inclusione di uno strato di materiale di impedenza in una struttura stratificata e l'uso di resistenze di terminazione di serie direttamente sotto il pacchetto uBGA migliorano notevolmente le prestazioni del circuito. Ora, i componenti passivi incorporati possono ottenere un design PCB ad alta precisione, eliminando la necessità di ulteriori fasi di lavorazione per la pulizia laser delle saldature. Anche i componenti wireless si muovono nella direzione di migliorare l'integrazione direttamente nel substrato.

4. PCB flessibile rigido

Per progettare un PCB rigido flessibile per PCB, tutti i fattori che influenzano il processo di assemblaggio devono essere considerati. I progettisti di PCB non possono semplicemente progettare un PCB rigido flessibile come un PCB rigido, proprio come il PCB rigido flessibile è solo un altro PCB rigido. Devono gestire l'area di flessione del progetto PCB per garantire che i punti principali del progetto PCB non causino la rottura e la rimozione del conduttore a causa dello stress della superficie curva. Ci sono ancora molti fattori meccanici da considerare, come il raggio di curvatura minimo, lo spessore e il tipo dielettrico, il peso della lamiera metallica, la placcatura in rame, lo spessore complessivo del circuito, il numero di strati e il numero di curve.

Comprendere il design rigido flessibile del PCB e decidere se il vostro prodotto consente di creare un design rigido flessibile del PCB.

5. Pianificazione dell'integrità del segnale

Negli ultimi anni, le nuove tecnologie relative alla struttura bus parallelo e alla struttura di coppia differenziale per la conversione seriale-parallela o l'interconnessione seriale sono state continuamente avanzate.

La figura 2 mostra i tipi di problemi tipici di progettazione PCB incontrati in un bus parallelo e nella progettazione PCB di conversione seriale-parallela. La limitazione della progettazione del PCB bus parallelo risiede nei cambiamenti di temporizzazione del sistema, come l'inclinazione dell'orologio e il ritardo di propagazione. A causa della distorsione dell'orologio sull'intera larghezza del bus, la progettazione del PCB per i vincoli di temporizzazione è ancora difficile. Aumentare il clock rate non farà che peggiorare il problema.

D'altra parte, la struttura di coppia differenziale utilizza una connessione punto-punto scambiabile a livello hardware per realizzare la comunicazione seriale. Di solito, trasferisce i dati attraverso un "canale" seriale unidirezionale, che può essere sovrapposto in configurazioni a 1, 2, 4, 8, 16 e 32 larghezza. Ogni canale porta un byte di dati, quindi il bus può gestire larghezze di dati da 8 a 256 byte e l'integrità dei dati può essere mantenuta utilizzando alcune forme di tecniche di rilevamento degli errori. Tuttavia, a causa dell'alta velocità dei dati, sono causati altri problemi di progettazione PCB. Il recupero dell'orologio alle alte frequenze diventa l'onere del sistema, perché l'orologio deve bloccare rapidamente il flusso di dati in ingresso e per migliorare le prestazioni anti-scossa del circuito, è necessario ridurre il jitter da ciclo a ciclo. Il rumore dell'alimentazione elettrica crea anche problemi aggiuntivi per i progettisti di PCB. Questo tipo di rumore aumenta la possibilità di forte jitter, che renderà più difficile l'apertura degli occhi. Un'altra sfida è ridurre il rumore in modalità comune e risolvere i problemi causati dagli effetti di perdita da pacchetti IC, schede PCB, cavi e connettori.

6. Praticità del PCB designkit

I kit di progettazione PCB come USB, DDR/DDR2, PCI-X, PCI-Express e RocketIO aiuteranno senza dubbio i progettisti PCB ad entrare nel campo delle nuove tecnologie. Il kit di progettazione PCB offre una panoramica della tecnologia, una descrizione dettagliata e le difficoltà che i progettisti di PCB dovranno affrontare, seguite dalla simulazione e da come creare vincoli di cablaggio. Fornisce documenti esplicativi insieme al programma, che offre ai progettisti di PCB l'opportunità di padroneggiare nuove tecnologie avanzate.