Dati PCB - Abilità progettuali e punti chiave per realizzare un routing automatico efficiente della scheda PCB

Sebbene gli strumenti EDA siano ora potenti, con il più piccolo e più piccolo Scheda PCB requisiti di dimensione e maggiore densità del dispositivo, la difficoltà di Scheda PCB il design non è piccolo. Al fine di risolvere le difficoltà di progettazione e accelerare l'elenco dei prodotti, Molti produttori ora tendono ad utilizzare speciali strumenti EDA per realizzare la progettazione di Scheda PCBs. Ma gli strumenti EDA dedicati non producono i risultati desiderati, non raggiungere il 100% di routing, sono disordinati, e spesso ci vuole un sacco di tempo per fare il resto. Ci sono molti software di strumenti EDA popolari sul mercato ora, ma sono tutti uguali tranne i termini utilizzati e la posizione dei tasti funzione. Come utilizzare questi strumenti per realizzare al meglio il design del Scheda PCB? Un'attenta analisi del design e un'attenta configurazione del software utensile prima di iniziare il routing renderanno il design più conforme. Di seguito è riportato il processo generale di progettazione e le fasi.

1. Determina il numero di livelli del Scheda PCB

Le dimensioni della scheda e gli strati di routing devono essere determinati all'inizio della progettazione. Se la progettazione richiede l'uso di componenti BGA (Ball Grid Array), si deve considerare il basso numero di livelli di routing necessari per il routing di tali dispositivi. Il numero di strati di cablaggio e il metodo di stack-up influenzano direttamente il cablaggio e l'impedenza delle tracce. La dimensione della scheda aiuta a determinare la larghezza di stack-up e traccia per ottenere l'effetto di progettazione desiderato. Per molti anni, si è ipotizzato che meno strati siano più economici, ma ci sono molti altri fattori che influenzano il costo di produzione di un circuito stampato. Negli ultimi anni, il differenziale di costo tra le schede multistrato è stato notevolmente ridotto. Avviare la progettazione con più strati di circuito e distribuire uniformemente il rame per evitare di essere costretti ad aggiungere nuovi strati quando un piccolo numero di segnali non soddisfa le regole definite e i requisiti di spazio fino alla fine del progetto. Un'attenta pianificazione prima della progettazione ridurrà un sacco di problemi nel cablaggio.

2. Regole e limitazioni di progettazione

Lo strumento di auto-routing stesso non sa cosa fare. Per eseguire attività di routing, gli strumenti di routing devono funzionare entro le regole e i vincoli corretti. Le linee di segnale differenti hanno requisiti di cablaggio differenti. È necessario classificare tutte le linee di segnale con requisiti speciali e diverse classificazioni di progettazione sono anche diverse. Ogni classe di segnale dovrebbe avere una priorità, e più alta è la priorità, più severe sono le regole. Le regole relative alla larghezza di traccia, al numero di vias, al parallelismo, all'interazione tra linee di segnale e alle limitazioni dei livelli hanno un grande impatto sulle prestazioni degli strumenti di routing. Un'attenta considerazione dei requisiti di progettazione è un passo importante per un routing di successo.

3. Disposizione dei componenti

Per semplificare il processo di assemblaggio, le regole di progettazione per la fabbricabilità (DFM) impongono vincoli al posizionamento dei componenti. Se il reparto assemblaggio consente ai componenti di muoversi, il circuito può essere ottimizzato correttamente per facilitare l'instradamento automatico. Le regole e i vincoli definiti influiscono sulla progettazione del layout. I canali di routing e le aree via devono essere considerati durante il layout. Questi percorsi e aree sono ovvi per il progettista, ma lo strumento di auto-routing considera solo un segnale, e impostando vincoli di routing e impostando i livelli su cui le linee di segnale possono essere instradate, lo strumento di routing può essere fatto comportarsi come il progettista lo immagina. Cablaggio completo.

4. Fan-out design

Nella fase di progettazione del fan-out, per consentire agli strumenti di routing automatizzati di collegare i pin dei componenti, i dispositivi di montaggio superficiale dovrebbero avere almeno una via per pin in modo che la scheda possa effettuare connessioni intercalari quando sono necessarie più connessioni. Connessione, prova in circuito (ICT) e ritrattamento del circuito. Al fine di rendere efficiente lo strumento di fresatura automatica, assicurarsi di utilizzare la dimensione dei vias e tracce il più possibile, e l'intervallo è idealmente impostato a 50mil. Il tipo di via da utilizzare che rende disponibile il numero di percorsi di routing. Quando si progetta un fan-out, considerare il problema dei test in-circuit. I dispositivi di prova possono essere costosi e sono spesso ordinati vicino alla produzione completa quando è troppo tardi considerare l'aggiunta di nodi per testare al 100%. Dopo attenta considerazione e previsione, la progettazione del circuito in-circuit test può essere effettuata nella fase iniziale della progettazione e realizzata nella fase successiva del processo produttivo. Il tipo di via fan-out è determinato in base al percorso di cablaggio e al circuito in-circuit test. Il potere e la messa a terra influenzeranno anche il cablaggio e la progettazione del fan-out. . Al fine di ridurre la reattanza induttiva generata dalle linee di collegamento dei condensatori filtranti, i vias devono essere il più vicino possibile ai perni del dispositivo di montaggio superficiale e può essere utilizzato, se necessario, il routing manuale, che può influenzare il percorso di routing originariamente previsto e può anche causare ri- considerando quale via utilizzare, la relazione tra induttanza via e piombo deve essere considerata e la specifica via deve essere prioritaria.

5. Cablaggio manuale ed elaborazione dei segnali chiave

Anche se questo articolo si concentra sui problemi di routing automatico, il routing manuale è e sarà un processo importante nella progettazione di circuiti stampati. L'utilizzo del routing manuale aiuta gli strumenti di routing automatici a completare il lavoro di routing. Come mostrato nelle figure 2a e 2b, instradando e fissando manualmente le reti selezionate, è possibile creare un percorso che può essere seguito durante il instradamento automatico. Indipendentemente dal numero di segnali critici, instradarli prima, manualmente o con strumenti di instradamento automatizzati. I segnali critici spesso richiedono un'attenta progettazione del circuito per raggiungere le prestazioni desiderate. Dopo che il cablaggio è completato, il personale tecnico competente controllerà il cablaggio del segnale, che è molto più facile. Una volta che l'ispezione è passata, i cavi sono fissati e inizia l'auto-instradamento dei segnali rimanenti.

6. Cablaggio automatico

Il routing dei segnali chiave deve considerare il controllo di alcuni parametri elettrici durante il routing, come la riduzione dell'induttanza distribuita e dell'EMC, ecc. Anche il routing di altri segnali è simile. Tutti i fornitori EDA forniscono un modo per controllare questi parametri. Dopo aver compreso i parametri di input dello strumento di routing automatico e l'influenza dei parametri di input sul routing, la qualità del routing automatico può essere garantita in una certa misura. Per l'instradamento automatico dei segnali dovrebbero essere utilizzate norme generali. Impostando vincoli e aree di no-routing per limitare i livelli utilizzati per un dato segnale e il numero di vias utilizzati, lo strumento di routing può instradare automaticamente in base al pensiero progettuale dell'ingegnere. Se non c'è limite ai livelli utilizzati dallo strumento di auto-routing e al numero di vie instradate, ogni livello verrà utilizzato durante l'auto-routing e verranno create molte vie. Una volta impostati i vincoli e applicate le regole create, l'auto-routing otterrà risultati simili come previsto, anche se potrebbe essere necessario riordinare, oltre a garantire spazio per altri segnali e routing di rete. Una volta completata una parte del progetto, viene protetta per proteggerla dai successivi processi di routing. Utilizzare gli stessi passaggi per instradare i segnali rimanenti. Il numero di tracce dipende dalla complessità del circuito e da quante regole generali hai definito. Una volta completato ogni tipo di segnale, i vincoli sull'instradamento delle reti rimanenti vengono ridotti. Ma con questo arriva un sacco di routing del segnale che richiede un intervento manuale. Gli strumenti di auto-routing odierni sono molto potenti e spesso fanno il 100% del routing. Tuttavia, quando lo strumento di instradamento automatico non completa l'instradamento di tutti i segnali, i restanti segnali devono essere instradati manualmente.

7. I punti di progettazione del cablaggio automatico includono:

7.1 Cambiare leggermente le impostazioni e provare una varietà di cablaggio del percorso;

7.2 Mantenere invariate le regole di base, provare diversi strati di cablaggio, diverse linee stampate e larghezze di spaziatura, diverse larghezze di linea, diversi tipi di vias come vias ciechi, vias sepolti, ecc., e osservare come questi fattori influenzano i risultati della progettazione;

7.3 Lascia che lo strumento di routing elabori quelle reti predefinite secondo necessità;

7.4 Meno importante è il segnale, più libertà ha lo strumento di instradamento automatico per instradarlo.

8. Disposizione del cablaggio

Se lo strumento EDA che stai usando può elencare le lunghezze di routing dei segnali, controlla questi dati e potresti scoprire che alcuni segnali con pochi vincoli hanno lunghezze di routing molto lunghe. Questo problema è relativamente facile da affrontare e la modifica manuale può accorciare la lunghezza di routing del segnale e ridurre il numero di vias. Durante il processo di selezione, è necessario determinare quale cablaggio è ragionevole e quale no. Come i progetti instradati manualmente, i progetti instradati automaticamente possono anche essere organizzati e modificati durante il processo di revisione.

9. L'aspetto del circuito stampato

Il design precedente ha spesso prestato attenzione all'effetto visivo del circuito stampato, e ora non è lo stesso. Un progetto automatico Scheda PCB non è esteticamente gradevole come una progettazione manuale ma soddisfa i requisiti specificati in termini di caratteristiche elettroniche, e le prestazioni complete del design sono garantite.