PCB Tecnico - A cosa prestare attenzione nel processo di progettazione PCB

1. Design output

Il design PCB può essere esportato in una stampante o in un file gerber. La stampante può stampare gli strati PCB, che è conveniente per il progettista e il revisore 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 strato di cablaggio (compreso lo strato superiore, lo strato inferiore, lo strato medio di cablaggio), strato di potere (compreso lo strato VCC e lo strato GND), strato di serigrafia (compreso lo schermo di seta superiore, lo schermo di seta inferiore), maschera di saldatura (compreso la maschera di saldatura superiore) e maschera di saldatura inferiore), e anche generare un file di perforazione (NC Drill) b. Se lo strato di potere è impostato su Split / Mixed, quindi selezionare Routing nella voce Documento della finestra Aggiungi documento, e ogni volta che viene emesso il file gerber, 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 nel layer Layer25. Nella finestra delle impostazioni del dispositivo (Premere Device Setup) e modificare il valore di Aperture a 199d. Quando si imposta il livello di ogni livello, selezionare il profilo della scheda. e. Quando si imposta il livello del livello serigrafico, non selezionare Tipo parte, selezionare il livello superiore (livello inferiore) e il contorno del livello serigrafico, Testo, Linea. Quando si imposta lo strato dello strato della maschera di saldatura, selezionare vias per indicare che nessuna maschera di saldatura è aggiunta ai vias e non selezionare vias per indicare le maschere di saldatura, che sono determinate in base alla situazione specifica. g. Quando si genera un file di perforazione, utilizzare i difetti PowerPCB Salva le impostazioni, non apportare modifiche. h. Dopo che tutti i file gerber sono usciti, aprirli e stamparli con CAM350, e i progettisti e i revisori controlleranno i vias (via) secondo la "lista di controllo PCB", che è uno dei componenti importanti del PCB multistrato. Il costo della perforazione di solito rappresenta da 30 a 40 del costo della produzione di PCB. In poche parole, ogni foro sul PCB può essere chiamato via. Dal punto di vista della funzione, i vias possono essere suddivisi in due categorie:

2. è usato come collegamento elettrico tra ogni strato;

Viene utilizzato per riparare o localizzare il dispositivo. In termini di processo, questi vias sono generalmente divisi in tre categorie, vale a dire vias ciechi, vias sepolti e vias attraverso. I fori 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 della progettazione, 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 foro del trapano, come mostrato nella figura sottostante. 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, la capacità parassitaria propria. Più piccolo è, più adatto ai 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 la perforazione e la placcatura: più piccolo è il foro, il trapano Più tempo richiede il foro, più facile è deviare dalla posizione centrale; e quando la profondità del foro supera 6 volte il diametro del foro forato, non si può 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.

3. Capacità parassitica di vias

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 la costante dielettrica del substrato della scheda è ε, La dimensione della capacità parassitaria della via è approssimativamente: C=1.41εTD1/(D2-D1) La capacità parassitaria della via causerà al circuito di prolungare il tempo di salita del segnale e ridurre la velocità del circuito. Ad esempio, per un PCB con uno spessore di 50Mil, se viene utilizzata una via con un diametro interno di 10Mil e un diametro pad di 20Mil.

La distanza tra il pad e l'area di rame macinata è 32Mil, quindi possiamo approssimare la capacità parassitaria della via attraverso la formula di cui sopra è approssimativamente: C=1.41x4.4x0.050xx.020/(0.032-0.020)=0.517pF, Questa parte Il cambiamento nel tempo di salita causato dalla 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 da uno strato all'altro, il progettista dovrebbe comunque considerare attentamente.

4. Induttanza parassitica dei vias

Allo stesso modo, ci sono capacità parassitarie insieme a vias. Nella progettazione di circuiti digitali ad alta velocità, il danno causato dall'induttanza parassitaria 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 usare la seguente formula per calcolare semplicemente l'induttanza parassitaria approssimativa di una via = 5,08h [ln(4h/d) 1] dove L si riferisce all'induttanza della via, h è la lunghezza della via, e d è il diametro del foro forato 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 =5.08x0.050 [ln(4x0.050/0.010) 1]=1