PCBニュース - PCB配線レイアウトの計画と設計技術

PCB,呼ばれる プリント回路基板, 重要電子部品, 電子部品のサポート, 電子部品の電気接続のプロバイダ. 電子印刷で作るから, プリント回路基板と呼ばれる.

基板サイズの要求が小さくなり，デバイスの要求密度が高くなってきているため，pcb設計はますます難しくなってきている。どのようにPCBの高いパスレートを達成し、設計時間を短縮するには、この著者は、PCBの計画、レイアウト、配線設計のスキルについて話します。

ツール・ソフトウェアの設計とセットアップの慎重な分析は、設計をより適切にするためにケーブリングする前に実行されるべきである。

PCB配線レイアウトの計画と設計技術

PCB層数の決定

回路基板のサイズと配線層の数は、設計の開始時に決定する必要がある。配線層及びスタックアップモードの数は、プリント配線の配線及びインピーダンスに直接影響する。プレートのサイズは、所望の設計効果を達成するために印刷パターンの層パターンと幅を決定するのに役立つ。現在、多層材料間のコスト差は非常に小さく、設計の始めにはより多くの回路層が使用され、銅コーティングは均一に分配される。

2 .設計規則と制限

正常に配線タスクを完了するには、配線ツールは、正しい規則と制約の下で動作する必要があります。すべての信号線を特別な要件で分類するためには、各信号クラスは優先度を有し、優先度が高いほど、規則は厳格である。印刷ライン幅、ホール数、平行度、信号線と層限界の相互作用に関する規則は、配線ツールの性能に大きな影響を与える。

設計要件の慎重な考慮は成功した配線に重要なステップである。

コンポーネントのレイアウト

アセンブリプロセスの間、製造性設計（DFM）規則は、コンポーネントのレイアウトに制限を課す。アセンブリ部が部品を動かすことができるならば、回路は自動配線を容易にするために最適化されることができます。定義された規則と制約はレイアウト設計に影響します。自動ルーティングツールは、1つの信号だけを考慮します。ルーティング制約をセットして、信号線が置かれることができる層をセットすることによって、ルーティング・ツールはデザイナーが想像したようにルーティングを完了することができます。

例えば、電源ケーブルのレイアウトについては

（1）PCBレイアウトにおいては、電源部に配置されていない回路に近接してパワーデカップリング回路を設計しなければならず、それ以外の場合にはバイパス効果に影響を与え、電力線及び接地線上の脈動電流を流れてしまい、タンパを生じる。

（2）回路内部の電源の方向については、最終段から順方向に電源を供給し、電源のこの部分のフィルタコンデンサを最終段付近に配置する。

3 .いくつかの主要な電流チャネルについては、デバッグ及びテストプロセスにおいて電流を切断又は測定するように、レイアウトではプリント配線電流ギャップに配置する必要がある。

また、調整された電源のレイアウトに注意しなければならない。電源および回路がPCBを共有する場合、レイアウトでは、調整された電源と回路素子とを混ぜるか、または接地線を電源および回路と共有するのを避けるべきである。

この配線は、干渉を起こし易くなるだけでなく、負荷の維持において同時に切断することができず、プリント配線の一部を切断することができ、プリント基板を傷つけることができる。

ファンアウトデザイン

ファンアウト設計フェーズの間、表面実装デバイスの各ピンは、追加接続が必要なときに、ボードが内部接続、インラインテスト、および回路再処理に使用できるように少なくとも1つのスルーホールを有するべきである。

自動配線ツールを効率的にするためには，50 milの間隔で理想的であるために，できるだけ多くの穴サイズと印刷ラインを使用することが重要である。ルーティングパスの数を与えるスルーホールの種類を使用します。慎重な考慮と予測の後、回路設計テストの設計は、初期の設計段階で、そして、製造プロセスの後で実行されることができます。

配線経路と回路のオンラインテストに基づいてスルーホールファンアウトの種類を決定します。電源と接地も配線とファンアウトデザインに影響します。

手動配線とキー信号処理

手動配線は、PCB設計において重要なプロセスである。マニュアル配線は、配線を完了するために自動配線ツールに役立ちます。

選択されたネットワーク（NET）を手動でルーティングして、確保することによって、経路は、自動ルーティングをベースにするために形成されることができる。

まず、キー信号を手動で配線したり、自動配線ツールを使用しなければならない。配線が完了した後、これらの信号の配線は、関連する工学技術者によって確認される。検査を通過した後、これらの行が固定され、残りの信号が自動的に配線される。

接地線にインピーダンスが存在するため、回路に共通のインピーダンス干渉をもたらす。したがって、配線時には、任意の点を接地記号で接続することができず、有害な結合を生じ、回路の働きに影響を与える可能性がある。

より高い周波数では、ワイヤの誘導リアクタンスは、ワイヤ自体の抵抗より数桁大きい。また、配線には高周波数の電流が流れても、ある高周波電圧降下が生じる。従って、高周波回路においては、プリント配線をできるだけ短くしてPCBレイアウトをできるだけコンパクトにする必要がある。

プリント配線間には相互インダクタンスとキャパシタンスがある。動作周波数が大きい場合、寄生結合干渉と呼ばれる他の部分に干渉が生じる。適用可能な抑制方法は以下の通りである。

可能な限りレベル間の信号配線を短縮する；

（2）全てのレベルで交差する信号線を避けるために信号の順序に従ってすべてのレベルで回路を配置する。

（3）隣接する2つのパネルのワイヤは垂直であっても平行でなくてもよい。

（4）平行な信号線を基板に敷設した場合、これらの配線は、ある程度の距離から分離して、ランドラインと電源ラインで分離し、シールドの目的を達成する。

自動配線

キー信号の配線は、配線中の分布インダクタンス等の電気的パラメータの制御を考慮する必要がある。自動配線ツールの入力パラメータと配線への入力パラメータの影響を理解した上で、自動配線の品質をある程度保証することができる。

一般的な規則は、信号の自動ルーティングに使用されるべきです。与えられた信号に使用される層と使用するホールの数を制限する制限や配線領域を設定することにより、エンジニアが設計した配線を自動的に配線することができる。制約が設定され、作成された規則が適用された後、自動配線は予想通り同様の結果を達成し、設計の一部が完了した後、その後の配線プロセスに対して保護するために固定される。

ケーブル時間の数は、回路の複雑さに依存し、どのように多くの一般ルールが定義される。今日の自動ルーティングツールは非常に強力であり、一般的に100 %の配線を完了することができます。しかしながら、自動ルーティングツールが全ての信号ルーティングを完了していない場合、残りの信号は手動でルーティングする必要がある。

配線配置

制約の少ない信号では配線長は非常に長い。この場合、どの配線が合理的で配線が不合理であるかを判断し、信号配線長を短くし、マニュアル編集によりホール数を削減することができる。