PCB技術 - PCBレイアウト設計体験新版

PCBボード設計では、配線は製品設計を完了する重要なステップです。前の準備はできていると言えます。PCBボード設計全体の中で、配線設計プロセスは最も厳格で、スキルは最小で、作業量は最大です。PCBボード配線には、片面配線、両面配線、多層配線があります。PCBボード配線には、自動配線とインタラクティブ配線の2つの方法があります。自動配線の前に、インタラクティブなプリ配線を使用して、より厳しい要件に対応することができます。入力端と出力端のエッジ線は、反射干渉を回避するために平行に隣接し、必要に応じて接地を増やす必要があります。隣接する2層の配線は互いに垂直であるべきであり、並列接続すると寄生結合が生じやすい。

PCBボードの自動配線のレイアウト率は、良好なPCBボードレイアウトに依存します。配線規則は、曲げ回数、貫通孔数、ステップ数などを含む事前設定が可能です。通常、経線を探索し、短線を迅速に接続してから、ラビリンス配線を行います。まず、大域配線経路に対して敷設する配線を最適化します。必要に応じて敷設された電線を切断し、再試行することができます。全体的な効果を高めるために配線します。

現在の高密度PCBボードの設計はスルーホールが適切ではなく、多くの貴重な配線チャネルを浪費している。この問題を解決するために、盲孔と埋孔技術が登場した。スルーホールの機能を完成させるだけでなく、多くの配線チャネルを節約し、配線プロセスをよりスムーズかつ完全にすることができます。PCBボードの設計プロセスは複雑で簡単なプロセスです。もしあなたがそれをうまく身につけたいならば、あなたは依然として電子工学デザイナーが彼らの経験を体験し、総括する必要があります。

1.電源と接地線の処理

PCBボード全体の設計では、配線がよく完成していても、電源とアースの考慮が適切でないことによる干渉が製品の性能を低下させ、製品の成功率に影響を与えることもあります。そのため、電源とアース線の配線を重視し、電源とアース線によるノイズ干渉をできるだけ減らし、製品の品質を確保しなければならない。

エレクトロニクス製品の設計に携わっている各エンジニアは、アース線と電源線の間のノイズの原因を理解していますが、ここではノイズを低減するための抑制方法についてのみ説明します。よく知られているように、電源と接地との間にデカップリングキャパシタを追加する。電源線とアース線の幅をできるだけ広くし、電源線よりアース線の方が広いことが好ましく、その関係は：アース線＞電源線＞信号線であり、通常信号線の幅は：0.2½0.3 mm、最小幅は0.05½に達することができ、0.07 mm、電源線は1.2½2.5 mmである。デジタル回路のPCBについては、広い接地線を用いて回路を形成することができ、すなわち接地網を形成して使用することができ（アナログ回路の接地はこのように使用できない）、大面積の銅層を接地線として使用し、プリント基板上の未使用の場所を接地線として地上に接続することができる。あるいは多層板を作ることができ、電源線とアース線がそれぞれ1階を占めている。

2.デジタル回路とアナログ回路の共通接地処理

現在、多くのPCBボードは単一の機能回路（デジタルまたはアナログ回路）ではなく、デジタル回路とアナログ回路の混合から構成されています。したがって、PCBボードを設計および配線する際には、それらの間の相互干渉、特に地線上のノイズ干渉を考慮する必要がある。デジタル回路は周波数が高く、アナログ回路の感度が高い。信号線の場合、高周波信号線はできるだけ敏感なアナログ回路素子から離れなければならない。アース線の場合、PCBボード全体は外部に1つのノードしかないので、PCBボード内部でデジタルとアナログの共通接地の問題を処理しなければなりません。PCBボードでは、デジタル接地とアナログ接地は実際には分離されており、それらは相互に接続されているのではなく、PCBボードと外部とを接続するインターフェース（プラグなど）にある。デジタル接地とアナログ接地の間に短絡がある。接続点は1つしかないことに注意してください。PCBボードには非共通接地もあり、これはシステム設計によって決定される。

3.信号線は電気（接地）層上に敷設される

多層PCB基板を配線する場合、信号線層に未舗装の導線があまりないため、より多くの層を追加すると無駄になり、一定の生産作業量も増加し、コストも増加する。この矛盾を解決するために、電気（接地）層に配線することを考慮することができます。

まず電源層を考慮し、次に接地層を考慮しなければならない。地層の完全性を維持したほうがいいからだ。

4.大面積ワイヤ接続脚の処理

大面積接地（電気）では、一般的なコンポーネントの脚が接続されています。接続脚の処理は総合的に考慮する必要があります。電気的性質の面では、素子脚のパッドを銅表面に接続することが好ましい。部品の溶接と組立には、以下のようないくつかの不良の危険性があります。溶接要件

高出力ヒーター。2.虚溶接点が発生しやすい。そのため、電気的性能とプロセス要件は、断熱板と呼ばれ、通常はサーマルパッド（thermal）と呼ばれ、溶接中に断面熱が大きすぎるため、仮想溶接点が発生する可能性があります。性が大幅に低下します。多層PCB基板の電源（接地）分岐の処理は同じである。

5.PCBボード配線におけるネットワークシステムの役割

多くのCADシステムでは、PCBレイアウトはネットワークシステムによって決定される。グリッドが密集しすぎて、パスは増加しましたが、ステップサイズが小さすぎて、フィールド内のデータ量が大きすぎます。これは必然的にデバイスの記憶空間とコンピュータベースの電子製品の計算速度に対してより高い要求を提出します。影響が大きい。アセンブリ脚のパッドや取り付け穴、固定穴に使用されるパスなど、パスが無効なものがあります。疎すぎるメッシュと少なすぎるチャネルは分布率に大きな影響を与える。したがって、配線をサポートするためには、間隔がよく、合理的なメッシュシステムが必要です。

標準コンポーネントの2本の脚間の距離は0.1インチ（2.54 mm）であるため、メッシュシステムの基本は通常、0.05インチ、0.025インチ、0.02インチなどの0.1インチ未満の整数倍に設定されています。

6.設計規則検査（DRC）

PCBボード配線設計が完了したら、配線設計が設計者が設定した規則に合っているかどうかをよくチェックするとともに、制定した規則がPCBボード生産技術の要求に合っているかどうかを確認しなければならない。一般的な検査には、次の点があります。

（1）ワイヤとワイヤ、ワイヤと素子パッド、ワイヤとスルーホール、素子パッドとスルーホール及びスルーホールとスルーホールの間の距離が合理的であるか、生産要求を満たすか。

（2）電源線とアース線の幅が適切か、電源とアース線が緊密に結合されているか（低波インピーダンス）、PCBボードにアース線を広げる場所があるか。

（3）キー信号線が最短長さ、保護線の追加、入力線と出力線が明確に分離されているかどうかなど、最適な措置を取っているか。

（4）アナログ回路とデジタル回路に個別の接地線があるか。

（5）PCBボードに追加された図形（アイコン、コメントなど）が信号ショートを引き起こすか。不要な線の形状を変更します。

（6）PCB上にプロセスラインがあるかどうか、ソルダーレジスト層は生産プロセスの要求に合っているかどうか、ソルダーレジスト膜のサイズは適切であるかどうか、デバイスパッドに文字標識が押されているかどうか、電気設備の品質に影響を与えないようにする。

（7）多層PCBボードにおける電源接地層の外枠エッジが減少しているか。例えば、電源接地層の銅箔が回路基板の外部に露出し、短絡しやすい。