PCB技術 - PCBの効率的自動配線の設計技術とキーポイントの実現方法

現在のEDAツールは非常に強力ですが, として PCB サイズ要件が小さくなり、デバイスの密度が高くなってきている, 困難 PCB デザイン 小さい. ハウツーとスタイル PCB レイアウト レートと短縮 デザイン 時間? 本稿では デザイン スキルとキーポイント PCB 計画, レイアウト 配線.

現在、PCB設計時間は短くて短くて、より小さくてより小さな回路基板スペース、より高くてより高い装置密度、非常に厳しいレイアウト規則と大規模な構成要素は、デザイナーの仕事をより難しくします。設計の困難を解決し，製品の立ち上げをスピードアップするために，多くのメーカは，pcb設計を実現するために専用のedaツールを使用する傾向がある。しかし、専用のEDAツールは理想的な結果を生み出すことができず、100 %の展開速度を達成することもできず、非常に面倒です。それは通常、残りの仕事を完了するために多くの時間がかかります。

市場には多くの人気のEDAツールソフトウェアがあります, しかし、使用される用語とファンクションキーの位置を除いて、それらはすべて同じです. よりよく理解するためにこれらのツールを使う方法 PCB デザイン? 慎重な分析 デザイン そして、配線を始める前のツール・ソフトウェアの慎重な設定は デザイン 要件に沿ってより多くの. 以下は一般的です デザイン 工程・工程.

PCBの層数を決定する

回路基板のサイズと配線層の数は設計の初期段階で決定する必要がある。設計が高密度ボールグリッドアレイ（BGA）部品の使用を必要とするならば、これらのデバイスを配線するために必要な最小の配線層を考慮しなければならない。配線層の数やスタックアップ方法は、プリント配線の配線やインピーダンスに直接影響する。ボードのサイズは、所望の設計効果を達成するために印刷方法のスタッキング方法および幅を決定するのを助ける。

長年にわたり、人々は、回路基板の層の数が低いと常に信じてきたが、回路基板の製造コストに影響する多くの他の要因がある。近年、多層基板間のコスト差が大幅に低減されている。より多くの回路層を使用して、設計の初めに均一に銅を分配するのがベストである。その結果、少数の信号が設計の終わりまで定義された規則およびスペース要件を満たさないことを発見するのを避けるために、新しいレイヤーが加えられることを強制される。設計する前に慎重に計画は、配線のトラブルが少なくなります。

設計規則と制限

自動ルーティングツール自体は何をすべきかわからない。配線作業を完了するためには、配線ツールは、正しい規則と制限の下で動作する必要があります。異なる信号線は、異なる配線要件を有する。特別な要件を持つすべての信号線を分類する必要があります。別のデザインの分類が異なります。それぞれのシグナルクラスは優先度が高く、優先度が高く、規則が厳しい。規則は、印刷ラインの幅、ビアの最大数、並列度、信号線間の相互影響、および層の制限を含む。これらのルールは配線ツールの性能に大きな影響を与える。設計要件の注意深い考慮は配線成功のための重要なステップである。

コンポーネント レイアウト

アセンブリプロセスを最適化するために、製造可能性（DFM）ルールの設計は、コンポーネントのレイアウトに制約を課す。構成部が部品を動かすことができるならば、回路は適切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。

ルーティング・チャネルおよびビア・エリアは、レイアウトの間、考慮される必要がある。これらの経路と領域はデザイナーに明白です、しかし、自動ルーティングツールは同時に1つの信号を考慮します。ルーティング制約を設定し、レイアウトを設定することによって、信号線の層は、設計ツールが想定した配線を完了するための配線ツールを可能にします。

ファンアウトデザイン

ファンアウト設計段階では、構成要素ピンを接続するための自動ルーティングツールを有効にするために、表面実装デバイスの各ピンは、少なくとも1つのビアを有する必要があるので、より多くの接続が必要な場合、回路基板は、内部層接続、オンラインテスト（ICT）および回路再処理を行うことができる。

自動ルーティングツールの効率を最大化するために、最大ビアサイズと印刷ラインをできるだけ多く使用しなければならず、間隔は理想的に50 milに設定される。ルーティングパスの数を最大化するVIA型を使用します。ファンアウト設計を行う場合，回路オンライン試験の問題点を考慮する必要がある。テストフィクスチャは高価であることができます、そして、彼らが完全な生産に関して行くとき、彼らは通常注文されます。その後、100 %のテスト容易性を達成するためにノードを加えることを考えるならば、それはあまりに遅いでしょう。

慎重な考慮と予測の後，回路オンラインテストの設計は設計の初期段階で行い，生産工程の後期段階で実現した。ビア・ファンアウトの種類は、配線経路と回路のオンラインテストによって決定される。電源と接地は、配線とファンアウトデザインにも影響します。フィルタコンデンサの接続線によって発生する誘導リアクタンスを低減するためには、ビアを表面実装装置のピンにできるだけ近接させ、必要に応じてマニュアル配線を使用することができる。これは元々想定された配線経路に影響を及ぼすかもしれませんし、どのタイプのビアを使用するかを再検討する原因になるかもしれません。そのため、ビアとピンのインダクタンスの関係を考慮しなければなりません。

クリティカル信号のマニュアルルーティングと処理

本論文では，自動配線について主に論じたが，現在ではプリント配線板設計の重要な工程である。マニュアル配線の使用は、配線作業を完了するために自動配線ツールを助けます。図2 aおよび図2 bに示されるように、選択されたネットを手動でルーティングして、それらを固定することによって、自動ルーティングの間、続くことができるパスは、形づくられることが可能である。

キー信号の数に関係なく、これらの信号は、手動で、または自動ルーティングツールと組み合わせて最初にルーティングする必要があります。臨界信号は、通常、所望の性能を達成するために慎重な回路設計を通過しなければならない。配線が完了した後、関連する技術者は信号配線をチェックする。このプロセスは比較的容易である。検査を通過した後、これらの行を修正し、残りの信号を自動的にルートを開始します。

回路板の外観

以前の設計は、回路基板の視覚効果に注意を払ったが、今では異なる。自動設計された回路基板は、マニュアルデザインと同じくらい美しくないが、電子的特性は指定された要件を満たすことができます、そして、デザインの完全なパフォーマンスは保証されます。

自動配線

キー信号の配線は、分配インダクタンスやEMC等を低減するなどの配線中の電気的パラメータの制御を考慮する必要がある。すべてのEDAベンダーはこれらのパラメータを制御する方法を提供します。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後、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。与えられた信号と使用されるビアの数によって使用される層を制限するために制限を設定し、配線領域を禁止することによって、配線ツールは、エンジニアの設計思想に従って配線を自動的に配線することができる。自動ルーティング・ツールによって、使用されるレイヤーのナンバーおよびビアのナンバーが制限されない場合、各々のレイヤーは自動ルーティングの間、使われる。

制約を設定し、ルールを適用した後、自動ルーティングは期待に似た結果を達成します。もちろん、ソーティング作業を必要とし、他の信号やネットワーク配線のスペースを確保する必要がある。設計の一部が完了した後、その後の配線処理の影響を受けないように修正する。

残りのシグナルのルートに同じ手順を使用します。配線の数は、回路の複雑さと定義する一般的な規則の数に依存します。信号の各タイプが完了した後、残りのネットワーク配線の制約を低減する。しかし、それによって、マニュアル干渉を必要とする多くの信号配線が来ます。今日の自動配線ツールは非常に強力であり、通常、配線の100 %を完了することができます。しかし、自動配線ツールが全ての信号配線を完成していない場合は、残りの信号を手動で配線する必要がある。

自動配線の設計点は以下の通りである。

わずかに設定を変更するルートの配線の様々なを試してください

基本的なルールを変更しないで、異なる配線層、異なる印刷ラインと間隔幅、異なる線幅、およびブラインドバイア、埋込みビアなどの異なる種類のビアを試してみて、これらの要因がデザイン結果にどのように影響するかを観察する

3 .配線ツールを必要に応じてデフォルトのネットワークを処理させる

信号が重要でないほど、自動ルーティングツールがルーティングのために持っているより多くの自由。

配線配置

あなたが使用するEDAツール・ソフトウェアが信号の配線長をリストすることができるならば, これらのデータをチェック, いくつかの制約のある信号配線長は非常に長いことがわかる. この問題は比較的扱いやすい, また、信号配線長を短くすることができ、マニュアル編集によりビア数を削減することができる. 仕上げ工程で, どの配線が合理的で、配線が不合理であるかを決定する必要があります. マニュアル配線 デザイン, 自動配線 デザイン また、検査プロセス中にソートおよび編集することができます.