Thiết kế điện tử - Mẹo thiết kế PCB cho cáp tự động hiệu quả cao

Mặc dù các công cụ EDA hiện nay mạnh mẽ, thiết kế PCB ngày càng khó khăn hơn khi các yêu cầu về kích thước PCB ngày càng nhỏ hơn và mật độ thiết bị ngày càng cao hơn. Làm thế nào để đạt được tỷ lệ bố trí PCB cao hơn và giảm thời gian thiết kế? Bài viết này sẽ giới thiệu các kỹ thuật thiết kế để lập kế hoạch thiết kế PCB, bố trí và định tuyến. Ngày nay, thời gian cần thiết để thiết kế PCB ngày càng ngắn hơn, không gian bảng mạch ngày càng nhỏ hơn, mật độ thiết bị ngày càng cao hơn và các quy tắc bố trí đòi hỏi rất cao, trong khi các thành phần kích thước lớn làm cho công việc của nhà thiết kế trở nên khó khăn hơn. Để giải quyết các vấn đề thiết kế và đẩy nhanh việc ra mắt sản phẩm, nhiều nhà sản xuất hiện có xu hướng sử dụng các công cụ EDA chuyên dụng để thực hiện thiết kế PCB. Tuy nhiên, các công cụ EDA chuyên dụng không tạo ra kết quả mong muốn, không đạt được tỷ lệ triển khai 100% và rất lộn xộn. Thường mất rất nhiều thời gian để hoàn thành phần còn lại.

Có rất nhiều công cụ EDA phổ biến trên thị trường, nhưng tất cả đều giống nhau ngoại trừ thuật ngữ được sử dụng và vị trí của các phím chức năng khác nhau. Làm thế nào để sử dụng các công cụ này để thực hiện thiết kế PCB tốt hơn? Phân tích cẩn thận thiết kế và thiết lập cẩn thận phần mềm công cụ trước khi bắt đầu cáp sẽ làm cho thiết kế phù hợp hơn. Dưới đây là quy trình và các bước thiết kế chung.

1. Xác định số lớp của PCB

Kích thước của bảng mạch và số lượng lớp dây cần được xác định khi bắt đầu thiết kế. Nếu thiết kế yêu cầu sử dụng cụm lưới bóng mật độ cao (BGA), bạn phải xem xét số lượng lớp dây tối thiểu cần thiết để định tuyến các thiết bị này. Số tầng dây và phương pháp xếp chồng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống dây và trở kháng của dòng in. Kích thước của bảng giúp xác định phương pháp xếp chồng và chiều rộng của dòng in để đạt được hiệu quả thiết kế mong muốn.

2, Quy tắc và giới hạn thiết kế

Công cụ cáp tự động không biết phải làm gì. Để hoàn thành nhiệm vụ cáp, công cụ cáp cần phải hoạt động với các quy tắc và giới hạn chính xác. Các đường tín hiệu khác nhau có các yêu cầu dây điện khác nhau. Tất cả các đường tín hiệu có yêu cầu đặc biệt phải được phân loại, và phân loại thiết kế khác nhau là khác nhau. Mỗi loại tín hiệu nên có một mức độ ưu tiên và mức độ ưu tiên càng cao, các quy tắc càng nghiêm ngặt. Các quy tắc này liên quan đến chiều rộng của đường in, số lượng lỗ tối đa, độ song song, ảnh hưởng lẫn nhau giữa các đường tín hiệu và giới hạn của các lớp. Những quy tắc này có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của các công cụ định tuyến. Xem xét cẩn thận các yêu cầu thiết kế là một bước quan trọng trong việc định tuyến thành công.

3, bố trí của các thành phần

Để tối ưu hóa quy trình lắp ráp, các quy tắc thiết kế sản xuất sẽ hạn chế bố trí các bộ phận. Nếu bộ phận lắp ráp cho phép các bộ phận di chuyển, mạch có thể được tối ưu hóa thích hợp, thuận tiện hơn cho hệ thống dây điện tự động. Các quy tắc và ràng buộc được xác định sẽ ảnh hưởng đến thiết kế bố cục.

4. Thiết kế quạt

Trong giai đoạn thiết kế quạt ra, để cho phép các công cụ định tuyến tự động kết nối các chân thành phần, mỗi chân của thiết bị gắn trên bề mặt phải có ít nhất một lỗ để khi cần kết nối nhiều hơn, bảng có thể là kết nối lớp bên trong, kiểm tra trực tuyến (ICT) và tái xử lý mạch. Thiết kế của thử nghiệm mạch trực tuyến có thể được thực hiện sớm trong thiết kế và đạt được sau này trong quá trình sản xuất. Loại quạt qua lỗ được xác định dựa trên đường dẫn dây và kiểm tra mạch trực tuyến. Nguồn điện và mặt đất cũng có thể ảnh hưởng đến thiết kế cáp và quạt. Để giảm điện trở cảm do dây kết nối của tụ điện lọc tạo ra, lỗ thủng phải càng gần chân của thiết bị gắn trên bề mặt càng tốt và có thể sử dụng dây dẫn tay nếu cần. Điều này có thể ảnh hưởng đến đường dẫn cáp được hình dung ban đầu và thậm chí có thể khiến bạn phải suy nghĩ lại về loại quá tải nào để sử dụng, vì vậy mối quan hệ giữa các lỗ và cảm biến pin phải được xem xét và ưu tiên các thông số kỹ thuật quá tải.

5. Hướng dẫn sử dụng dây và xử lý tín hiệu chính

Bất kể số lượng tín hiệu chính, các tín hiệu này nên được định tuyến trước, bằng tay hoặc kết hợp với các công cụ định tuyến tự động. Các tín hiệu quan trọng thường phải được thiết kế mạch cẩn thận để đạt được hiệu suất mong muốn. Sau khi hệ thống dây điện hoàn tất, nhân viên kỹ thuật liên quan sẽ kiểm tra hệ thống dây điện tín hiệu. Quá trình này tương đối dễ dàng. Sau khi kiểm tra đủ điều kiện, cố định các đường dây này và sau đó bắt đầu hệ thống dây tự động cho các tín hiệu còn lại.

6, dây tự động

Việc nối dây các tín hiệu quan trọng cần xem xét việc kiểm soát một số thông số điện trong quá trình nối dây, chẳng hạn như giảm độ tự cảm phân tán và EMC, v.v. Việc nối dây các tín hiệu khác cũng tương tự. Tất cả các nhà cung cấp EDA sẽ cung cấp một cách để kiểm soát các thông số này. Sau khi hiểu các thông số đầu vào của công cụ cáp tự động và ảnh hưởng của các thông số đầu vào đối với hệ thống cáp, chất lượng của hệ thống cáp tự động có thể được đảm bảo ở một mức độ nào đó.

7. Các điểm thiết kế của dây tự động PCB bao gồm:

7.1 Thay đổi cài đặt một chút, thử các tuyến đường khác nhau;

7.2 Giữ nguyên các quy tắc cơ bản, thử các lớp dây khác nhau, chiều rộng dòng và khoảng cách in khác nhau, chiều rộng dòng khác nhau và các loại lỗ khác nhau như lỗ mù, lỗ chôn, v.v. và xem các yếu tố này ảnh hưởng đến kết quả thiết kế như thế nào;

7.3 Cho phép các công cụ cáp xử lý các mạng mặc định này theo yêu cầu;

7.4 Tín hiệu càng ít quan trọng, tự do định tuyến của công cụ định tuyến tự động càng lớn

8. Sắp xếp dây điện

Với chỉnh sửa thủ công, bạn có thể rút ngắn chiều dài dây tín hiệu và giảm số lượng lỗ quá mức. Trong quá trình hoàn thiện, bạn cần xác định dây nào hợp lý và không hợp lý. Giống như thiết kế cáp thủ công, thiết kế cáp tự động cũng có thể được sắp xếp và chỉnh sửa trong quá trình kiểm tra.

9. Xuất hiện PCB

Các thiết kế trước đây có xu hướng tập trung vào hình ảnh của bảng mạch PCB, nhưng bây giờ nó khác. Bảng mạch được thiết kế tự động không đẹp như thiết kế thủ công, nhưng các tính năng điện tử có thể đáp ứng các yêu cầu quy định và đảm bảo hiệu suất hoàn chỉnh của thiết kế.