Thông tin PCB - Mẹo thiết kế và điểm để đạt được cáp tự động hiệu quả cao cho bảng mạch PCB

Mặc dù các công cụ EDA hiện nay mạnh mẽ, nhưng với các yêu cầu về kích thước bo mạch PCB ngày càng nhỏ và mật độ thiết bị ngày càng cao, việc thiết kế bo mạch PCB không hề khó khăn. Để giải quyết các vấn đề thiết kế và đẩy nhanh việc đưa sản phẩm ra thị trường, nhiều nhà sản xuất hiện có xu hướng sử dụng các công cụ EDA chuyên dụng để thực hiện thiết kế bảng mạch PCB. Nhưng các công cụ EDA chuyên dụng không thể tạo ra kết quả mong muốn, không thể thực hiện 100% định tuyến và rất lộn xộn và thường mất nhiều thời gian để hoàn thành phần còn lại. Có rất nhiều phần mềm công cụ EDA phổ biến trên thị trường hiện nay, nhưng tất cả đều giống nhau ngoại trừ thuật ngữ được sử dụng và vị trí của các phím chức năng. Làm thế nào để sử dụng các công cụ này để thực hiện tốt hơn thiết kế bảng mạch PCB? 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 tổng thể.

1. Xác định số lớp của bảng PCB

Kích thước bảng mạch và lớp dây cần được xác định sớm trong thiết kế. Nếu thiết kế yêu cầu sử dụng cụm lưới bóng mật độ cao (BGA), bạn phải xem xét số lượng lớp dây ít hơn cần thiết để định tuyến các thiết bị này. Số lượng lớp dây và phương pháp xếp chồng ảnh hưởng trực tiếp đến việc định tuyến và trở kháng của dấu vết. Kích thước của tấm giúp xác định chiều rộng ngăn xếp và dấu vết để đạt được kết quả thiết kế mong muốn. Trong nhiều năm, người ta đã nghĩ rằng ít lớp hơn sẽ rẻ hơn, nhưng có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến chi phí sản xuất bảng mạch. Sự khác biệt về chi phí giữa các tấm nhiều lớp đã giảm đáng kể trong những năm gần đây. Bắt đầu thiết kế với nhiều lớp mạch hơn và phân phối đồng đều để tránh bị buộc phải thêm các lớp mới vào cuối thiết kế khi một lượng nhỏ tín hiệu không đáp ứng các quy tắc và yêu cầu không gian được xác định. Lập kế hoạch cẩn thận trước khi thiết kế sẽ làm giảm nhiều rắc rối với hệ thống dây điện.

2. Quy tắc và giới hạn thiết kế

Công cụ định tuyến tự động không biết phải làm gì. Để hoàn thành nhiệm vụ định tuyến, công cụ định tuyến cần phải hoạt động theo đúng quy tắc và ràng buộc. Các đường tín hiệu khác nhau có các yêu cầu dây điện khác nhau. Cần phải phân loại tất cả các đường tín hiệu có yêu cầu đặc biệt và phân loại thiết kế khác nhau cũng 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 liên quan đến chiều rộng dấu vết, số lượng lỗ, độ song song, tương tác giữa các đường tín hiệu và giới hạn lớp 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 thành phần

Để đơn giản hóa quy trình lắp ráp, quy tắc Thiết kế khả năng sản xuất (DFM) hạn chế việc đặt các bộ phận. Nếu bộ phận lắp ráp cho phép các bộ phận di chuyển, mạch có thể được tối ưu hóa đúng cách để hệ thống dây điện tự động dễ dàng hơn. Các quy tắc và ràng buộc bạn xác định ảnh hưởng đến thiết kế bố cục. Trong quá trình bố trí, các kênh định tuyến và các khu vực qua lỗ cần được xem xét. Các đường dẫn và khu vực này rất rõ ràng đối với nhà thiết kế, nhưng công cụ định tuyến tự động chỉ xem xét một tín hiệu, cho phép công cụ định tuyến hoạt động như nhà thiết kế hình dung bằng cách thiết lập các ràng buộc định tuyến và thiết lập các lớp mà đường tín hiệu có thể định tuyến.

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, thiết bị gắn trên bề mặt phải có ít nhất một lỗ trên mỗi chân để bảng có thể kết nối giữa các lớp khi cần kết nối nhiều hơn. Kết nối, kiểm tra trực tuyến (ICT) và tái xử lý mạch. Để làm cho các công cụ định tuyến tự động hiệu quả, hãy đảm bảo sử dụng càng nhiều lỗ và kích thước dấu vết càng tốt và khoảng thời gian lý tưởng được đặt là 50 triệu. Loại overhole để sử dụng, nó làm cho số lượng đường dẫn có sẵn. Khi thiết kế quạt ra, hãy xem xét vấn đề kiểm tra trong mạch. Các vật cố thử nghiệm có thể tốn kém và thường được đặt hàng gần hết sản lượng khi đã quá muộn để xem xét thêm các nút để đạt được khả năng kiểm tra 100%. Sau khi xem xét và dự đoán cẩn thận, thiết kế mạch trong thử nghiệm mạch 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 dây và kiểm tra mạch trong mạch. Nguồn điện và mặt đất cũng có thể ảnh hưởng đến thiết kế cáp và quạt. Để giảm điện trở cảm ứng được tạo ra bởi dây kết nối của tụ điện lọc, các lỗ thủng phải càng gần chân của thiết bị gắn trên bề mặt càng tốt, có thể sử dụng dây thủ công nếu cần thiết, điều này có thể ảnh hưởng đến đường dẫn dây được hình dung ban đầu và thậm chí có thể khiến bạn suy nghĩ lại về việc sử dụng lỗ nào, cần phải xem xét mối quan hệ giữa các lỗ và cảm ứng dây dẫn và ưu tiên các thông số kỹ thuật vượt lỗ.

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

Mặc dù bài viết này tập trung vào các vấn đề về hệ thống dây điện tự động, hệ thống dây điện thủ công đang và sẽ là một quá trình quan trọng trong thiết kế bảng mạch in. Sử dụng định tuyến thủ công giúp các công cụ định tuyến tự động hoàn thành công việc định tuyến. Như thể hiện trong hình 2a và 2b, bằng cách định tuyến thủ công và cố định mạng đã chọn, các đường dẫn có thể được theo dõi trong quá trình định tuyến tự động có thể được hình thành. Bất kể số lượng tín hiệu quan trọng, các tín hiệu này nên được định tuyến trước bằng tay hoặc bằng công cụ định tuyến tự động. Các tín hiệu quan trọng thường yêu cầu 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, điều này dễ dàng hơn nhiều. Sau khi kiểm tra được thông qua, dây được cố định và phần còn lại của tín hiệu bắt đầu tự động định tuyến.

6. Dây tự động

Việc định tuyến các tín hiệu quan trọng cần xem xét việc kiểm soát một số thông số điện trong quá trình định tuyến, chẳng hạn như giảm độ tự cảm phân tán và EMC, v.v. Việc định tuyến các tín hiệu khác cũng tương tự. Tất cả các nhà cung cấp EDA cung cấp một cách để kiểm soát các thông số này. Sau khi hiểu các thông số đầu vào của công cụ Autowalk và ảnh hưởng của các thông số đầu vào đối với việc đi bộ, chất lượng của Autowalk có thể được đảm bảo ở một mức độ nào đó. Việc định tuyến tự động của tín hiệu phải áp dụng các quy tắc chung. Bằng cách thiết lập các khu vực hạn chế và không có dây để hạn chế các lớp được sử dụng cho một tín hiệu nhất định và số lượng các lỗ được sử dụng, công cụ dây có thể tự động định tuyến theo ý tưởng thiết kế của kỹ sư. Nếu không có giới hạn về số lớp được sử dụng bởi công cụ định tuyến tự động và số lượng lỗ quá mức cho hệ thống định tuyến, mỗi lớp sẽ được sử dụng trong quá trình định tuyến tự động và nhiều lỗ sẽ được tạo ra. Một khi các ràng buộc đã được thiết lập và các quy tắc đã tạo được áp dụng, định tuyến tự động sẽ nhận được kết quả tương tự như mong đợi, mặc dù một số đối chiếu có thể được yêu cầu và đảm bảo không gian cho các tín hiệu khác và định tuyến mạng. Sau khi một phần của thiết kế được hoàn thành, nó được bảo vệ khỏi quá trình định tuyến tiếp theo. Sử dụng các bước tương tự để định tuyến các tín hiệu còn lại. Số lượng dấu vết phụ thuộc vào độ phức tạp của mạch và số lượng quy tắc chung mà bạn xác định. Sau khi hoàn thành mỗi loại tín hiệu, hạn chế định tuyến cho phần còn lại của mạng được giảm. Nhưng đi kèm với nó là nhiều tuyến tín hiệu đòi hỏi sự can thiệp của con người. Các công cụ định tuyến tự động ngày nay rất mạnh mẽ và thường có thể hoàn thành 100% việc định tuyến. Tuy nhiên, khi công cụ định tuyến tự động không hoàn thành việc định tuyến tất cả các tín hiệu, bạn cần định tuyến phần còn lại bằng tay.

7. Các điểm thiết kế của dây chuyền phân phối tự động bao gồm:

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

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

7.3 Hãy để các công cụ định tuyến xử lý các mạng mặc định theo yêu cầu;

7.4 Tín hiệu càng ít quan trọng, công cụ định tuyến tự động càng có thể định tuyến tự do.

8. Sắp xếp dây điện

Nếu bạn đang sử dụng công cụ EDA có thể liệt kê độ dài định tuyến của tín hiệu, hãy kiểm tra dữ liệu này và bạn có thể thấy rằng một số tín hiệu hầu như không bị ràng buộc có độ dài định tuyến dài. Vấn đề này tương đối dễ xử lý và chỉnh sửa thủ công có thể rút ngắn chiều dài dây tín hiệu và giảm số lượng lỗ quá mức. Trong quá trình sắp xếp, bạn cần xác định dây nào hợp lý và dây nào không. Giống như thiết kế của hệ thống dây thủ công, thiết kế của hệ thống dây tự động có thể được tổ chức và chỉnh sửa trong quá trình xem xét.

9. Xuất hiện bảng mạch

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