Công nghệ PCB - Chín phương pháp hay nhất để định tuyến PCB

Mục tiêu của thiết kế PCB là tạo ra một bảng mạch đầy đủ chức năng và tôi hoàn toàn đồng ý với điều đó. Tuy nhiên, mục tiêu đầu tiên của tôi trong quá trình bố trí PCB là làm cho bảng mạch có dây 100%. Bố cục trước tiên phải thiết lập các thông số thiết kế, sau đó đặt các thành phần để đáp ứng các yêu cầu về điện, cơ khí và sản xuất của chúng. Sau đó, điều duy nhất còn lại là kết nối tất cả các mạng lại với nhau. Nghe có vẻ dễ dàng nhỉ? Đôi khi đó là trường hợp, nhưng hầu hết thời gian nó phức tạp hơn mọi người nhận ra.

Nhiều chi tiết phải được xem xét và giải quyết để định tuyến thành công bảng mạch in. Ví dụ, dây nguồn và dây mặt đất phải được cấu hình để cung cấp đường dẫn trở lại tín hiệu sạch tốt cho các mạng nhạy cảm và các dấu vết mang tín hiệu nhạy cảm phải có chiều rộng nhất định và cách xa các mạch có độ ồn cao có thể ảnh hưởng đến hoạt động của chúng. Đây chỉ là một vài trong số những điều mà các nhà thiết kế cần xem xét khi định tuyến bảng mạch của họ. Trong phần thứ ba của loạt thiết kế bảng gồm bốn phần, đây là một số phương pháp hay nhất để định tuyến PCB.

Thói quen định tuyến PCB tốt bắt đầu với thực tiễn tốt nhất về bố trí PCB cho bất kỳ dấu vết nào

Trong phần đầu tiên của loạt bài này, các phương pháp thiết kế PCB tốt nhất để phát triển sơ đồ thiết kế bảng mạch in đã được nghiên cứu. Sử dụng sơ đồ làm nền tảng cho thiết kế của bạn, tôi đã thấy trong phần thứ hai của loạt bài này một số thực tiễn tốt nhất để đặt các thành phần trong thiết kế của bạn. Bây giờ, trong phần thứ ba, bạn sẽ thấy tất cả các công việc chuẩn bị đã được thực hiện cho đến nay sẽ giúp đặt kết nối mạng giữa các thành phần được đặt này như thế nào.

Tuy nhiên, tốt nhất là kiểm tra thiết kế trước khi kết thúc việc định tuyến và đảm bảo bạn đã sẵn sàng cho bước tiếp theo:

Cơ sở dữ liệu đã được cấu hình đúng cách với ngăn xếp lớp được phê duyệt chưa?

Tất cả các quy tắc thiết kế và bất kỳ ràng buộc dây độc đáo nào đã được cài đặt chưa?

Có phải tất cả các thành phần trên bảng?

Vị trí linh kiện đã được tối ưu hóa cho chế độ kết nối tối ưu chưa?

Giả sử tất cả các dự án này đã hoàn thành, bạn đã sẵn sàng để bắt đầu theo dõi tuyến đường của mình.

Chín phương pháp thực hành tốt nhất bố trí pcb cho thiết kế bảng mạch

Có rất nhiều loại và kiểu dấu vết khác nhau cần được định tuyến trên bảng và chín phương pháp hay nhất sau đây sẽ bao gồm hầu hết các phương pháp bạn sẽ sử dụng:

Công cụ định tuyến: Bước đầu tiên trong việc định tuyến bảng mạch của bạn là đảm bảo bạn hiểu cách sử dụng các công cụ thiết kế mà bạn đang sử dụng. Không có gì lạ khi các nhà thiết kế lãng phí thời gian vào các tác vụ định tuyến thủ công vì họ không biết rằng các tính năng tự động hóa trong các công cụ sẽ làm tốt hơn.

Đường thoát: Tất cả các chân của các thành phần có số chân cao như chip xử lý BGA 600 chân phải được định tuyến qua lỗ để chúng có thể được kết nối với lớp bên trong. Các lỗ và micropores bên trong đĩa thường được sử dụng để thoát khỏi hệ thống dây điện, và mũ bỏ qua và các bộ phận tách nhỏ khác được kết nối với các chân tương tự này thường được hệ thống dây điện đồng thời.

Nguồn điện: Sử dụng các dấu vết ngắn và rộng để định tuyến các mạch điện để giúp giảm cảm ứng dấu vết và kiểm soát nhiễu điện từ (EMI) và nhiệt. Khi định tuyến các dấu vết hoặc góc tròn này, tốt nhất là sử dụng góc 45 độ. Tốt nhất là giữ dây trên một lớp và tránh sử dụng các lỗ quá mức, vì chúng đòi hỏi vị trí tốt nhất của cụm nguồn.

Đường dẫn tín hiệu: Trong các mạch tốc độ cao, đường dẫn tín hiệu rất quan trọng. Điều quan trọng là sử dụng dấu vết trực tiếp ngắn để kết nối các mạng này. Giống như nguồn điện, điều này phụ thuộc rất nhiều vào vị trí của các bộ phận và sơ đồ nên được sử dụng như một hướng dẫn để đặt và định tuyến.

Đường truyền tốc độ cao: Do nhu cầu kiểm soát năng lượng của đường truyền, các dấu vết này phải được định tuyến trên hoặc giữa các lớp bên trong ngay bên cạnh hai lớp mặt phẳng tham chiếu. Điều này được gọi là cấu hình lớp microband hoặc ribbon và rất quan trọng để cung cấp đường dẫn trở lại tín hiệu rõ ràng và trực tiếp nhất. Điều này cũng rất quan trọng khi định tuyến đường truyền mà không vượt qua các mặt phẳng riêng biệt, vì điều này có thể phá vỡ đường dẫn trở lại tín hiệu, tạo ra nhiều tiếng ồn không mong muốn trên bảng. Đường dây truyền tải điện tốc độ cao có nhiều dạng. Công cụ CAD thiết kế PCB của bạn thường có một số tính năng tích hợp để định tuyến các đường trở kháng được kiểm soát, các cặp vi sai hoặc các tín hiệu nhạy cảm yêu cầu khoảng cách bổ sung.

Bus routing: Một mạch số thường có một nhóm mạng để định tuyến, được gọi là bus. Các bus này thường là các đường dữ liệu và địa chỉ giữa bộ xử lý và các thành phần bộ nhớ, do đó có thể làm tăng giới hạn thiết kế tốc độ cao. Bus nên được định tuyến cùng nhau để độ dài của chúng phù hợp với thời gian tín hiệu và một số hệ thống CAD cung cấp chức năng định tuyến tương tác tự động chuyên dụng cho các mạng này cùng nhau.

Analog routing: Routing Analog nên được tách biệt với digital routing càng nhiều càng tốt. Nó nên có mặt phẳng tham chiếu độc lập của riêng mình để trả lại tín hiệu để ngăn chặn tiếng ồn tín hiệu tương tự làm ô nhiễm mạch kỹ thuật số.

Dây nguồn và dây nối đất: Dây nguồn và dây nối đất phải rộng, đặc biệt đối với các mạch có dòng điện lớn. Hãy nhớ sử dụng bộ tản nhiệt để kết nối các chân thông qua lỗ và các yếu tố tách để ngăn chặn sự mất cân bằng nhiệt trong quá trình hàn. Nếu có thể, tốt nhất là sử dụng một mặt phẳng kim loại rắn, mặt đất nên cách xa các khe cắm, vết cắt và vết nứt như một tín hiệu rõ ràng trở lại đường dẫn. Nếu không thể tránh khỏi việc sử dụng máy bay tách, hãy đảm bảo rằng nó không nằm trong khu vực có dây tốc độ cao.

Dọn dẹp: Nó không chỉ làm cho hệ thống dây điện trông gọn gàng. Trong một số trường hợp, chẳng hạn như dấu vết nổi, nó có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn tín hiệu của bảng vì chúng hoạt động giống như ăng-ten đang phát ra năng lượng. Hãy chắc chắn sử dụng các công cụ cần thiết để tìm và sửa bất kỳ vấn đề nào trong định tuyến của bạn.

Chín phương pháp hay nhất về bố cục pcb này có thể thực hiện hầu hết các định tuyến dấu vết cần thiết trong thiết kế pcb của bạn.