Technologie PCB - Conseils de conception et points clés sur la façon d'implémenter un câblage automatique efficace pour PCB

Bien que les outils EDA actuels soient très puissants, avec des exigences de taille de PCB de plus en plus petites et des densités de dispositifs de plus en plus élevées, la conception de PCB n'est pas moins difficile. Comment atteindre un taux de configuration PCB plus élevé et réduire le temps de conception? Cet article décrit les conseils de conception et les points clés de la planification, de la mise en page et du câblage des PCB.

Maintenant, le temps de conception des PCB est de plus en plus court, l'espace de la carte est de plus en plus petit, la densité des dispositifs est de plus en plus élevée, les règles de mise en page sont extrêmement exigeantes et la taille des composants est grande, ce qui ajoute de la difficulté au travail du concepteur. Pour résoudre les problèmes de conception et accélérer le lancement de leurs produits, de nombreux fabricants préfèrent désormais utiliser des outils EDA dédiés pour la conception de PCB. Cependant, les outils EDA dédiés n’ont pas produit les résultats idéaux et n’ont pas atteint un taux de déploiement de 100%, ce qui est très déroutant. Il faut souvent beaucoup de temps pour faire le reste.

Il existe de nombreux logiciels populaires EDA Tools sur le marché, mais ils sont tous les mêmes, à l'exception de la terminologie utilisée et de l'emplacement des touches de fonction. Comment utiliser ces outils pour mieux implémenter la conception de PCB? Une analyse minutieuse de la conception et une configuration minutieuse du logiciel de l'outil avant de commencer le câblage rendront la conception plus conforme. Voici le processus de conception général et les étapes.

Déterminer le nombre de couches du PCB

Les dimensions de la carte et le nombre de couches de câblage doivent être déterminés au stade initial de la conception. Si la conception nécessite l'utilisation de composants BGA (High Density Ball Grid Array), le nombre minimum de couches de câblage nécessaires pour câbler ces dispositifs doit être pris en compte. Le nombre de couches de câblage et la méthode d'empilement affecteront directement le câblage et l'impédance de la ligne imprimée. Les dimensions des plaques aident à déterminer la méthode d'empilage et la largeur de la ligne d'impression pour obtenir l'effet de conception souhaité.

Pendant des années, on a supposé que plus le nombre de couches d'une carte de circuit imprimé était faible, moins le coût était élevé, mais il existe de nombreux autres facteurs qui peuvent influer sur le coût de fabrication d'une carte de circuit imprimé. Ces dernières années, les différences de coûts entre les panneaux multicouches ont été considérablement réduites. Il est préférable d'utiliser plus de couches de circuit et de répartir uniformément le cuivre au début de la conception pour éviter de devoir ajouter de nouvelles couches en constatant qu'un petit nombre de signaux ne respectent pas les règles et les exigences spatiales définies avant la fin de la conception. Une planification minutieuse avant la conception réduira de nombreux problèmes de câblage.

Règles et limites de conception

L'outil de câblage automatique lui - même ne sait pas quoi faire. Pour effectuer la tâche de câblage, l'outil de câblage doit fonctionner avec les bonnes règles et restrictions. Différentes lignes de signal ont différentes exigences de câblage. Toutes les lignes de signalisation ayant des exigences particulières doivent être classées. Les différentes classifications de conception sont différentes. Chaque catégorie de signal devrait avoir une priorité, et plus la priorité est élevée, plus les règles seront strictes. Ces règles concernent la largeur des lignes d'impression, le nombre maximal de pores, le parallélisme, l'influence mutuelle entre les lignes de signal et la limitation des couches. Ces règles ont un impact important sur les performances des outils de câblage. Un examen attentif des exigences de conception est une étape importante vers le succès du câblage.

Disposition des composants

Afin d'optimiser le processus d'assemblage, les règles de conception de fabricabilité (DFM) imposent des limites sur la disposition des composants. Si le Département d'assemblage permet le déplacement des composants, une optimisation appropriée du circuit peut être effectuée, ce qui facilite le câblage automatique. Les règles et contraintes définies affecteront la conception de la mise en page.

Les canaux de câblage et les zones de perçage doivent être pris en compte lors de la disposition. Ces chemins et zones sont évidents pour le concepteur, mais l'outil de câblage automatique ne prend en compte qu'un seul signal à la fois. Les couches qui définissent les contraintes de câblage et la disposition des lignes de signalisation permettent aux outils de câblage de terminer le câblage comme prévu par le concepteur.

Design festonné

Lors de la phase de conception de l'éventaillement, afin que l'outil de câblage automatique puisse connecter les broches du composant, chaque broche de l'appareil monté en surface doit avoir au moins un trou de travers, de sorte que lorsque plus de connexions sont nécessaires, la carte peut être une connexion interne hiérarchique, un test en ligne (ICT) et un retraitement du circuit.

Pour maximiser l'efficacité de l'outil de câblage automatique, il est essentiel d'utiliser la plus grande taille de perçage et la plus grande ligne d'impression possible, avec un intervalle idéal de 50 mil. Utilisez un type de trou de passage qui maximise le nombre de chemins de routage. Lors de la conception de l'évent, il est nécessaire de prendre en compte la question du test en ligne du circuit. Les pinces de test peuvent être coûteuses et sont généralement commandées lorsque la production complète est imminente. Si vous ne pensez qu'à ajouter des nœuds pour atteindre une testabilité à 100%, il est trop tard.

Après mûre réflexion et prédiction, la conception du test en ligne du circuit peut être effectuée tôt dans la conception et réalisée plus tard dans le processus de production. Le type d'évent sur - trou est déterminé en fonction du chemin de câblage et du test en ligne du circuit. L'alimentation et la mise à la terre affectent également le câblage et la conception de l'évent. Afin de réduire la réactance inductive générée par les fils de connexion des condensateurs filtrés, les perçages doivent être placés aussi près que possible des broches du dispositif monté en surface et un câblage manuel peut être utilisé si nécessaire. Cela peut affecter le chemin de câblage initialement envisagé et peut même vous amener à reconsidérer le type de perçage à utiliser, de sorte que la relation entre le perçage et l'inductance de la broche doit être prise en compte et la priorité doit être donnée aux spécifications de perçage.

Routage et traitement manuels des signaux clés

Bien que cet article traite principalement du câblage automatique, le câblage manuel est un processus important pour la conception de cartes de circuits imprimés maintenant et à l'avenir. L'utilisation du câblage manuel aide les outils de câblage automatiques à effectuer le câblage. En routant manuellement les réseaux sélectionnés et en les immobilisant, il est possible de former un chemin qui peut être suivi lors du routage automatique, comme illustré sur les figures 2a et 2B.

Quel que soit le nombre de signaux critiques, ceux - ci doivent d'abord être routés, manuellement ou en combinaison avec un outil de routage automatique. Les signaux critiques doivent souvent passer par une conception de circuit minutieuse pour atteindre les performances requises. Une fois le câblage terminé, le personnel d'ingénierie concerné vérifiera le câblage du signal. Le processus est relativement facile. Une fois que vous avez vérifié la conformité, fixez ces lignes et commencez à Router automatiquement les signaux restants.

Apparence du circuit imprimé

Les conceptions précédentes avaient tendance à se concentrer sur les effets visuels de la carte, mais elles sont maintenant différentes. Les cartes conçues automatiquement ne sont pas aussi esthétiques que celles conçues manuellement, mais les caractéristiques électroniques peuvent répondre aux exigences spécifiées et garantir la performance complète de la conception.

Câblage automatique

Le câblage des signaux critiques nécessite de prendre en compte le contrôle de certains paramètres électriques pendant le câblage, tels que la réduction de l'inductance distribuée et de la Cem, etc. le câblage d'autres signaux est similaire. Tous les fournisseurs EDA fourniront un moyen de contrôler ces paramètres. Après avoir compris les paramètres d'entrée de l'outil de câblage automatique et l'impact des paramètres d'entrée sur le câblage, la qualité du câblage automatique peut être garantie dans une certaine mesure.

Le Routage automatique des signaux devrait adopter des règles générales. En définissant des zones de câblage restreintes et interdites pour limiter les couches utilisées et le nombre de pores utilisés pour un signal donné, l'outil de câblage peut automatiser le câblage en fonction de la pensée de conception de l'Ingénieur. Si le nombre de couches utilisées par l'outil de câblage automatique et le nombre de perçages ne sont pas limités, chaque couche sera utilisée pendant le câblage automatique et de nombreux perçages seront générés.

Après avoir défini les contraintes et appliqué les règles créées, le routage automatique obtiendra des résultats similaires à ceux attendus. Bien sûr, certains travaux de tri peuvent être nécessaires et il est nécessaire d'assurer un espace pour d'autres signaux et le câblage réseau. Une fois qu'une partie de la conception est terminée, fixez - la pour éviter qu'elle ne soit affectée par le processus de câblage ultérieur.

Utilisez les mêmes étapes pour câbler le reste du signal. Le nombre de câblages dépend de la complexité du circuit et du nombre de règles conventionnelles que vous définissez. Une fois chaque type de signal terminé, les limites du câblage réseau restant seront réduites. Mais avec cela vient un grand nombre de câblages de signaux qui nécessitent une intervention humaine. Les outils de câblage automatique d'aujourd'hui sont si puissants qu'ils peuvent généralement effectuer 100% du câblage. Cependant, lorsque l'outil de câblage automatique n'a pas terminé le câblage de tous les signaux, les signaux restants doivent être câblés manuellement.

Les points de conception du câblage automatique comprennent:

1. Changez légèrement les paramètres et essayez divers câblage d'itinéraire;

2. Gardez les règles de base inchangées, essayez différentes couches de câblage, différentes lignes d'impression et largeurs d'espacement, différentes largeurs de ligne et différents types de pores, tels que les trous borgnes, les pores enterrés, etc., et observez comment ces facteurs affectent les résultats de conception;

3. Laissez l'outil de câblage gérer ces réseaux par défaut au besoin;

4. Moins le signal est important, plus le câblage de l'outil de câblage automatique sera libre.

Arrangement de câblage

Si le logiciel EDA Tool que vous utilisez peut répertorier la longueur de câblage de votre signal, vérifiez ces données et vous constaterez peut - être que certaines longueurs de câblage de signal pratiquement illimitées sont très longues. Ce problème est relativement facile à traiter et peut être modifié manuellement pour raccourcir la longueur de câblage du signal et réduire le nombre de trous. Au cours du processus de finition, vous devez déterminer quels câblages sont raisonnables et lesquels ne le sont pas. Tout comme la conception de câblage manuel, la conception de câblage automatique peut également être triée et modifiée au cours du processus de vérification.