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PCB技術

PCB技術 - エンジニアのまとめ:PROTEL技術百科事典(一)

PCB技術

PCB技術 - エンジニアのまとめ:PROTEL技術百科事典(一)

エンジニアのまとめ:PROTEL技術百科事典(一)

2021-08-21
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Author:IPCB

1.回路図によくあるエラー:


(1)ERCレポートピンに信号接続していない:

a.パッケージを作成する際に、ピンのI/O属性を定義する、

b.コンポーネントを作成または配置する際に、一致しないグリッド属性が修正され、ピンとワイヤが接続されていません。

c.コンポーネントを作成するときは、エンド番号の方向が反対で、非エンド番号名のエンドを接続する必要があります。


(2)コンポーネントがグラフィック境界を超えている:コンポーネントライブラリのグラフ用紙の中心にコンポーネントが作成されていません。

(3)作成したプロジェクトファイルのネットワークテーブルは部分的にPCBにしかインポートできない:ネットワークテーブルを生成する際、グローバルを選択しない。

(4)自分で作成したマルチパーツコンポーネントを使用する場合は、コメントを使用しないでください。


2.PCB共通エラー:


(1)ネットワークのロード時にNODEが見つからなかったことが報告されている:

a.原理図のコンポーネントで使用されるパッケージはPCBライブラリにありません。

b.回路図中の構成部品はPCBライブラリ内の名称が一致しないパッケージを使用する、

c.回路図のコンポーネントは、PCBライブラリのピン番号が一致しないパッケージを使用します。例えば、三極管:schのピン番号はe、b、cであり、PCBのピン番号は1、2、3である。


(2)印刷時に常に1ページに印刷することはできません:

a.PCBライブラリの作成時に原点にいない、

b.部品は複数回移動され、回転され、PCBボードの境界外に隠し文字がある。「すべての隠し文字を表示」を選択してPCBを縮小し、文字を境界に移動します。


(3)DRCレポートネットワークはいくつかの部分に分かれている:

このネットワークが接続されていないことを示します。レポートファイルを確認し、CONNECTED COPPERを使用して検索します。

また、ブルースクリーンが表示される機会を減らすために、WIN 2000をできるだけ多く使用するように友人たちに注意してください。ファイルを複数回エクスポートして新しいDDBファイルを生成することで、ファイルサイズとprotelデッドロックの機会を減らすことができます。より複雑な設計をしている場合は、できるだけ自動配線を使用しないようにしてください。


PCB設計では、配線は製品設計を完了する重要なステップである。前の準備はすべてそれのために行われていると言えます。PCB全体の中で、配線設計プロセスの限界が最も高く、スキルが最も高く、作業量が最も大きい。PCB配線には、片面配線、両面配線、多層配線があります。自動配線とインタラクティブ配線の2つの配線方法があります。自動配線の前に、インタラクティブなプリ配線を使用して、より要求の高い配線をプリ配線することができます。入力端と出力端のエッジは、反射干渉を避けるために平行に隣接しないようにしなければならない。必要に応じて、接地線を増やして隔離し、隣接する2層の配線は互いに垂直でなければならない。寄生結合は並列に発生しやすい。


自動配線の配線速度は、良好なレイアウトに依存します。曲げ回数、ビア数、ステップ数などの配線規則を事前に設定することができます。通常、まず反り配線を探索し、短リード線を迅速に接続し、それからラビリンス配線を行う。まず、大域配線経路に対して敷設する配線を最適化する。必要に応じて敷設された電線を切断することができます。全体的な効果を高めるために再配線を試みます。


現在の高密度PCB設計はスルーホールが適切ではなく、多くの貴重な配線チャネルを浪費している。この矛盾を解決するために、ブラインド穴と埋め込み穴の技術が現れ、それらは穴を通す役割を果たすだけでなく、大量の配線通路を節約し、配線過程をより便利に、よりスムーズに、より完全にする。PCBボードの設計プロセスは複雑で簡単なプロセスです。それをマスターするには、大量の電子工学設計が必要です。従業員が自ら体験してこそ、その真の意味を知ることができる。


1電源とアースの処理


PCBボード全体の配線がよくできていても、電源とアースの考慮が不適切なために生じる干渉は製品の性能を低下させ、製品の成功率に影響を与えることもあります。そのため、電線とアース線の配線に真剣に対応し、電線とアース線によるノイズ干渉をできるだけ減らし、製品の品質を確保しなければならない。

エレクトロニクス製品の設計に携わっている各エンジニアは、アース線と電源線の間のノイズの原因を理解しています。ここでは、低減されたノイズ抑制についてのみ説明します。

電源とグランドとの間にデカップリングキャパシタを追加することはよく知られている。7 X 2 B 3 K)は/?“e(A1 F/t#Y4 x,n


電源線と接地線の幅をできるだけ広くし、電源線より接地線の方が広いことが好ましい。その関係は:接地線>電源線>信号線であり、通常信号線の幅は:0.2稜0.3 mm、最小幅は0.05稜0.07 mm、電源線は1.2稜2.5 mmに達することができる

デジタル回路のPCBについては、広い接地線を用いて回路を形成することができ、すなわち接地網を形成して使用することができる(アナログ回路の接地はこのように使用できない)

大面積の銅層を用いて接地し、プリント基板上の未使用箇所を接地する。多層板にすることもでき、電源とアースが1層ずつになっています。


2.デジタル回路とアナログ回路の共通接地処理


多くのPCBは単機能回路(デジタルまたはアナログ回路)ではなく、デジタルとアナログ回路の混合で構成されている。したがって、配線の際には、それらの間の相互干渉、特に地線へのノイズ干渉を考慮する必要がある。

デジタル回路は周波数が高く、アナログ回路の感度が高い。信号線の場合、高周波信号線はできるだけ敏感なアナログ回路装置から離れなければならない。アース線の場合、PCB全体は外部と1つのノードしかないため、デジタルとアナログの共通接地の問題はPCB内部で処理しなければならず、ボード内のデジタル接地とアナログ接地は実際には別々であり、それらは相互に接続されているのではなく、PCBと外部を接続するインターフェース(プラグなど)にある。デジタル接地とアナログ接地の間に短絡接続がある。接続点は1つしかないことに注意してください。PCBには非共通接地もあり、これはシステム設計によって決定される。


3.信号線を電気(地層)層に敷設する


多層プリント基板配線では、信号線層に敷設されていない導線が多くないため、より多くの層を増やすと無駄になり、生産作業量が増加し、コストも増加する。この矛盾を解決するために、電気(接地)層に配線することが考えられる。まず電源層を考慮し、次に接地層を考慮しなければならない。地層の完全性を保つことが望ましいからだ。


4.大面積ワイヤ接続脚の処理


大面積接地(電気)では、一般的な部品の脚はすべて接続されています。脚を接続する処理は総合的に考慮する必要があります。電気的性質の点では、素子ピンのパッドを銅表面に接続することが好ましい。部品の溶接と組み立ての過程で、次のような望ましくない危険性があります。溶接には高出力ヒーターが必要です。2.虚溶接が発生しやすい。そのため、電気的性能とプロセス要件は、断熱板と呼ばれ、通常はサーマルパッドと呼ばれ、溶接中に断面熱が多すぎるために仮想溶接点が発生する可能性があります。性別は大幅に低下します。多層板の電源(接地)分岐の処理は同じである。


5.配線におけるネットワークシステムの役割


多くのCADシステムでは、配線はネットワークシステムによって決定されています。グリッドが密集しすぎて、パスは増加しましたが、ステップサイズが小さすぎて、現場のデータ量が大きすぎます。これは必然的に設備の記憶空間とコンピュータに基づく電子製品の計算速度に対してもっと高い要求を出すことができます。影響が大きい。一部の経路は無効であり、例えば部品の脚のスペーサや取付孔と固定孔によって占有される経路である。疎すぎるメッシュと少なすぎるチャネルは、分布速度に大きな影響を与えます。したがって、配線をサポートするためには、間隔がよく、合理的なメッシュシステムが必要です。

標準コンポーネントの支柱間の距離は0.1インチ(2.54 mm)であるため、メッシュシステムの基本は通常、0.05インチ、0.025インチ、0.02インチなど、0.1インチ未満の整数倍に設定されています。


6.設計規則検査(DRC)


配線設計が完了したら、配線設計がデザイナーが制定した規則に合っているかどうかをよくチェックし、制定した規則がプリント基板の生産技術の要求に合っているかどうかを確認する必要がある。一般的な検査には、次の点があります。


線路と線路、線路と部品マット、線路と貫通孔、部品マットと貫通孔及び貫通孔と貫通孔の間の距離は合理的であり、生産要求を満たすかどうか。

電源線と接地線の幅は適切ですか。電源線と接地線の間に緊密な結合(低波インピーダンス)がありますか。PCBにアース線を広げることができる場所はありますか?

キー信号線が最も短い長さ、保護線の追加、入力線と出力線が明確に分離されているかどうかなど、最適な措置を取っているかどうか。

アナログ回路とデジタル回路には別々の接地線があるかどうか。

PCBに追加された図形(アイコンや注釈など)が信号ショートを引き起こすかどうか。

不要な線形をいくつか修正します。


PCBにはプロセスラインがありますか。溶接マスクが生産技術の要求に合致しているかどうか、溶接マスクのサイズが適切であるかどうか、文字マークがデバイスパッドに押されているかどうか、電気設備の品質に影響を与えないようにしてください。

多層板における電源接地層の外枠縁が減少しているかどうか、例えば電源接地層銅箔が板の外部に露出し、短絡を起こしやすい。概要本書の目的は、padsのプリントボード設計ソフトウェアPowerPCBを使用してプリントボード設計を行う過程といくつかの注意事項を説明し、ワークグループの設計者に設計規範を提供し、設計者間のコミュニケーションと相互検査を容易にすることです。


2.設計プロセス


PCB設計プロセスは、ネットリスト入力、ルール設定、コンポーネントレイアウト、配線、検査、審査、出力の6つのステップに分けられる。


2.1ネットリスト入力

ネットワークテーブルを入力するには、2つの方法があります。1つは、PowerLogicのOLE PowerPCB接続機能を使用して、送信ネットワークテーブルを選択し、OLE機能を使用して、エラーの可能性を最大限に減らすために、原理図とPCB図の一貫性を常に維持します。もう1つの方法は、PowerPCBに直接ネットワークテーブルをロードし、ファイル->インポートを選択して、回路図で生成されたネットワークテーブルを入力することです。

ATL

2.2規則設定


ネットワークテーブルを入力すると、設計規則がネットワークテーブルとともにPowerPCBに入力されているため、これらの規則はなくなりました。設計規則を変更した場合は、原理図がPCBと一致するように、原理図を同期させる必要があります。設計規則とレイヤ定義のほかに、標準ビアのサイズを変更する必要があるパッドスタックなどの設定が必要な規則もあります。設計者が新しいパッドまたはビアを作成する場合は、レイヤ25を追加する必要があります。


注:PCB設計規則、レイヤ定義、スルーホール設定、CAM出力設定は、default.stpというデフォルトのスタートアップファイルに作成されています。ネットワークテーブルに入ると、設計の実際の状況に応じて、電力層と地層に電力網と地面を割り当て、その他の高度な規則を設定します。すべてのルールを設定したら、PowerLogicでOLE PowerPCB Connectionのrules From PCB機能を使用して、原理図とPCBのルールが一致するように、原理図のルール設定を更新します。


2.3コンポーネントレイアウト

ネットワーキングテーブルを入力すると、すべてのコンポーネントがワークスペースのゼロ点に配置され、重なります。次は、これらのコンポーネントを分離し、いくつかの規則に従って整列させることです。つまり、コンポーネントレイアウトです。PowerPCBは、手動レイアウトと自動レイアウトの2つの方法を提供しています。


2.3.1手動レイアウト

1.ツールプリント基板の構造寸法のために基板輪郭を描画します。

2.プレートの縁の周りに配置されるアセンブリ(分散アセンブリ)を分散します。

3.アセンブリを1つずつ移動して回転し、それらをプレートの縁の内側に置き、一定の規則に従って整然と置く。


2.3.2自動レイアウト


Power PCBは自動レイアウトと自動ローカルクラスタレイアウトを提供するが、ほとんどの設計にとって、効果は理想的ではなく、使用を推奨しない。2.3.3注意事項

a.レイアウトの第一の原則は配線率を確保することであり、デバイスを移動する際にはフライワイヤの接続に注意し、接続されたデバイスを一緒に置く

b.デジタルデバイスとアナログデバイスを分離し、できるだけ遠くに配置する

c.デカップリングコンデンサはできるだけ装置のVCCに近い

d.設備を置く時、将来の溶接を考慮して、あまり密集しないでください

e.ソフトウェアが提供するArrayとUnion機能をより多く使用してレイアウトの効率を向上させ、



2.4結線。

手動配線と自動配線の2種類の配線方式もあります。自動プッシュやオンライン設計規則チェック(DRC)など、PowerPCBが提供する手動配線機能は非常に強力です。自動配線はSpectraの配線エンジンによって実行されます。通常、この2つの方法は一緒に使用されます。一般的な手順は、手動-自動-手動です。


2.4.1手動配線

1.自動配線の前に、まず高周波クロック、主電源などの重要なネットワークを敷設しなければならない。これらのネットワークは往々にして配線距離、線幅、線間隔、遮蔽に対して特別な要求がある、また、BGAなどの特殊なパッケージでは、自動配線を定期的に配置することが難しく、手動配線を使用する必要があります。

2.自動引き廻し後、PCB引き廻しは手動引き廻しにより調整しなければならない。


2.4.2自動結線

手動配線が完了すると、残りのネットワークは布の自動ルータに渡されます。「ツール」->「SPECCTRA」を選択し、SPECCTRAルータのインタフェースを起動し、DOファイルを設定し、「続行」を押してSPECCTRAルータの自動配線を起動します。完成後、配線率が100%であれば、手動で配線を調整することができます。100%に達していない場合は、レイアウトまたは手動配線に問題があることを示し、すべての接続が完了するまでレイアウトまたは手動配線を調整する必要があります。


2.4.3注意事項

a.電源線とアース線をできるだけ厚くする

b.デカップリングキャパシタをVCCに直接接続しようとする

c.SpectraのDOファイルを設定する場合は、まずProtect all wiresコマンドを追加して、自動ルータによる手動配線の再配布から保護する

d.ハイブリッド電源層がある場合は、その層を「分割/ハイブリッド平面」と定義し、配線前に分割し、配線後、Pour Managerの「平面接続」を使用して銅注入を行う

e.Filterをpinsに設定し、すべてのデバイスピンをthermal padモードに設定し、すべてのピンを選択し、属性を変更し、thermalオプションをチェック

f.手動ルーティングの場合、DRCオプションをオンにして動的ルーティング(動的ルーティング)を使用する


2.5検査

チェックしなければならない項目は、間隙、接続性、高速、航空機です。これらのアイテムは、ツール→デザインの検証で選択できます。高速ルールが設定されている場合は、チェックする必要があります。そうでない場合は、この項目をスキップできます。エラーが検出された場合は、レイアウトとルーティングを変更する必要があります。

注意:無視できるエラーがあります。例えば、コネクタの輪郭の一部がプレートフレームの外に配置されている場合、間隔をチェックする際にエラーが発生します。また、トレースやビアを修正するたびに、銅めっきをし直さなければなりません。


2.6審査

レビューは「PCBチェックシート」に基づいており、設計規則、層定義、線幅、間隔、パッド、ビア設定を含む、デバイスレイアウトの妥当性、電源と地上ネットワークのルーティング、高速クロックネットワークにも重点を置いて考察した。配線と遮蔽、デカップリングコンデンサの配置と接続など。再検査が不合格の場合、設計者はレイアウトと配線を修正しなければならない。再検査が合格した後、再検査者と設計者はそれぞれ署名しなければならない。


2.7設計出力

PCB設計はプリンタまたはgerberファイルにエクスポートできます。プリンタはPCBを階層的に印刷することができ、設計者と審査員の検査を容易にする。gerberファイルはプリント基板を製造するために基板製造業者に渡される。gerberファイルの出力は非常に重要です。それはこのデザインの成否にかかわる。次に、gerberファイルを出力する際に注意すべき点について重点的に説明します。


a.出力を必要とする層は、配線層(上部、下部、中間配線層を含む)、電源層(VCC層、GND層を含む)、スクリーン層(上部および下部スクリーンを含む)、ソルダーレジスト層(上部ソルダーレジスト層を含む)、下地ソルダーレジスト層を含み、ドリルファイル(NC Drill)を生成する

b.電源層がSplit/Mixedに設定されている場合、Add Document(ドキュメントの追加)ウィンドウのDocument(ドキュメント)項目でRouting(ルーティング)を選択し、gerberファイルを出力するたびに、Pour ManagerのPlane Connect(平面接続)を使用してPCB図に銅を注入する必要があります。「CAM平面」に設定した場合は、「平面」を選択します。「レイヤー」プロジェクトを設定するときは、「Layer 25」を追加し、「Layer 25 layer」で「Pads」と「Viasc」を選択します。デバイス設定ウィンドウで(デバイスごとに設定)、絞り値を199に変更する

c.レイヤーごとにレイヤーを設定する場合は、Board Outlineを選択する

d.シルクスクリーンレイヤーのレイヤーを設定する場合は、部品タイプを選択せずに、シルクスクリーンレイヤーの最上位(下層)と輪郭、テキスト、9行目を選択します

e.ソルダーレジスト層の層を設置する場合、場合によっては、ソルダーレジスト層がウェルに添加されていないことを示すためにウェルを選択し、ウェルを選択せずにソルダーレジスト層を示す。

f.ドリルファイルを生成する場合は、PowerPCBのデフォルト設定を使用して、変更を加えないでください

g.すべてのgerberaファイルを出力した後、CAM 350で開いて印刷し、設計者と審査員の「PCBチェックシート」に基づいて検査する


ビアリングは多層PCBの重要な構成要素の1つであり、ドリルリングコストは通常PCB製造コストの30%〜40%を占めている。簡単に言うと、PCB上の各穴はビアと呼ぶことができます。機能の観点から見ると、ビアは2つの種類に分けることができます:1つの種類は層と層の間の電気的接続に用いられます;固定または位置決めのための別の装置。技術的には、これらのビアは通常、ブラインドビア、埋め込みビア、貫通ビアの3種類に分類される。ブラインドホールはプリント基板の上面と底面に位置し、一定の深さを持っている。表面線と下の内部線を接続するために使用されます。孔の深さは通常一定の割合(孔径)を超えない。埋め込み穴とは、プリント基板の内層に位置する接続穴であり、基板表面には延びていない。上記の2種類の穴は回路基板の内層に位置し、積層前にスルーホール形成プロセスによって完成し、スルーホール形成プロセス中に複数の内層を重ねることができる。第3のタイプはスルーホールと呼ばれ、回路基板全体を貫通しており、内部相互接続や素子として位置決め穴を取り付けることができる。スルーホールはプロセスにおいて実現しやすく、コストも低いため、ほとんどのプリント基板は他の2種類のスルーホールの代わりにそれを使用しています。特に規定がない限り、以下のビアはビアとみなす。


設計の観点から見ると、貫通孔は主に2つの部分から構成されており、一部は中間のドリル孔であり、もう一部はドリル孔の周囲のスペーサ領域であり、下図に示すようになっている。この2つの部分の大きさは、穴を通る大きさを決定します。明らかに、高速で高密度のPCB設計では、設計者は常にビアが小さいほど良いことを望んでおり、これによりボード上により多くの配線空間を残すことができる。また、ビアが小さいほど、それ自体の寄生容量が小さくなる。小さいほど高速回路に適しています。しかし、穴のサイズの減少はコストの増加にもつながり、穴を通過するサイズを無限に減少させることはできない。ドリル穴やメッキなどの技術によって制限されています。穴が小さいほど、穴が多くなります。穴の時間が長いほど、中心位置からずれやすくなります。また、穴の深さがドリル直径の6倍を超えると、穴壁が均一に銅めっきできる保証はない。例えば、一般的な6層PCB板の厚さ(貫通孔の深さ)は約50ミルであるため、PCBメーカーが提供できる最小ドリル直径は8ミルにしかならない。