Javított PCB vezetékezési szint, hatékonyabbá teszi a PCB-tervezést

A PCB elrendezés nagyon fontos a teljes NYÁK-tervezésben. Érdemes tanulmányozni és megtanulni, hogyan lehet gyors és hatékony kábelezést elérni, és hogyan lehet csúcsminőségű PCB-kábelezést elérni. Összegyűjtöttünk 7 szempontot, amire figyelni kell a NYÁK-elrendezésnél. Ellenőrizzük és pótoljuk a hiányosságokat!

1. Digitális és analóg áramkörök közös földi feldolgozása

Manapság sok PCB már nem egyetlen funkcionális áramkör (digitális vagy analóg áramkörök), hanem digitális áramkörök és analóg áramkörök keverékéből áll. Ezért a vezetékezés során figyelembe kell venni a köztük lévő kölcsönös interferenciát, különösen a földvezeték zaját. A digitális áramkörök frekvenciája magas, az analóg áramkörök érzékenysége erős. A jelvezetékeknél a nagyfrekvenciás jelvezetékeknek a lehető legtávolabb kell lenniük az érzékeny analóg áramköri eszközöktől. A földi vonalak esetében az egész NYÁK-nak csak egy csomópontja van a külvilág felé, így a digitális és analóg közös föld problémáját a PCB-n belül kell kezelni. Azonban a digitális földelés és az analóg föld valójában el van választva az alaplapon belül. Nem kapcsolódnak egymáshoz, hanem csak azon az interfészen vannak, ahol a PCB csatlakozik a külvilághoz (pl. dugók stb.). A digitális földelés kissé rövidre zárva van az analóg földeléssel, vegye figyelembe, hogy csak egy csatlakozási pont van. A PCB-n különböző földelések is találhatók, amit a rendszer kialakítása határoz meg.

2. A jelvezetékeket az elektromos (föld) rétegre fektetjük

Többrétegű nyomtatott kártyák bekötésekor nem sok befejezetlen sor marad a jelvezeték rétegen. Több réteg hozzáadása pazarlást okoz, és növeli a gyártás munkaterhét, és ennek megfelelően a költségek is növekednek. Ennek az ellentmondásnak a feloldása érdekében fontolóra veheti az elektromos (föld) réteg vezetékezését. Először a teljesítményréteget kell figyelembe venni, majd a talajréteget. Mert a formáció integritása megmarad.

3. Összekötő lábak kezelése nagy felületű vezetékekben

A nagy felületű földelésnél (villany) az általánosan használt alkatrészek lábait csatlakoztatják rá. Az összekötő lábak kezelését átfogóan meg kell fontolni. Az elektromos teljesítmény szempontjából jobb, ha az alkatrészek lábainak párnái teljesen a rézfelülethez csatlakoznak, de az alkatrészek hegesztésének rejtett veszélyei vannak, például: ① A hegesztéshez nagy teljesítményű fűtőelem szükséges. . ② Könnyű virtuális forrasztási kötéseket létrehozni. Ezért, figyelembe véve az elektromos teljesítményt és a folyamatkövetelményeket, kereszt alakú forrasztóbetétet készítenek, amelyet hőpajzsnak, közismertebb nevén termikus padnak (Thermal) neveznek. Így kiküszöbölhető a hegesztés közbeni túlzott keresztmetszetű hőleadás miatti virtuális forrasztási csatlakozások lehetősége. A szex jelentősen csökken. A többrétegű táblák teljesítmény (föld) réteg lábainak kezelése megegyezik.

4. A hálózati rendszer szerepe a vezetékezésben

Sok CAD rendszerben a vezetékezést a hálózati rendszer alapján határozzák meg. Ha a rács túl sűrű, bár a csatornák száma nő, a lépések túl kicsik, és a képmezőben túl nagy az adatmennyiség. Ez óhatatlanul magasabb követelményeket támaszt majd a készülék tárhelyével szemben, és ez hatással lesz a számítógép-elektronikai termékek számítási sebességére is. nagy hatást. Egyes utak érvénytelenek, például azok, amelyeket az alkatrészlábak párnái vagy rögzítőfuratok és rögzítőfuratok foglalnak el. A túl ritka háló és a túl kevés csatorna nagy hatással lesz az útválasztási arányra. Ezért ésszerű rácsrendszerre van szükség a vezetékezés támogatására. A szabványos alkatrész lábai közötti távolság {{0}},1 hüvelyk (2,54 mm), így a rácsrendszer alapja általában 0,1 hüvelyk (2,54 mm) vagy egy {{10}},1 hüvelyknél kisebb integrált többszörös, például: 0,05 hüvelyk, 0,025 hüvelyk, 0,02 hüvelyk stb.

5. Az áramellátás és a földelő vezetékek kezelése

Még akkor is, ha a teljes NYÁK-kártya vezetékezése jól megtörtént, az áramellátás és a földelő vezetékek nem kellő figyelembevétele által okozott interferencia rontja a termék teljesítményét, és néha még a termék sikerességét is befolyásolja. Ezért a tápegység és a földelő vezetékek bekötését komolyan kell venni, hogy minimálisra csökkentsük a tápegység és a földelő vezetékek által keltett zajinterferenciát, így biztosítva a termék minőségét. Minden elektronikai termékek tervezésével foglalkozó mérnök tisztában van a földvezeték és a tápvezeték közötti zaj okával. Most csak a csökkentett zajelnyomást írjuk le: a jól ismert, hogy a tápegység és a földelő vezeték közé zajt adnak. Lotus gyökér kondenzátor. Szélesítse ki a táp- és földvezetékeket, amennyire csak lehetséges. A földelő vezeték szélesebb, mint a tápvezeték. Kapcsolatuk a következő: földelő vezeték > tápvezeték > jelvezeték. A jelvezeték szélessége általában: 0,2~0,3 mm, a finom szélesség pedig legfeljebb 0.05~0,07 mm. , a tápkábel 1,2–2,5 mm-es. Digitális áramkörű PCB-knél széles földelővezetékekkel hurkot, azaz földelési hálózatot lehet kialakítani (az analóg áramkörök földje ilyen módon nem használható). Használjon nagy területű rézréteget a földelővezetékekhez, a fel nem használtakat pedig a nyomtatott táblán Minden hely a földhöz van kötve és földelővezetékként használható. Vagy készíthető belőle többrétegű tábla, a tápellátás és a földelő vezetékek egy-egy réteget foglalnak el.

6. Tervezési szabályok ellenőrzése (DRC)

A huzalozási terv elkészülte után gondosan ellenőrizni kell, hogy a kábelezés megfelel-e a tervező által meghatározott szabályoknak. Azt is ellenőrizni kell, hogy a meghatározott szabályok megfelelnek-e a nyomtatott kartongyártási folyamat igényeinek. Az általános ellenőrzések a következő szempontokat foglalják magukban: sorról sorra, sorról sorra. Ésszerű-e a távolság az alkatrészek, a vonalak és az átmenő lyukak, az alkatrészek és az átmenő furatok, valamint az átmenő lyukak között, és megfelel-e a gyártási követelményeknek. Megfelelő szélességűek-e a táp- és földvezetékek, és a táp- és földvezetékek szorosan össze vannak kötve (alacsony hullámimpedancia)? A NYÁK-ban van olyan hely, ahol a földvezetéket ki lehet szélesíteni? Intézkedéseket tettek-e a kulcsfontosságú jelvezetékekre, például a rövid hosszúságokra, a védővezetékekre, valamint a bemeneti és kimeneti vezetékekre, amelyek egyértelműen el vannak választva? Az analóg áramkör és a digitális áramkör részei rendelkeznek független földelővezetékekkel? A PCB-re később hozzáadott grafikák (például ikonok, címkék) okoznak-e rövidzárlatot. Módosítson néhány nem kielégítő vonalalakot. Vannak folyamatsorok a PCB-hez? A forrasztómaszk megfelel-e a gyártási folyamat követelményeinek, megfelelő-e a forrasztómaszk mérete, és hogy a karakterjel rá van-e nyomva az eszközpárnára, hogy elkerülje az elektromos szerelvény minőségének befolyásolását. Csökkent-e a tápegység földelőrétegének külső keretének széle egy többrétegű kártyában? Ha a tápegység földelő rétegének rézfóliája szabaddá válik a táblán kívül, könnyen rövidzárlatot okozhat.

7. A via tervezése

A Via (via) a többrétegű PCB egyik fontos összetevője. A fúrás költsége általában a nyomtatott áramköri lapok gyártási költségének 30-40%-át teszi ki. Egyszerűen fogalmazva, a PCB-n lévő minden lyuk átmenőnek nevezhető. Funkcionális szempontból a vias-ok két kategóriába sorolhatók: az egyik a rétegek közötti elektromos összeköttetésekre szolgál; a másik az eszközök rögzítésére vagy elhelyezésére szolgál. A folyamat szempontjából az átmenőhelyeket általában három kategóriába sorolják, nevezetesen vak, eltemetett és átmenő csatornákra.

A vakfuratok a nyomtatott áramköri lapok felső és alsó felületén találhatók. Bizonyos mélységük van, és a felületi áramkörök és az alatta lévő belső áramkörök összekapcsolására szolgálnak. A lyukak mélysége általában nem halad meg egy bizonyos arányt (nyílás). Az eltemetett átmenőnyílások a nyomtatott áramköri lap belső rétegén található csatlakozólyukakra vonatkoznak, és nem terjednek ki az áramköri lap felületére. A fenti két típusú lyuk az áramköri lap belső rétegében található. A laminálás előtt az átmenő lyukképzéssel készülnek el. Az átmenőlyukképzési folyamat során több belső réteg átlapolható. A harmadik típust átmenő lyuknak nevezzük, amely a teljes áramköri kártyán áthalad, és belső összeköttetések megvalósítására vagy alkatrészek rögzítésére szolgáló pozicionáló furatokként használható. Mivel az átmenő lyukak könnyebben megvalósíthatók a technológiában és alacsonyabbak a költségek, a legtöbb nyomtatott áramköri lapban ezeket használják a másik két átmenőlyuk helyett. A következő átmenő furatok átmenő furatoknak minősülnek, hacsak nincs másképp meghatározva.

1. Tervezési szempontból egy átmenő furat főként két részből áll, az egyik a középen lévő fúrófurat, a másik pedig a fúrólyuk körüli párnaterület. E két rész mérete határozza meg a via méretét. Nyilvánvaló, hogy a nagy sebességű, nagy sűrűségű PCB-k tervezésekor a tervezők mindig abban reménykednek, hogy a vias-ok a lehető legkisebbek legyenek, így több vezetékezési hely maradhat a kártyán. Ráadásul minél kisebbek a via-ok, annál kisebb a saját parazita kapacitásuk. Minél kisebb, annál alkalmasabb nagy sebességű áramkörökhöz. A furat méretének csökkentése azonban költségnövekedést is eredményez, és az átmenő furat mérete nem csökkenthető a végtelenségig. Korlátozza a fúrás (fúrás) és galvanizálás (plating) és más folyamattechnológiák: minél kisebb a furat, annál nehezebb a fúrás. Minél tovább tart a lyuk, annál könnyebben lehet eltérni a középponttól; és ha a furat mélysége meghaladja a fúrt furat átmérőjének 6-szorosát, nincs garancia arra, hogy a furat fala egyenletesen lesz bevonva rézzel. Például egy normál 6-rétegű nyomtatott áramköri lap jelenlegi vastagsága (átmenő furatmélysége) körülbelül 50 Mil, így a NYÁK-gyártó által biztosított fúrási átmérő csak a 8 milliót érheti el.

2. Az átmenő lyuk parazita kapacitása Maga az átmenő lyuk parazita kapacitással rendelkezik a földhöz képest. Ha ismert, hogy a talajrétegen lévő átmenőlyuk szigetelőfuratának átmérője D2, az átmenőlyuk alátét átmérője D1, a NYÁK lap vastagsága pedig T, A tábla hordozójának dielektromos állandója ε, akkor az átmenő lyuk parazita kapacitásának nagysága hozzávetőlegesen: C=1.41εTD1/(D2-D1) Az átmenőlyuk parazita kapacitásának fő hatása az áramkörre meghosszabbítja a jel felfutási idejét és csökkenti az áramkör sebességét. Például egy 50 Mil vastagságú nyomtatott áramköri laphoz, ha egy átmenő furat belső átmérője 10 Mil és a betét átmérője 2{{20} } Mil értéket használunk, és a betét és a földelt réz terület közötti távolság 32 Mil, a fenti képlet segítségével hozzávetőlegesen kiszámíthatjuk az átmenő lyukat. A parazita kapacitás nagyjából: C=1,41x4,4x{{31 }}.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF. A kapacitás ezen része által okozott emelkedési idő változása: T10-90=2.2C (Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Ezekből az értékekből látható, hogy bár az egyetlen átmenet parazita kapacitása által okozott emelkedési késleltetés lassításának hatása nem túl nyilvánvaló, a tervezőknek mégis alaposan meg kell fontolniuk, ha a kábelezésben a rétegek közötti váltásnál többszörös via-t használnak. .

3. Az átmenetek parazita induktivitása Hasonlóképpen, vannak parazita kapacitások az átmenetekben és parazita induktivitások. A nagysebességű digitális áramkörök tervezésénél a vias parazita induktivitása által okozott kár gyakran nagyobb, mint a parazita kapacitás hatása. Parazita soros induktivitása gyengíti a bypass kondenzátor hozzájárulását és gyengíti a teljes energiarendszer szűrőhatását. A következő képlet segítségével egyszerűen kiszámíthatjuk a via hozzávetőleges parazita induktivitását: L=5.08h [ln (4h/d) + 1] ahol L az átjáró induktivitására utal: az átmenő, h a nyílás hossza, és d a középpontja A fúrt furat átmérője. A képletből látható, hogy az átmenő furat átmérője kismértékben befolyásolja az induktivitást, de a nyílás hossza befolyásolja az induktivitást. A fenti példával továbbra is a via induktivitása a következőképpen számítható ki: L=5.08x0,050 [ln (4x0,050/0,010) + 1 ]=1.015nH. Ha a jel felfutási ideje 1ns, akkor ekvivalens impedanciája: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Ezt az impedanciát nem lehet figyelmen kívül hagyni, amikor nagyfrekvenciás áram folyik rajta. Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy a bypass kondenzátornak két átmenőn kell áthaladnia a tápréteg és a földréteg összekapcsolásakor, így a vias parazita induktivitása exponenciálisan megnő.

4. Átmenőlyuk kialakítása nagy sebességű NYÁK-ban Az átmenőlyukak parazita jellemzőinek fenti elemzésén keresztül láthatjuk, hogy a nagysebességű NYÁK-tervezésben az egyszerűnek tűnő átmenőlyukak gyakran nagy negatív hatásokat okoznak az áramkör kialakításában. hatás. A vias parazita hatásai által okozott káros hatások csökkentése érdekében próbálja meg a következőket tenni a tervezés során:

1. A költségek és a jelminőség szempontjából válasszon egy ésszerű méretű átmenőlyukat. Például a 6-10-rétegű memóriamodul NYÁK-tervezéséhez jobb, ha 10/20 Miles (fúró/pad) átmenőt használ. Egyes nagy sűrűségű, kis méretű táblákhoz 8/18 Miles vias-t is használhat. lyuk. A jelenlegi technikai feltételek mellett a kisebb méretű via-ok használata nehézkes. Tápellátás vagy földelés esetén fontolja meg a nagyobb méretek használatát az impedancia csökkentése érdekében.

2. A fentebb tárgyalt két képletből arra lehet következtetni, hogy a vékonyabb PCB kártya használata előnyös a vias két parazita paraméterének csökkentésében.

3. Lehetőleg ne változtassuk meg a jelnyomok rétegeit a NYÁK-kártyán, vagyis ne használjunk felesleges átmeneteket.

4. A tápellátás és a földelő érintkezőket a közelben kell fúrni. Minél rövidebbek a vezetékek az átmenetek és a csapok között, annál jobb, mert ezek az induktivitás növekedését okozzák. Ugyanakkor az impedancia csökkentése érdekében a táp- és a földelővezetéknek a lehető legvastagabbnak kell lennie.

5. Helyezzen néhány földelt átmenőt a jelréteget váltó átmenetek közelébe, hogy a jel számára szoros hurkot biztosítson. Még nagyszámú redundáns földelési átvezetést is elhelyezhet a PCB kártyán. Természetesen a tervezésben is rugalmasnak kell lennie. A korábban tárgyalt via modell egy olyan eset, amikor minden rétegnek van egy padja. Néha csökkenthetjük vagy akár eltávolíthatjuk a párnákat egyes rétegeken. Különösen akkor, ha az átmenő lyukak sűrűsége nagyon nagy, ez azt okozhatja, hogy a rézrétegben lévő áramkört letörik a horony. A probléma megoldására a vias helyének elmozdítása mellett megfontolhatjuk a vias-ok rézrétegbe helyezését is. A betét mérete csökken.