Uzlabots PCB vadu līmenis, padarot jūsu PCB dizainu efektīvāku

PCB izkārtojums ir ļoti svarīgs visā PCB dizainā. Ir vērts pētīt un mācīties, kā panākt ātru un efektīvu elektroinstalāciju un padarīt jūsu PCB vadu augstas klases izskatu. Mēs esam sakārtojuši 7 aspektus, kuriem jāpievērš uzmanība PCB izkārtojumā. Pārbaudīsim un aizpildīsim nepilnības!

1. Ciparu shēmu un analogo ķēžu kopējā zemes apstrāde

Mūsdienās daudzas PCB vairs nav atsevišķas funkcionālas shēmas (digitālās vai analogās shēmas), bet tās sastāv no ciparu un analogo shēmu maisījuma. Tāpēc, veicot elektroinstalāciju, ir jāņem vērā savstarpējie traucējumi starp tiem, īpaši trokšņa traucējumi zemējuma līnijā. Digitālo ķēžu frekvence ir augsta, un analogo ķēžu jutība ir spēcīga. Signāla līnijām augstfrekvences signālu līnijām jābūt pēc iespējas tālāk no jutīgām analogās shēmas ierīcēm. Zemes līnijām visam PCB ir tikai viens mezgls uz ārpasauli, tāpēc digitālās un analogās kopīgās zemes problēma ir jārisina PCB iekšpusē. Tomēr digitālais zemējums un analogais zemējums faktiski ir atdalīti plates iekšpusē. Tie nav savienoti viens ar otru, bet atrodas tikai saskarnē, kur PCB savienojas ar ārpasauli (piemēram, kontaktdakšas utt.). Digitālais zemējums ir nedaudz savienots ar analogo zemējumu, lūdzu, ņemiet vērā, ka ir tikai viens savienojuma punkts. Uz PCB ir arī dažādi iezemējumi, ko nosaka sistēmas dizains.

2. Signāla līnijas tiek uzliktas uz elektriskā (zemes) slāņa

Savienojot daudzslāņu drukātās plates, signāla līnijas slānī nepaliek daudz nepabeigtu līniju. Vairāku slāņu pievienošana radīs atkritumus un palielinās ražošanas slodzi, un attiecīgi palielināsies arī izmaksas. Lai atrisinātu šo pretrunu, varat apsvērt elektroinstalāciju uz elektriskā (zemes) slāņa. Vispirms ir jāņem vērā jaudas slānis, pēc tam zemes slānis. Jo tiek saglabāta veidojuma integritāte.

3. Savienojošo kāju apstrāde liela laukuma vadītājos

Liela laukuma zemējumā (elektrībā) ar to ir savienotas parasti izmantoto komponentu kājas. Visaptveroši jāapsver savienojošo kāju apstrāde. Attiecībā uz elektrisko veiktspēju labāk ir, ja komponentu kāju spilventiņi ir pilnībā savienoti ar vara virsmu, taču ir dažas slēptas briesmas, kas saistītas ar detaļu metināšanas komplektu, piemēram: ① Metināšanai nepieciešams lieljaudas sildītājs. . ② Ir viegli izveidot virtuālus lodēšanas savienojumus. Tāpēc, ņemot vērā elektriskās veiktspējas un procesa prasības, tiek izgatavots krustveida lodēšanas paliktnis, ko sauc par siltuma vairogu, ko parasti sauc par termisko paliktni (Thermal). Tādā veidā var novērst virtuālo lodēšanas savienojumu iespējamību pārmērīgas šķērsgriezuma siltuma izkliedes dēļ metināšanas laikā. Sekss ir ievērojami samazināts. Daudzslāņu dēļu spēka (zemes) slāņa kāju apstrāde ir vienāda.

4. Tīkla sistēmas loma elektroinstalācijā

Daudzās CAD sistēmās elektroinstalācija tiek noteikta, pamatojoties uz tīkla sistēmu. Ja režģis ir pārāk blīvs, lai gan kanālu skaits ir palielināts, soļi ir pārāk mazi un datu apjoms attēla laukā ir pārāk liels. Tam neizbēgami būs augstākas prasības ierīces uzglabāšanas vietai, un tas ietekmēs arī datoru elektronisko izstrādājumu skaitļošanas ātrumu. liela ietekme. Daži ceļi ir nederīgi, piemēram, tie, kurus aizņem komponentu kāju spilventiņi vai montāžas caurumi un montāžas caurumi. Pārāk mazs tīkls un pārāk maz kanālu ļoti ietekmēs maršrutēšanas ātrumu. Tāpēc elektroinstalācijas atbalstam ir jābūt saprātīgai režģa sistēmai. Attālums starp standarta komponenta kājām ir {{0}},1 colla (2,54 mm), tāpēc režģa sistēmas pamatā parasti ir iestatīta 0,1 colla (2,54 mm) vai integrālais daudzkārtnis, kas mazāks par {{10}},1 collu, piemēram: 0,05 collas, 0,025 collas, 0,02 collas utt.

5. Strāvas padeves un zemējuma vadu apstrāde

Pat ja elektroinstalācija visā PCB plāksnē ir labi pabeigta, traucējumi, ko izraisa nepietiekama strāvas padeves un zemējuma vadu apsvēršana, pasliktinās izstrādājuma veiktspēju un dažkārt pat ietekmēs produkta panākumu līmeni. Tāpēc barošanas avota un zemējuma vadu elektroinstalācija ir jāuztver nopietni, lai līdz minimumam samazinātu strāvas padeves un zemējuma vadu radītos trokšņus un nodrošinātu izstrādājuma kvalitāti. Katrs inženieris, kas nodarbojas ar elektronisko izstrādājumu projektēšanu, saprot trokšņa cēloni starp zemējuma vadu un strāvas vadu. Tagad mēs aprakstām tikai samazinātu trokšņu slāpēšanu: labi zināms ir pievienot troksni starp barošanas avotu un zemējuma vadu. Lotosa saknes kondensators. Cik vien iespējams, paplašiniet strāvas un zemējuma vadus. Zemējuma vads ir platāks par strāvas vadu. To attiecības ir šādas: zemējuma vads> strāvas vads> signāla vads. Parasti signāla vada platums ir: 0,2~0,3 mm, un smalkais platums var būt līdz 0.05~0,07 mm. , strāvas vada garums ir 1,2–2,5 mm. Digitālās shēmas PCB platos zemējuma vadus var izmantot, lai izveidotu cilpu, tas ir, lai izveidotu zemējuma tīklu (analogo ķēžu zemi šādā veidā nevar izmantot). Zemējuma vadiem izmantojiet lielu vara slāņa laukumu, bet neizmantotos uz drukātās plates Visas vietas ir savienotas ar zemi un tiek izmantotas kā zemējuma vadi. Vai arī no tā var izveidot daudzslāņu plati ar barošanas avota un zemējuma vadiem, kas aizņem vienu slāni.

6. Design Rule Check (DRC)

Pēc elektroinstalācijas projekta pabeigšanas ir rūpīgi jāpārbauda, ​​vai elektroinstalācijas konstrukcija atbilst projektētāja noteiktajiem noteikumiem. Tāpat ir jāpārliecinās, vai noteiktie noteikumi atbilst iespiedkartona ražošanas procesa vajadzībām. Vispārējās pārbaudes ietver šādus aspektus: līniju uz līniju, līniju uz līniju. Vai attālums starp komponentu spilventiņiem, līnijām un caurumiem, komponentu spilventiņiem un caurumiem un caurumiem ir saprātīgs un vai tas atbilst ražošanas prasībām. Vai strāvas un zemējuma vadi ir atbilstoša platuma un vai strāvas un zemējuma vadi ir cieši savienoti (zema viļņu pretestība)? Vai PCB ir kāda vieta, kur zemējuma vadu var paplašināt? Vai ir veikti pasākumi attiecībā uz galvenajām signālu līnijām, piemēram, īsiem garumiem, aizsarglīnijām, kā arī skaidri atdalītām ieejas un izejas līnijām? Vai analogās ķēdes un digitālās ķēdes daļām ir neatkarīgi zemējuma vadi? Vai vēlāk PCB pievienotā grafika (piemēram, ikonas, etiķetes) izraisīs signāla īssavienojumus. Mainiet dažas neapmierinošas līniju formas. Vai PCB ir pievienotas procesa līnijas? Vai lodēšanas maska ​​atbilst ražošanas procesa prasībām, vai lodēšanas maskas izmērs ir piemērots un vai rakstzīmes zīme ir nospiesta uz ierīces paliktņa, lai izvairītos no elektriskās montāžas kvalitātes ietekmēšanas. Vai daudzslāņu platē ir samazināta barošanas avota zemējuma slāņa ārējā rāmja mala? Ja barošanas avota zemējuma slāņa vara folija ir atklāta ārpus dēļa, ir viegli izraisīt īssavienojumu.

7. Via dizains

Via (via) ir viena no svarīgākajām daudzslāņu PCB sastāvdaļām. Urbšanas izmaksas parasti veido 30% līdz 40% no PCB plātņu ražošanas izmaksām. Vienkārši sakot, katru PCB caurumu var saukt par caurumu. No funkcionālā viedokļa caurumus var iedalīt divās kategorijās: vienu izmanto elektriskiem savienojumiem starp slāņiem; otru izmanto fiksācijas vai pozicionēšanas ierīcēm. No procesa viedokļa caurumi parasti tiek iedalīti trīs kategorijās, proti, aklās caurejas, apraktas caurejas un caurejas.

Aklie caurumi atrodas uz iespiedshēmas plates augšējās un apakšējās virsmas. Tiem ir noteikts dziļums, un tos izmanto, lai savienotu virsmas ķēdes un zemāk esošās iekšējās ķēdes. Caurumu dziļums parasti nepārsniedz noteiktu attiecību (atvērumu). Apglabātie caurumi attiecas uz savienojuma caurumiem, kas atrodas uz iespiedshēmas plates iekšējā slāņa un nesniedzas līdz shēmas plates virsmai. Iepriekš minētie divu veidu caurumi atrodas shēmas plates iekšējā slānī. Tie tiek pabeigti, izmantojot caurumu veidošanas procesu pirms laminēšanas. Caurumu veidošanas procesā var pārklāties vairāki iekšējie slāņi. Trešo veidu sauc par caurumu, kas iet cauri visai shēmas platei un var tikt izmantots iekšējo starpsavienojumu veikšanai vai kā detaļu montāžas pozicionēšanas atveres. Tā kā caurumus ir vieglāk ieviest tehnoloģijā un to izmaksas ir zemākas, tos izmanto lielākajā daļā iespiedshēmu plates pārējo divu caurumu vietā. Ja nav norādīts citādi, šādi caurumi tiek uzskatīti par caurumiem.

1. No konstrukcijas viedokļa caurums galvenokārt sastāv no divām daļām, viena ir urbuma caurums vidū, bet otrs ir paliktņa laukums ap urbuma caurumu. Šo divu daļu izmērs nosaka cauruma izmēru. Acīmredzot, projektējot ātrgaitas, augsta blīvuma PCB, dizaineri vienmēr cer, ka caurumiem jābūt pēc iespējas mazākiem, lai uz tāfeles varētu atstāt vairāk vietas vadiem. Turklāt, jo mazāki ir caurumi, jo mazāka ir viņu pašu parazitārā kapacitāte. Jo mazāks tas ir, jo piemērotāks ir ātrgaitas ķēdēm. Tomēr caurumu izmēra samazināšana rada arī izmaksu pieaugumu, un cauruma cauruma izmēru nevar samazināt bezgalīgi. To ierobežo urbšana (urbšana) un galvanizācija (pārklāšana) un citas procesa tehnoloģijas: jo mazāks ir urbums, jo grūtāk to urbt. Jo ilgāk caurums aizņem, jo ​​vieglāk ir novirzīties no centra; un, ja urbuma dziļums pārsniedz 6 reizes urbtā cauruma diametru, nav garantijas, ka urbuma siena būs vienmērīgi pārklāta ar varu. Piemēram, parastas 6-slāņa PCB plātnes pašreizējais biezums (caururbuma dziļums) ir aptuveni 50 milj., tāpēc urbuma diametrs, ko var nodrošināt PCB ražotājs, var sasniegt tikai 8 miljonus.

2. Caurlaides parazītiskā kapacitāte Pašai cauruma caurumam ir parazitārā kapacitāte pret zemi. Ja ir zināms, ka cauruma cauruma izolācijas cauruma diametrs uz zemes slāņa ir D2, cauruma cauruma spilventiņa diametrs ir D1 un PCB plāksnes biezums ir T, plāksnes pamatnes dielektriskā konstante ir ε, tad cauruma cauruma parazitārās kapacitātes lielums ir aptuveni: C=1.41εTD1/(D2-D1) Caurejas cauruma parazitārās kapacitātes galvenā ietekme uz ķēdi ir pagarināt signāla pieauguma laiku un samazināt ķēdes ātrumu. Piemēram, PCB plāksnei ar biezumu 50 Mil, ja caurums ar iekšējo diametru ir 10 Mil un spilventiņa diametrs ir 2{{20} } Mil tiek izmantots, un attālums starp paliktni un iezemēto vara laukumu ir 32 Mil, mēs varam aptuveni aprēķināt caurumu caur iepriekš minēto formulu. Parazītiskā kapacitāte ir aptuveni: C=1.41x4.4x{{31 }}.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF. Šīs kapacitātes daļas izraisītās pieauguma laika izmaiņas ir: T10-90=2.2C (Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. No šīm vērtībām var redzēt, ka, lai gan viena caurlaides parazitārās kapacitātes izraisītā pieauguma aizkaves palēnināšanas efekts nav īpaši acīmredzams, dizaineriem tas joprojām ir rūpīgi jāapsver, ja vadu pārslēgšanai starp slāņiem tiek izmantotas vairākas reizes. .

3. Cauruļu parazitārā induktivitāte Līdzīgi ir parazitārās kapacitātes caurumos un parazitārās induktivitātes. Ātrgaitas digitālo ķēžu projektēšanā caureju parazitārās induktivitātes radītais kaitējums bieži vien ir lielāks nekā parazitārās kapacitātes ietekme. Tā parazitārā virknes induktivitāte vājinās apvada kondensatora ieguldījumu un vājinās visas energosistēmas filtrēšanas efektu. Mēs varam izmantot šādu formulu, lai vienkārši aprēķinātu cauruma aptuveno parazitāro induktivitāti: L=5.08h [ln (4h/d) + 1] kur L attiecas uz induktivitāti caurums, h ir cauruma garums, un d ir centrs Izurbtā urbuma diametrs. No formulas var redzēt, ka cauruma diametram ir neliela ietekme uz induktivitāti, bet cauruma cauruma garums ietekmē induktivitāti. Joprojām izmantojot iepriekš minēto piemēru, caurejas induktivitāti var aprēķināt šādi: L=5.08x0,050 [ln (4x0,050/0,010) + 1 ]=1.015nH. Ja signāla pieauguma laiks ir 1ns, tad tā ekvivalentā pretestība ir: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Šādu pretestību nevar ignorēt, kad caur to plūst augstfrekvences strāva. Īpaša uzmanība jāpievērš tam, ka, savienojot barošanas slāni un zemes slāni, apvada kondensatoram ir jāiziet cauri diviem caurumiem, tāpēc caureju parazitārā induktivitāte palielinās eksponenciāli.

4. Caurumu dizains ātrgaitas PCB Izmantojot iepriekš minēto caurumu caurumu parazitāro īpašību analīzi, mēs varam redzēt, ka ātrgaitas PCB konstrukcijā šķietami vienkāršie caurumi bieži rada lielu negatīvu ietekmi uz ķēdes dizainu. efekts. Lai samazinātu kaitīgo ietekmi, ko izraisa Vias parazitārā ietekme, projektēšanā mēģiniet rīkoties šādi:

1. No izmaksu un signāla kvalitātes aspektiem izvēlieties saprātīgu cauruma izmēru. Piemēram, 6-10-slāņa atmiņas moduļa PCB projektēšanai labāk ir izmantot 10/20 milj. (urbšanas/paliktņa) caurlaides. Dažām augsta blīvuma un maza izmēra plāksnēm varat arī mēģināt izmantot 8/18 milj. caurums. Pašreizējos tehniskajos apstākļos ir grūti izmantot mazāka izmēra vias. Strāvas vai zemējuma caurumiem apsveriet iespēju izmantot lielākus izmērus, lai samazinātu pretestību.

2. No abām iepriekš apskatītajām formulām var secināt, ka plānākas PCB plates izmantošana ir izdevīga, lai samazinātu abus caurumu parazītiskos parametrus.

3. Centieties nemainīt signāla trases slāņus uz PCB plates, tas ir, mēģiniet neizmantot nevajadzīgus caurumus.

4. Strāvas un zemējuma tapas ir jāizurbj tuvumā. Jo īsāki ir vadi starp caurumiem un tapām, jo ​​labāk, jo tie izraisīs induktivitātes palielināšanos. Tajā pašā laikā strāvas un zemējuma vadiem jābūt pēc iespējas biezākiem, lai samazinātu pretestību.

5. Novietojiet dažus iezemētus caurumus pie signāla slāņa maiņas caurumiem, lai nodrošinātu ciešu signāla cilpu. Jūs pat varat novietot lielu skaitu lieko zemējuma cauruļu uz PCB plates. Protams, arī dizainā jābūt elastīgam. Iepriekš apspriestais via modelis ir gadījums, kad katram slānim ir spilventiņš. Dažreiz dažos slāņos mēs varam samazināt vai pat noņemt spilventiņus. Īpaši tad, ja caurumu caurumu blīvums ir ļoti augsts, tas var izraisīt salauztu rievu, kas izolē ķēdi vara slānī. Lai atrisinātu šo problēmu, papildus caurumu atrašanās vietas pārvietošanai varam apsvērt arī caurumu ievietošanu vara slānī. Paliktņa izmērs ir samazināts.