ЛОГОТИП УГКПБ
В мире дизайн печатной платы и PCBA Manufacturing, три термина часто вызывают путаницу: Макет (проектирование физической структуры), Размещение (позиционирование компонентов), и Маршрутизация (трассировка маршрутизации). Многие инженеры с многолетним опытом до сих пор не могут объяснить, как эти три элемента работают вместе.. Эта статья дает вам четкую основу, основанную на МПК и стандарты UL.
1. Основные определения трех элементов
Компоновка печатной платы это концепция дизайна высшего уровня. Он определяет физическую структуру всей платы – размеры платы., количество слоев, расположение разъемов, высокоскоростные пути прохождения сигнала, и назначение слоев питания/земли. Хороший Макет задает максимальный предел технологичности всего печатная плата.
Размещение печатной платы это первый шаг выполнения макета. Он помещает каждый резистор, конденсатор, IC, и разъем на плату согласно схеме и функциональным зонам.
Маршрутизация печатной платы это второй шаг выполнения. Он использует медные дорожки для соединения всех компонентов на основе списка соединений..
Аналогия со строительством дома работает лучше всего.: Планировка – это архитектурный проект; Расстановка – расстановка мебели; Прокладка водопроводной и электропроводки. Если проект не соответствует правильному планированию, даже лучшая расстановка мебели вызовет хаос на дорогах. Плохая расстановка мебели вынуждает прокладывать электропроводку в обход., увеличение как затрат, так и рисков сбоя.
2. Размещение: Первый критический узел для производительности печатной платы
Грязная печатная плата с низким использованием пространства часто связана с основной причиной ее возникновения на этапе размещения.. Золотое правило высокой производительности печатная плата дизайн: хорошее размещение — основа зрелой маршрутизации. После оплавления компонентов на плате во время первой сборки, их позиции становятся фиксированными. Позже Роутинг может танцевать только в кандалах.
В соответствии сМПК-2221С общие требования к проектированию, инженеры должны учитывать функциональное разделение во время размещения: отделить цифровые цепи от аналоговых; разместить высокочастотные устройства (как процессор и память DDR) близко друг к другу, чтобы сократить критические следы; сохранить шлейфы силового модуля (входная крышка – силовая ИС – индуктор – выходная крышка) компактный; и разместите высокочастотные развязывающие конденсаторы непосредственно рядом с выводами питания микросхемы.. Эти шаги обеспечивают целостность электропитания и минимизируют шум переключения..
Механические ограничения также влияют на размещение.. Исправлены функции, такие как USB-порты., Ethernet-разъем RJ45, кнопки, Светодиоды, и монтажные отверстия должны сначала совпадать с механическим чертежом DXF.. Высокотемпературные компоненты, такие как силовые МОП-транзисторы., LDO, или основные микросхемы должны располагаться рядом с вентиляционными отверстиями или краями теплоотвода.. Это предотвращает локальное повышение температуры на печатной плате., согласование сМПК-2152 принципы теплового расчета.
3. Маршрутизация: От списка соединений к физическим медным следам
Маршрутизация преобразует логические соединения схемы в настоящие медные дорожки на плате — самый трудоемкий и ресурсоемкий этап в программном обеспечении EDA..
Для многослойных плат, Маршрутизация влияет не только на непрерывность, но и на целостность сигнала. (И) и целостность власти (ПИ). В высокоскоростной разводке печатной платы, сигнальные линии, такие как данные DDR, Дифференциальные пары PCIe, и USB должны ссылаться на непрерывную заземляющую плоскость. Они никогда не должны пересекать разделенные опорные плоскости.; в противном случае, обратный путь прерывается, вызывая серьезные электромагнитные помехи и потенциальные неудачные испытания на радиацию.
Качество маршрутизации напрямую связано со стандартами приемки IPC.МПК-А-600М определяет целевые и приемлемые условия для внутренних и внешних наблюдаемых особенностей на печатной плате, с количественными критериями точности ширины дорожки и межслойной регистрации.
4. Правила 3W и 20H: Классические принципы проектирования из стандартов IPC
Чтобы повысить свой профессионализм в проектировании печатных плат, вы должны освоить эти инженерные правила, основанные на IPC..
Правило 3W решает проблему уменьшения перекрестных помех. Когда несколько высокоскоростных трасс сигнала проходят параллельно на больших расстояниях, сохраняйте межцентровое расстояние как минимумв три раза больше ширины трассы. Инженерные справочники из источников IPC показывают, что расстояние между блоками составляет около 3 Вт. 70% связи электрического поля. Увеличение промежуточных блоков до 10 Вт почти 98% перекрестных помех.
Правило 20 часов подавляет краевое электромагнитное излучение между силовыми и заземляющими слоями. О многослойных топологиях печатных плат, уменьшите физический край плоскости питания внутрь от края плоскости земли на20 раз толщину диэлектрика (ЧАС) между двумя плоскостями. Усадка 20H ограничивает около 70% электрических полей внутри заземляющего слоя, значительное улучшение характеристик ЭМС. Это правило становится критичным для тактовых частот выше5 МГц или время нарастания импульса под5 нс. Это требует как минимум 8 Всего слоев для полной эффективности.
5. Данные из стандартов IPC: Распродажа, Повышение температуры, и текущий расчет
Чтобы повысить авторитет и глубину вашей статьи, всегда ссылайтесь на подтверждающие данные из стандартов IPC.
МПК-2221 определяет минимальный электрический зазор0.1 мм (о 4 мил) между любыми двумя проводниками на печатной плате общего назначения. Для оборудования преобразования энергии, пересчитать зазор, используя таблицы утечки напряжения в стандарте, чтобы гарантировать безопасность диэлектрической стойкости.. Для расстояния между двумя соседними просверленными отверстиями (от сверла к сверлу), IPC-2221 рекомендует минимальный запас0.5 мм (20 мил).
Для теплового расчета и допустимой нагрузки по току, отрасль теперь следует за МПК-2152 (Стандарт определения допустимой нагрузки по току в Дизайн печатной платы). Этот стандарт заменяет устаревшие тепловые данные IPC-2221 из 50 много лет назад. IPC-2152 учитывает теплопроводность материала платы., положение слоя (внешний или внутренний), и прилегающие медные плоскости. Классическая консервативная формула оценки использует форму:Где *к*, *б*, *c* — нефизические константы. Для следов внешнего слоя (лучшее охлаждение), *к* ≈ 0.048. Для следов внутреннего слоя (худшее охлаждение), *к* ≈ 0.024. Типичное повышение температуры ТПОДЪЕМ колеблется от 10от °С до 30 °С. (Источники: Структура IPC-2152 и основные технические руководства по инструментам EDA.)
6. От макета до массового производства высокопроизводительных печатных плат: Синергия трех основ
Высокопроизводительный проект по производству печатных плат всегда опирается на синергию компоновки., Размещение, и маршрутизация. Если проектировщик не учитывает структуру стека и поток сигналов при компоновке печатной платы, даже точное размещение приведет к появлению множества переходных отверстий, серпантинные обходы, и разорванные соединения во время маршрутизации. Если при размещении игнорируется длина пути сильного тока и расстояние от развязывающего конденсатора до выводов IC., Маршрутизация никогда не исправит плохую целостность электропитания.
Согласно техническим документам Cypress Semiconductor и Sierra Circuits., отличная компоновка печатной платы снижает20–35% долей переделки печатных плат и количества брака. Это также значительно сокращает цикл настройки от прототипа до серийного производства.. Независимо от того, выбираете ли вы поставщика во время проверки или оцениваете надежного партнера по производству печатных плат., выберите производителя с полным циклом проектирования печатных плат и возможностями управления процессом..
Если вы планируете найти надежного поставщик печатных плат для вашего нового проекта или вам нужен Цитата PCBA, пожалуйста, свяжитесь с нами для универсального Услуги по производству печатных плат и сборке печатных плат – от проверки макета DFM до выбора компонентов и окончательного тестирования. Наша команда старших инженеров поможет вам контролировать каждую техническую деталь..
Заключение
PCB Layout создает чертеж. Размещение точно позиционирует каждый компонент. Маршрутизация создает электрические соединения. Эти три основных элемента работают как неразлучное трио для любого успешного проекта PCBA.. В этой статье систематически объяснены их различия и связи на основе IPC-2221C., МПК-2152, и классические правила 3W/20H. Мы надеемся, что это поможет разработчикам аппаратного обеспечения повысить профессионализм в проектировании печатных плат..
Для любой технической консультации по многослойные печатные платы, HDI слепые/похороненные виас, или массовое производство PCBA с контролируемым импедансом, Не стесняйтесь следить за нашим официальным техническим блогом, чтобы получать последние контрольные списки DFM и руководства по проектированию печатных плат..
