Processus de conception de PCB

Le processus général de conception de base des PCB est le suivant :

Pré-préparation → Conception de la structure du PCB → Tableau de réseau de guidage → Définition des règles → Disposition du PCB → Câblage → Optimisation du câblage et sérigraphie → Vérification du réseau et du DRC et de la structure → Light painting de sortie → Examen du light painting → Production de cartes PCB/informations d'échantillonnage → PCB Confirmation EQ d'ingénierie d'usine de carte → sortie d'informations SMD → achèvement du projet.

1 : Pré-préparation

Cela comprend la préparation de la bibliothèque de packages et du schéma.Avant la conception du PCB, préparez d'abord le package logique schématique SCH et la bibliothèque de packages PCB.La bibliothèque de packages peut être fournie avec la bibliothèque PADS, mais en général, il est difficile de trouver la bonne, il est préférable de créer votre propre bibliothèque de packages en fonction des informations de taille standard de l'appareil sélectionné.En principe, faites d'abord la bibliothèque de packages PCB, puis faites le package logique SCH.La bibliothèque de packages PCB est plus exigeante, elle affecte directement l'installation de la carte ;Les exigences du package logique SCH sont relativement souples, à condition que vous prêtiez attention à la définition des bonnes propriétés des broches et à la correspondance avec le package PCB sur la ligne.PS : faites attention à la bibliothèque standard de broches cachées.Après cela vient la conception du schéma, prêt à commencer la conception du PCB.

2 : Conception de la structure du circuit imprimé

Cette étape en fonction de la taille de la carte et du positionnement mécanique a été déterminée, l'environnement de conception du PCB pour dessiner la surface de la carte PCB et les exigences de positionnement pour le placement des connecteurs, clés/commutateurs requis, trous de vis, trous d'assemblage, etc. Et considérez et déterminez pleinement la zone de câblage et la zone sans câblage (par exemple, la zone autour du trou de vis qui appartient à la zone sans câblage).

3 : Guider la netlist

Il est recommandé d'importer le cadre de la carte avant d'importer la netlist.Importez un cadre de carte au format DXF ou un cadre de carte au format emn.

4 : Paramétrage des règles

Selon la conception spécifique du PCB, une règle raisonnable peut être établie. Nous parlons des règles si le gestionnaire de contraintes PADS, via le gestionnaire de contraintes, dans n'importe quelle partie du processus de conception pour les contraintes de largeur de ligne et d'espacement de sécurité, ne respecte pas les contraintes. de la détection DRC ultérieure, seront balisés avec des marqueurs DRC.

Le paramètre de règle générale est placé avant la mise en page car parfois certains travaux de diffusion doivent être effectués pendant la mise en page, les règles doivent donc être définies avant la mise en page, et lorsque le projet de conception est plus grand, la conception peut être réalisée plus efficacement.

Remarque : Les règles sont définies pour réaliser la conception mieux et plus rapidement, en d'autres termes, pour faciliter le concepteur.

Les paramètres habituels sont.

1. Largeur de ligne/espacement des lignes par défaut pour les signaux courants.

2. Sélectionnez et réglez le sur-trou

3. Paramètres de largeur de ligne et de couleur pour les signaux et alimentations importants.

4. Paramètres des couches de cartes.

5 : disposition des circuits imprimés

Disposition générale selon les principes suivants.

(1) Selon les propriétés électriques d'une cloison raisonnable, généralement divisée en : zone de circuit numérique (c'est-à-dire la peur des interférences, mais également générer des interférences), zone de circuit analogique (peur des interférences), zone de commande de puissance (sources d'interférences ).

(2) pour remplir la même fonction du circuit, doit être placé aussi près que possible et ajuster les composants pour assurer la connexion la plus concise ;en même temps, ajustez la position relative entre les blocs fonctionnels pour établir la connexion la plus concise entre les blocs fonctionnels.

(3) Pour la masse des composants, il convient de tenir compte de l'emplacement d'installation et de la résistance de l'installation ;Les composants générateurs de chaleur doivent être placés séparément des composants sensibles à la température, et des mesures de convection thermique doivent être envisagées si nécessaire.

(4) Périphériques de pilote d'E/S aussi près que possible du côté de la carte imprimée, à proximité du connecteur d'entrée.

(5) générateur d'horloge (tel que : oscillateur à cristal ou d'horloge) pour être aussi proche que possible de l'appareil utilisé pour l'horloge.

(6) dans chaque circuit intégré entre la broche d'entrée d'alimentation et la masse, vous devez ajouter un condensateur de découplage (utilisant généralement les performances haute fréquence du condensateur monolithique) ;L'espace sur la carte est dense, vous pouvez également ajouter un condensateur au tantale autour de plusieurs circuits intégrés.

(7) la bobine de relais pour ajouter une diode de décharge (boîte 1N4148).

(8) les exigences d'aménagement doivent être équilibrées, ordonnées, sans tête lourde ni évier.

Une attention particulière doit être accordée au placement des composants, nous devons considérer la taille réelle des composants (la surface et la hauteur occupées), la position relative entre les composants pour garantir les performances électriques de la carte et la faisabilité et la commodité de production et l'installation en même temps doit garantir que les principes ci-dessus peuvent être reflétés dans la prémisse de modifications appropriées du placement de l'appareil, afin qu'il soit soigné et beau, comme le même appareil doit être placé proprement, dans la même direction.Ne peut être placé en « quinconce ».

Cette étape est liée à l'image globale de la carte et à la difficulté du prochain câblage, il faut donc prendre en compte un petit effort.Lors de la disposition de la carte, vous pouvez effectuer un câblage préliminaire pour les endroits qui ne sont pas si sûrs et y réfléchir pleinement.

6 : Câblage

Le câblage est le processus le plus important dans toute la conception d’un PCB.Cela affectera directement les performances de la carte PCB, qu'elles soient bonnes ou mauvaises.Dans le processus de conception du PCB, le câblage comporte généralement trois domaines de division.

Le premier est le passage du tissu, qui constitue l'exigence la plus fondamentale pour la conception de PCB.Si les lignes ne sont pas posées de manière à ce qu'il y ait une ligne volante partout, ce sera une planche de qualité inférieure, pour ainsi dire, qui n'a pas été introduite.

Vient ensuite la performance électrique à respecter.Il s'agit d'une mesure permettant de déterminer si un circuit imprimé répond aux normes.Après avoir passé le tissu, ajustez soigneusement le câblage afin qu'il puisse obtenir les meilleures performances électriques.

Vient ensuite l’esthétique.Si votre câblage est en toile, il n'y a rien qui puisse affecter les performances électriques du lieu, mais un regard sur le passé désordonné, plus coloré, fleuri, que même si vos performances électriques sont bonnes, aux yeux des autres ou d'un déchet. .Cela entraîne de grands inconvénients pour les tests et la maintenance.Le câblage doit être propre et bien rangé, et non entrecroisé sans règles.Il s'agit de garantir les performances électriques et de répondre à d'autres exigences individuelles pour réaliser l'affaire, sinon il s'agit de mettre la charrue avant les boeufs.

Câblage selon les principes suivants.

(1) En général, le premier doit être câblé pour les lignes d'alimentation et de terre afin de garantir les performances électriques de la carte.Dans les limites des conditions, essayez d'élargir l'alimentation électrique, la largeur de la ligne de terre, de préférence plus large que la ligne électrique, leur relation est la suivante : ligne de terre > ligne électrique > ligne de signal, généralement la largeur de la ligne de signal : 0,2 ~ 0,3 mm (environ 8-12 mil), la largeur la plus fine jusqu'à 0,05 ~ 0,07 mm (2-3 mil), la ligne électrique est généralement de 1,2 ~ 2,5 mm (50-100 mil).100 millions).Le PCB des circuits numériques peut être utilisé pour former un circuit de fils de terre larges, c'est-à-dire pour former un réseau de terre à utiliser (la terre du circuit analogique ne peut pas être utilisée de cette manière).

(2) pré-câblage des exigences les plus strictes de la ligne (telles que les lignes haute fréquence), les lignes latérales d'entrée et de sortie doivent être évitées à côté du parallèle, afin de ne pas produire d'interférences réfléchies.Si nécessaire, une isolation de terre doit être ajoutée et le câblage de deux couches adjacentes doit être perpendiculaire l'un à l'autre, parallèlement pour produire facilement un couplage parasite.

(3) mise à la terre de la coque de l'oscillateur, la ligne d'horloge doit être aussi courte que possible et ne peut pas être conduite partout.Circuit d'oscillation d'horloge ci-dessous, partie spéciale de circuit logique à grande vitesse pour augmenter la surface du sol, et ne doit pas aller sur d'autres lignes de signal pour que le champ électrique environnant tende vers zéro ;.

(4) dans la mesure du possible, en utilisant un câblage plié à 45 °, n'utilisez pas de pliage à 90 °, afin de réduire le rayonnement des signaux haute fréquence ;(les exigences élevées de la ligne utilisent également une ligne à double arc)

(5) les lignes de signal ne forment pas de boucles, par exemple inévitables, les boucles doivent être aussi petites que possible ;les lignes de signal doivent avoir le moins de trous possible.

(6) la ligne de touche aussi courte et épaisse que possible, et des deux côtés avec un sol de protection.

(7) via la transmission par câble plat de signaux sensibles et de signaux de bande de champ de bruit, pour utiliser la voie « terre – signal – terre » pour sortir.

(8) Les signaux clés devraient être réservés aux points de test afin de faciliter les tests de production et de maintenance.

(9) Une fois le câblage schématique terminé, le câblage doit être optimisé ;en même temps, une fois la vérification initiale du réseau et la vérification DRC correctes, la zone non câblée pour le remplissage de la terre, avec une grande surface de couche de cuivre pour la terre, dans le circuit imprimé n'est pas utilisée à l'endroit où elle est connectée à la terre comme sol.Ou créez une carte multicouche, l'alimentation et la terre occupent chacune une couche.

Exigences du processus de câblage des PCB (peuvent être définies dans les règles)

(1) Ligne

En général, la largeur de la ligne de signal de 0,3 mm (12 mil), la largeur de la ligne électrique de 0,77 mm (30 mil) ou 1,27 mm (50 mil) ;entre la ligne et la ligne et la distance entre la ligne et le tampon est supérieure ou égale à 0,33 mm (13 mil), l'application réelle, les conditions doivent être prises en compte lorsque la distance est augmentée.

La densité de câblage est élevée, il peut être envisagé (mais non recommandé) d'utiliser des broches IC entre les deux lignes, la largeur de ligne de 0,254 mm (10 mil), l'espacement des lignes n'est pas inférieur à 0,254 mm (10 mil).Dans des cas particuliers, lorsque les broches du dispositif sont plus denses et plus étroites, la largeur des lignes et l'espacement des lignes peuvent être réduits de manière appropriée.

(2) Patins à souder (PAD)

Patin de soudure (PAD) et trou de transition (VIA), les exigences de base sont les suivantes : le diamètre du disque est supérieur au diamètre du trou supérieur à 0,6 mm ;par exemple, résistances à broches à usage général, condensateurs et circuits intégrés, etc., utilisant la taille du disque/trou 1,6 mm/0,8 mm (63 mil/32 mil), prises, broches et diodes 1N4007, etc., utilisant 1,8 mm/1,0 mm. (71 millions / 39 millions).Les applications pratiques doivent être basées sur la taille réelle des composants pour déterminer, le cas échéant, s'il peut être approprié d'augmenter la taille du tampon.

L'ouverture de montage des composants de conception de carte PCB doit être plus grande que la taille réelle des broches du composant, environ 0,2 à 0,4 mm (8 à 16 mil).

(3) sur-trou (VIA)

Généralement 1,27 mm/0,7 mm (50 mil/28 mil).

Lorsque la densité de câblage est élevée, la taille du trou supérieur peut être réduite de manière appropriée, mais ne doit pas être trop petite, 1,0 mm/0,6 mm (40 mil/24 mil) peut être envisagée.

(4) Les exigences d'espacement du plot, de la ligne et des vias

PAD et VIA : ≥ 0,3 mm (12 mil)

PAD et PAD : ≥ 0,3 mm (12 mil)

PAD et PISTE : ≥ 0,3 mm (12 mil)

PISTE et PISTE : ≥ 0,3 mm (12 mil)

À des densités plus élevées.

PAD et VIA : ≥ 0,254 mm (10 mil)

PAD et PAD : ≥ 0,254 mm (10 mil)

PAD et PISTE : ≥ 0,254 mm (10 mil)

PISTE et PISTE : ≥ 0,254 mm (10 mil)

7 : Optimisation du câblage et sérigraphie

« Il n’y a pas de meilleur, seulement du mieux » !Peu importe à quel point vous approfondissez le design, lorsque vous aurez fini de dessiner, puis que vous irez y jeter un œil, vous aurez toujours l'impression que de nombreux endroits peuvent être modifiés.L'expérience générale en matière de conception montre qu'il faut deux fois plus de temps pour optimiser le câblage que pour effectuer le câblage initial.Après avoir estimé qu’il n’y a aucun endroit à modifier, vous pouvez poser du cuivre.La pose de cuivre pose généralement la terre (faites attention à la séparation de la terre analogique et numérique), les cartes multicouches peuvent également avoir besoin de poser de l'alimentation.Lors de la sérigraphie, veillez à ne pas être bloqué par l'appareil ou retiré par le sur-trou et le tampon.Dans le même temps, la conception regarde directement du côté des composants, le mot sur la couche inférieure doit être traité en image miroir, afin de ne pas confondre le niveau.

8 : Réseau, vérification RDC et vérification de la structure

Hors du dessin léger avant, il faut généralement vérifier, chaque entreprise aura sa propre liste de contrôle, comprenant le principe, la conception, la production et d'autres aspects des exigences.Ce qui suit est une introduction des deux principales fonctions de vérification fournies par le logiciel.

9 : Peinture lumineuse de sortie

Avant la sortie du dessin léger, vous devez vous assurer que le placage est la dernière version terminée et répond aux exigences de conception.Les fichiers de sortie de dessin de lumière sont utilisés par l'usine de cartes pour fabriquer la carte, l'usine de pochoirs pour fabriquer le pochoir, l'usine de soudage pour créer les fichiers de processus, etc.

Les fichiers de sortie sont (en prenant comme exemple une carte à quatre couches)

1).Couche de câblage : fait référence à la couche de signal conventionnelle, principalement le câblage.

Nommé L1,L2,L3,L4, où L représente la couche de la couche d'alignement.

2).Couche de sérigraphie : fait référence au fichier de conception pour le traitement des informations de sérigraphie dans le niveau, généralement les couches supérieure et inférieure ont des dispositifs ou un boîtier de logo, il y aura une sérigraphie de couche supérieure et une sérigraphie de couche inférieure.

Nommage : La couche supérieure est nommée SILK_TOP ;la couche inférieure est nommée SILK_BOTTOM .

3).Couche de réserve de soudure : fait référence à la couche du fichier de conception qui fournit des informations de traitement pour le revêtement d'huile verte.

Dénomination : La couche supérieure est nommée SOLD_TOP ;la couche inférieure est nommée SOLD_BOTTOM.

4).Couche de pochoir : fait référence au niveau du fichier de conception qui fournit des informations sur le traitement du revêtement de pâte à souder.Habituellement, dans le cas où il y a des dispositifs CMS sur les couches supérieure et inférieure, il y aura une couche supérieure de pochoir et une couche inférieure de pochoir.

Nommage : La couche supérieure est nommée PASTE_TOP ;le calque inférieur est nommé PASTE_BOTTOM.

5).Couche de perçage (contient 2 fichiers, un fichier de perçage NC DRILL CNC et un dessin de perçage DRILL DRAWING)

nommés NC DRILL et DRILL DRAWING respectivement.

10 : Révision du dessin de lumière

Après la sortie du dessin de lumière à l'examen du dessin de lumière, l'ouverture et le court-circuit du Cam350 et d'autres aspects du contrôle avant l'envoi à la carte d'usine de la carte, cette dernière doit également prêter attention à l'ingénierie de la carte et à la réponse aux problèmes.

11 : informations sur la carte PCB(Informations sur le light painting Gerber + exigences relatives aux cartes PCB + schéma de la carte d'assemblage)

12 : confirmation de l'égalisation de l'ingénierie de l'usine de cartes PCB(ingénierie de la carte et réponse au problème)

13 : Sortie des données de placement PCBA(informations sur le pochoir, carte des numéros de bits de placement, fichier de coordonnées des composants)

Ici, tout le flux de travail d'un projet de conception de PCB est terminé

La conception des PCB est un travail très détaillé, elle doit donc être extrêmement prudente et patiente, prendre pleinement en compte tous les aspects des facteurs, y compris la conception pour prendre en compte la production, l'assemblage et le traitement, et plus tard pour faciliter la maintenance et d'autres problèmes.De plus, la conception de certaines bonnes habitudes de travail rendra votre conception plus raisonnable, plus efficace, une production plus facile et de meilleures performances.Un bon design utilisé dans les produits de tous les jours, les consommateurs seront également plus assurés et plus confiants.