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Il PCB routing è una parte importante del Schema PCB. Il corretto instradamento del PCB dovrebbe garantire una Rete di distribuzione dell'energia elettrica, aderire a Tensione DRC, e rendimento buono per i segnali ad alta velocità.
Questo blog approfondisce gli aspetti chiave del routing dei PCB, tra cui layout della traccia, vias, instradamento automatico, instradamento ad area e instradamento di fuga, per aiutare produttori sviluppare un'altaqualità PCB che soddisfano i rigorosi requisiti di design e i requisiti di prestazione.
Principi di instradamento dei PCB
- Prima le tracce dei segnali chiave: alimentazione, simulazione di piccoli segnali, segnali ad alta velocità, segnali di clock, segnali di sincronizzazione e altri segnali chiave.
- Principio di priorità della densità di routing: l'instradamento dovrebbe iniziare nel area più densa della connessione a scheda singola. Iniziare il cablaggio dal dispositivo con le relazioni di connessione più complesse sulla singola scheda.
- Considerazioni chiave sull'elaborazione del segnale: forniscono uno strato di cablaggio speciale per i segnali di clock, alta frequenza segnali, segnali sensibili e altri segnali chiave per garantire l'area minima del circuito. Se necessario, è necessario ricorrere a metodi quali la schermatura e l'aumento della distanza di sicurezza.
Disporre le reti con requisiti di controllo dell'impedenza sul controllo dell'impedenza ed evitare i loro segnali attraverso lo split.
Tipi di instradamento dei PCB
Instradamento automatico e Instradamento dell'area
Molti dei moderni Strumenti per la progettazione di PCB offerta instradamento automatico. Questi algoritmi sono ottimizzati per tpercorsi di gara per ridurre al minimo il lavoro del progettista. Tuttavia, è sempre positivo che il routing automatico si attenga a regole specifiche.
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Rivedere e perfezionare: È sempre necessario rivedere un layout autoprodotto per rilevare potenziali violazioni o inefficienze.
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Instradare prima le reti critiche: L'instradamento di reti critiche ad alta velocità o a corrente elevata è da fare manualmente e il rimanente può essere consentito per l'instradamento automatico.
Instradamento di fuga
L'instradamento di fuga è un processo di collegamento di pin di componenti molto ravvicinati (esempio Griglie a sfere) ai canali di instradamento raggiungibili. Le principali strategie sono:
- Via-in-Pad: Inserite i vias direttamente nelle piazzole per risparmiare spazio e migliorare la flessibilità di instradamento.
- Tecniche di fan-out: Utilizzo tracce brevi per disperdere i segnali dai pin densamente impacchettati nelle regioni di instradamento aperte.
- Transizione di livello: Impiegare strati aggiuntivi se è possibile ottenere un'uscita pulita ed efficiente attraverso il passaggio di livello.
Pratiche di progettazione dell'instradamento dei PCB
in Sistemi instradati
Il routing dei PCB è il processo di creare e stratificare le tracce che uniscono i componenti del PCB. La progettazione dell'instradamento dei circuiti stampati deve tenere conto dei requisiti della Standard IPC-2221.
Il corretto larghezza della traccia devono essere selezionati al momento del routing. Lo spessore e la larghezza della traccia devono essere ridotti al minimo per evitare il surriscaldamento della scheda e garantire la compatibilità con gli standard attuali. Se lo spazio a disposizione è sufficiente, si consiglia di utilizzare una larghezza superiore al minimo per migliorare la qualità della traccia. gestione termica e affidabilità. Inoltre, alcuni dei le migliori pratiche di progettazione del routing dei PCB comprende:
Conformità DRC di tensione
Controlli delle regole di progettazione della tensione garantire che tensione attraverso le tracce, le piazzole e la caduta di via entro le tolleranze specificate dai progetti. Il mantenimento della tensione DRC deve garantire quanto segue:
- No Pantaloncini e Circuiti aperti: Il Spazi e distanze sono mantenuti per evitare potenziali guasti.
- Nessuna diafonia: Separazione delle tracce riduce interferenze elettromagnetiche tra i segnali.
- Integrità del segnale: Larghezza e spaziatura delle tracce adeguate ridurre le perdite di potenza e di segnale distorsione.
Tensione PDN
Un altro aspetto importante delle reti di distribuzione dell'alimentazione nell'instradamento dei circuiti stampati è il buona PDN che instrada efficacemente l'alimentazione dalla sorgente a tutti i componenti della scheda.
Alcuni degli elementi chiave da considerare, ma non solo, sono:
- Larghezza della traccia e spessore del rame: La traccia deve essere in grado di trasportare la corrente necessaria. senza eccessive cadute di tensione.
- Disaccoppiamento Condensatori: Condensatori posizionati correttamente ridurre il rumoree quindi stabilizzare l'erogazione di potenza.
- Piani di terra: La disponibilità di piani di massa adeguati e dedicati in un PCB aumenta l'integrità del segnale e riduce le EMI.
Ottimizzazione del layout della traccia
Layout della traccia è molto importante per l'instradamento dei circuiti stampati. Ogni traccia posata nel routing di una scheda PCB agisce come un condotto per i segnali elettrici che la attraversano e la sua progettazione influisce in modo significativo sulle prestazioni dell'intera scheda. Alcune delle migliori pratiche nella posa delle tracce includono:
- Angolo retto vs. curve:
Alle alte frequenze, le curve strette e ad angolo retto possono creare discontinuità che compromettono il funzionamento del sistema. integrità del segnale a causa dell'aumento diafonia, radiazioni e riflessioni. Per ridurre al minimo le discontinuità di impedenza, evitare angoli acuti di 90 gradi.
Come mostrato di seguito, l'angolo retto è sostituito da due angoli di quarantacinque gradi.
- Direzioni di allineamento alternate: Durante il cablaggio, i collegamenti tra i componenti devono essere il più breve e dritto possibile. Se la maggior parte delle tracce in un layer segue una certa direzione, come quella orizzontale, dare la preferenza ad allineamenti perpendicolari, come quello verticale, può ridurre la diafonia tra le tracce.
- Impedenza controllata: Conservare le tracce di larghezza uniforme e impiegare coppie differenziali per i segnali ad alta velocità.
- Liquidazione: Mantenere una distanza adeguata tra le tracce per evitare archi elettrici e diafonia.
Integrazione di logo e serigrafia
- Dimensioni e proporzioni: In base alle dimensioni complessive del PCB e delle aree funzionali per determinare le dimensioni e le proporzioni del logo, per mantenere il coordinamento con gli altri segni.
- Chiarezza della linea: Assicurarsi che le linee del logo sono chiare e coerentie pianificare il cablaggio dello schema principale per i loghi complessi.
- Evitare le interferenze del circuito: Evitare cablaggio del logo e linee di segnale, linee elettriche, cortocircuiti incrociati, prestare attenzione alla distanza dal foro, alle pastiglie.
- Conversione del colore: Quando conversione bmp a gerber file, assicurarsi che le informazioni sul colore siano convertite in modo accurato.
- Gerber Requisiti del file: Conoscere le specifiche del formato, controllare l'anteprima prima del trasferimento per assicurarsi che il formato sia corretto. Le informazioni sul logo sono complete.
Considerazioni sul design della via
I vial sono fondamentali per PCB multistrato offrendo una connettività verticale tra gli strati. Con la connettività verticale, i progettisti possono ottimizzare i percorsi di instradamento del PCB e gestire efficacemente il problema dell'integrità del segnale. I vias progettati male possono aumento del rumore, problemi di integrità del segnale e impedenze non corrispondenti.
Tipi di vias
I tipi di vias più comuni comprendono:
- Foro passante Vias
- Viali ciechi
- Viali sepolti
Nota:
- Evitare i gruppi di vie sotto i componenti BGA.
- Utilizzare via-in-pad per progetti con limiti di spazio.
- Adattare le dimensioni della via ai requisiti attuali.
La selezione di tipo e dimensione è fondamentale. I microvias riducono la capacità e l'induttanza parassite e sono quindi ideali per i progetti ad alta frequenza. Il corretto posizionamento dei vias minimizza inoltre l'impedenza della PDN e i problemi di integrità del segnale.
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Conclusione
Comprendendo e applicando principi quali conformità alla tensione DRC, PDN ottimizzazione, un layout di traccia accurato, l'uso efficiente dei via e tecniche di instradamento avanzate., i produttori possono produrre PCB affidabili e ad alte prestazioni. Dedicare tempo a percorso corretto non solo migliora la funzionalità della scheda, ma riduce anche i costi di produzione e il time-to-market.
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Domande frequenti
A1: Il DRC della tensione assicura che tutte le tracce e i vias rispettano le distanze e le tolleranze elettriche desiderate, evitando cortocircuitie quindi garantire un funzionamento affidabile.
A2: Garanzie PDN stabile alimentazione a tutti componenti su un PCB. In questo modo si riduce la livello di rumore e quindi garantisce l'affidabilità complessiva del circuito.
A3: Il routing automatico è appropriato per progetti meno critici o semplici. Instradamento manuale è consigliato per le reti ad alta velocità o ad alta corrente.
A4: Percorsi di fuga ad alta densità pin dei componenti impacchettati in canali di instradamento più ampigarantendo così un'adeguata connettività in progetti complessi.
A5: 5 PCB Gli errori di routing includono:
- Larghezza della traccia non corretta
- Posizionamento errato della via
- Scarsa messa a terra
- Problemi di integrità del segnale
- Spaziatura errata delle tracce
Riferimenti
- H. Johnson, "Progettazione digitale ad alta velocità: A Handbook of Black Magic", Pearson, 1a ed., 8 aprile 1993.
- Standard IPC-2221, "Materiale standard generico sulla progettazione di schede stampate", IPC, febbraio 1998, sostituito da IPC-2221A, [https://www.ipc.org/TOC/IPC-2221A.pdf].
- EMA-EDA, "Tutorial e guide alla progettazione di PCB", [https://www.ema-eda.com/ema-academy/how-to/], 2019 - 2024.
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