Consejos de diseño y puntos clave para un enrutamiento automático eficiente de PCB

Aunque las herramientas EDA actuales son muy potentes, a medida que los requisitos de tamaño de PCB se reducen y la densidad del dispositivo aumenta, el diseño de PCB no es difícil. ¿Cómo lograr un alto rendimiento de PCB y acortar el tiempo de diseño? Este artículo describe las sugerencias de diseño y los puntos clave de la planificación, el diseño y el enrutamiento de PCB.

Hoy en día, el diseño de PCB es cada vez más corto, el espacio de la placa, la mayor densidad de dispositivos, las reglas de diseño extremadamente duras y los componentes de gran tamaño dificultan el trabajo del diseñador. Para resolver las dificultades de diseño y acelerar el lanzamiento al mercado, muchos fabricantes ahora prefieren usar herramientas EDA dedicadas para lograr el diseño de PCB. Sin embargo, las herramientas EDA dedicadas no producen los resultados deseados, ni pueden lograr un rendimiento del 100%, son desordenados y, por lo general, requieren mucho tiempo para completar el resto del trabajo.

Existen muchas herramientas EDA disponibles en el mercado, pero son similares, excepto por los términos y las teclas de función utilizadas. ¿Cómo usar estas herramientas para diseñar mejor el PCB? El análisis cuidadoso del diseño y la configuración cuidadosa del software de la herramienta antes de iniciar el cableado harán que el diseño sea más compatible. A continuación se presentan los procedimientos generales de diseño y procedimientos.

Determine el número de capas de la PCB

El tamaño de la placa y la cantidad de capas de cableado se deben determinar al principio del proceso de diseño. Si el diseño requiere el uso de componentes de matriz de bola de alta densidad (BGA), se debe considerar el número mínimo de capas de enrutamiento requeridas para el cableado de estos dispositivos. El número de capas de cableado y el método de acumulación afectan directamente el cableado y la impedancia del cableado impreso. El tamaño de la placa ayuda a determinar el apilamiento y el ancho de línea para lograr el diseño deseado.

Durante muchos años, las personas siempre han pensado que cuanto menor es el número de capas de placa, menor es el costo, pero hay muchos otros factores que afectan el costo de fabricación de la placa. En los últimos años, la diferencia de costos entre tableros multicapa se ha reducido enormemente. Al comienzo del diseño, es mejor usar más capas de circuito y distribuir el cobre de manera uniforme para evitar que una pequeña cantidad de señales no cumplan con las reglas y los requisitos de espacio definidos al final del diseño y, por lo tanto, obligados a agregar nuevas capas. Una planificación cuidadosa antes del diseño reducirá muchos problemas en el cableado.

Reglas de diseño y restricciones.

La herramienta de auto enrutamiento en sí no sabe qué hacer. Para completar la tarea de enrutamiento, la herramienta de enrutamiento debe funcionar según las reglas y restricciones correctas. Las diferentes líneas de señal tienen diferentes requisitos de cableado, y todas las líneas de señal requeridas especiales se clasifican, y las diferentes clasificaciones de diseño también son diferentes. Cada clase de señal debe tener prioridad. Cuanto mayor sea la prioridad, más estrictas serán las reglas. Las reglas se relacionan con el ancho de la traza, el número máximo de vías, el paralelismo, la interacción entre las líneas de señal y las limitaciones de las capas, que tienen un gran impacto en el rendimiento de la herramienta de enrutamiento. Una cuidadosa consideración de los requisitos de diseño es un paso importante para el cableado exitoso.

Diseño de componentes

Para optimizar el proceso de ensamblaje, las reglas de Diseño de Fabricabilidad (DFM) imponen restricciones en la colocación de componentes. Si el departamento de ensamblaje permite que los componentes se muevan, el circuito se puede optimizar adecuadamente para facilitar el enrutamiento automático. Las reglas y restricciones definidas afectan el diseño del diseño.

En el diseño, debe considerar el canal de enrutamiento y el área vía, como se muestra en la Figura 1. Estas rutas y áreas son obvias para el diseñador, pero la herramienta de enrutamiento automático solo considera una señal a la vez. Al establecer las restricciones de cableado y establecer las capas de las líneas de señal, el diseñador puede imaginar las herramientas de enrutamiento. Eso completa el cableado.

Diseño de fanout

En la fase de diseño desplegado, para que la herramienta de cableado automático conecte los cables de los componentes, cada pin del dispositivo de montaje en superficie debe tener al menos una vía para que la placa pueda realizar la capa interna cuando se necesiten más conexiones. Conectividad, pruebas en línea (ICT) y reprocesamiento de circuitos.

Para hacer que la herramienta de enrutamiento automático sea la más eficiente, es necesario utilizar el mayor tamaño de la vía y el cableado impreso tanto como sea posible, y el intervalo se establece preferiblemente en 50 mils. Utilice un tipo de vía que maximice el número de rutas de enrutamiento. Al realizar un diseño de fan-out, considere la prueba en línea del circuito. Los dispositivos de prueba pueden ser costosos y generalmente se piden cuando están listos para la producción completa. Es demasiado tarde para considerar agregar nodos para lograr un 100% de capacidad de prueba.

Después de una cuidadosa consideración y predicción, el diseño de la prueba en línea del circuito se puede llevar a cabo al inicio del diseño, implementado en la etapa posterior del proceso de producción, y el tipo de canalización del ventilador se determina de acuerdo con la ruta del cableado y el circuito prueba en línea. La fuente de alimentación y la conexión a tierra también afectan el diseño del cableado y del ventilador. . Para reducir la reactancia inductiva de la conexión del condensador del filtro, la vía debe colocarse lo más cerca posible de los pines del dispositivo de montaje en superficie. Si es necesario, se puede usar el enrutamiento manual, que puede afectar la ruta de enrutamiento propuesta originalmente e incluso puede hacer que reconsidere qué vía se usa, por lo que debe considerar la relación entre la inductancia de pin y pin y establecer la prioridad de la especificación de via .

Enrutamiento manual y manejo de señales críticas.

Aunque este artículo se enfoca en el problema del enrutamiento automático, el enrutamiento manual es un proceso importante para el diseño de la placa de circuito impreso ahora y en el futuro. El enrutamiento manual ayuda a la herramienta de enrutamiento automatizada a completar el trabajo de enrutamiento. Al enrutar y arreglar manualmente la red seleccionada (red), se puede formar una ruta en la que se puede confiar para el enrutamiento automático.

Independientemente del número de señales críticas, estas señales pueden enrutarse primero, cablearse manualmente o combinarse con una herramienta de enrutamiento automatizada. Las señales críticas generalmente deben diseñarse con cuidado para lograr el rendimiento deseado. Una vez que se completa el cableado, es relativamente fácil verificar el cableado de la señal por el personal de ingeniería correspondiente. Este proceso es relativamente fácil. Una vez que se pasa la verificación, los cables se fijan y las señales restantes se enrutan automáticamente.

Cableado automatico

El cableado de señales críticas requiere la consideración de controlar algunos parámetros eléctricos durante el enrutamiento, como la reducción de la inductancia distribuida y la CEM, y el cableado para otras señales. Todos los proveedores de EDA ofrecen una forma de controlar estos parámetros. Después de comprender los parámetros de entrada de la herramienta de enrutamiento automático y la influencia de los parámetros de entrada en el cableado, se puede garantizar hasta cierto punto la calidad del cableado automático.

Las reglas generales deben usarse para enrutar señales automáticamente. Al establecer restricciones y deshabilitar el área de enrutamiento para definir las capas utilizadas para una señal dada y el número de vías utilizadas, la herramienta de enrutamiento se puede enrutar automáticamente de acuerdo con la filosofía de diseño del ingeniero. Si no hay restricciones en el número de capas y el número de vías utilizadas en la herramienta de enrutamiento automático, cada capa se usará para el enrutamiento automático y se crearán muchas vías.

Después de establecer las restricciones y las reglas creadas por la aplicación, el enrutamiento automático logrará resultados similares a los esperados. Por supuesto, algunos trabajos de acabado pueden ser necesarios, y otras señales y el espacio de cableado de la red deben asegurarse. Después de completar una parte del diseño, arréglela para evitar que se vea afectada por el proceso de cableado posterior.

Los mismos pasos se utilizan para encaminar las señales restantes. El número de cableados depende de la complejidad del circuito y de las reglas generales que defina. Una vez que se completa cada tipo de señal, se reducen las restricciones del cableado de red restante. Pero lo que viene es que muchos cables de señal requieren intervención manual. Las herramientas de enrutamiento automatizadas de hoy en día son muy potentes y, por lo general, completan el cableado al 100%. Sin embargo, cuando la herramienta de enrutamiento automático no completa todo el enrutamiento de la señal, las señales restantes deben enrutarse manualmente.

Los puntos principales del diseño de cableado automático incluyen: 1. Cambie la configuración ligeramente, pruebe varias rutas; 2. Mantenga las reglas básicas sin cambios, pruebe diferentes capas de cableado, diferentes trazos y anchos de espaciado, y diferentes anchos y tipos de líneas. Agujeros como agujeros ciegos, agujeros enterrados, etc., para observar cómo estos factores afectan los resultados del diseño; Deje que la herramienta de enrutamiento maneje la red predeterminada según sea necesario; 4. Cuanto menos importante sea la señal, más libertad tendrá la herramienta de enrutamiento automatizada que la enrutará.

Cableado de cableado

Si la herramienta EDA que está utilizando puede indicar la longitud de enrutamiento de la señal, verifique los datos y puede encontrar que el enrutamiento de algunas señales con muy pocas restricciones es muy largo. Este problema es más fácil de manejar, y la edición manual puede reducir la longitud del enrutamiento de la señal y reducir el número de vías. En el proceso de acabado, debe determinar qué cableado es razonable y qué cableado no es razonable. Al igual que con el diseño de cableado manual, el diseño de enrutamiento automático también se puede organizar y editar durante el proceso de inspección.

Apariencia de la tabla

Los diseños anteriores a menudo prestan atención a los efectos visuales del tablero, que ahora es diferente. La placa de circuito diseñada automáticamente no es más agradable estéticamente que el diseño manual, pero cumple con los requisitos especificados en términos de características electrónicas, y se garantiza el rendimiento completo del diseño.