Préparation de la conception des circuits imprimés
1. Informations à fournir avec le matériel C
●Schémas précis, y compris des fichiers papier et électroniques et des tableaux de réseau sans erreur.
● Une nomenclature officielle avec les codes des composants. L'ingénieur matériel doit fournir une FICHE TECHNIQUE ou un objet physique pour les composants qui ne sont pas dans la bibliothèque de packages et spécifier l'ordre dans lequel les broches sont définies.
● Fournir un schéma général du circuit imprimé ou l'emplacement des unités importantes et des circuits principaux. Fournir des schémas de structure du circuit imprimé, qui doivent indiquer la forme du circuit imprimé, les trous de montage, le positionnement des composants, les zones interdites et autres informations pertinentes.
2. Exigences de conception de base avant la conception
● Composants et réseaux à courant élevé de 1A ou plus.
● Signaux d'horloge importants, signaux différentiels et signaux numériques à grande vitesse.
● Petits signaux analogiques et autres signaux facilement perturbés.
● Autres signaux spéciaux requis.
3. Notes sur les demandes spéciales
● Lignes de distribution différentielles, réseaux nécessitant un blindage, réseaux à impédance caractéristique, réseaux à retard égal, etc.
● Zones de câblage interdites pour les composants spéciaux, les décalages de pâte à souder, les ouvertures de résistance à la soudure et autres exigences structurelles spéciales.
● Lisez attentivement les schémas pour comprendre l’architecture du circuit et comprendre les conditions de fonctionnement du circuit.
● Confirmer les réseaux critiques dans le PCB et comprendre les exigences de conception des composants à grande vitesse sur la base d'une communication approfondie avec les ingénieurs matériels.
Procédé de design
1. Emballage des composants fixes
● Ouvrez la table réseau et parcourez tous les packages pour vous assurer que les packages de tous les composants sont corrects et que la bibliothèque de composants contient les packages de tous les composants, et que toutes les informations de la table réseau sont en majuscules, de sorte qu'un côté soit chargé de problèmes ou que la nomenclature du PCB ne soit pas continue, et que la dénomination spécifique des composants soit nommée conformément à la dénomination standardisée de l'entreprise. Les composants standard sont tous empaquetés dans la bibliothèque de composants unifiée de l'entreprise.
● Pour les packages qui n'existent pas dans la bibliothèque de composants, l'ingénieur matériel doit fournir la FICHE TECHNIQUE du composant ou l'objet physique pour construire la bibliothèque par la personne spécialisée dans la construction de la bibliothèque et demander à l'autre partie de confirmer.
2. Établir le cadre de la carte PCB
● Créez un fichier PCB selon le dessin de la structure PCB ou le modèle correspondant, y compris les trous de montage, les zones sans câblage et d'autres informations connexes.
● Dimensionnement. La structure exacte du PCB doit être indiquée dans la couche de perçage et un dimensionnement fermé n'est pas possible.
3. Importer la table réseau
● Importez la netlist et résolvez tous les problèmes de chargement, chaque logiciel EDA est différent, consultez les tutoriels pour savoir comment gérer cela.
● Si vous utilisez un logiciel EDA, la netlist doit être importée plus de deux fois (sans aucun message d'invite) pour confirmer que l'importation est correcte.
4. Disposition du PCB
● La première étape consiste à déterminer le point de référence. Généralement, le point de référence est défini à l'intersection des lignes de bordure gauche et inférieure (ou à l'intersection des lignes d'extension) ou au niveau du premier plot de l'insert du circuit imprimé.
Une fois le point de référence déterminé, la disposition et le câblage des composants seront basés sur ce point. Une grille de 10 à 25 MIL est recommandée pour la disposition.
● Fixez et verrouillez d’abord tous les éléments en respectant les exigences de positionnement, selon les besoins.
● Principes de base de la mise en page :
1. Suivez le principe de mettre le difficile avant le facile et le grand avant le petit.
2. Disposition : Vous pouvez vous référer au schéma et à la disposition approximative fournis par l'ingénieur matériel et placer les principaux périphériques d'origine en fonction du modèle de flux de signal.
③ Les lignes de connexion totales sont aussi courtes que possible, avec les lignes de signal critiques les plus courtes.
④ Les signaux forts, les signaux faibles, les signaux haute tension et les signaux basse tension doivent être complètement séparés.
⑤ Les composants haute fréquence doivent être suffisamment espacés.
6. Séparez les signaux analogiques et numériques.
● Des dispositions symétriques doivent être adoptées dans la mesure du possible pour les parties de circuit d'une même structure.
● Optimiser l’agencement selon des critères de répartition uniforme, de centre de gravité équilibré et d’agencement esthétique.
● Les composants d'une même rangée doivent être alignés dans la direction X ou Y. Les composants discrets polarisés d'une même rangée doivent également être alignés dans la direction X ou Y pour faciliter la production et le débogage.
● Les composants doivent être placés de manière à faciliter le débogage et la maintenance. Aucun petit composant ne doit être placé à côté de gros composants et il doit y avoir suffisamment d'espace autour des composants à déboguer. Les composants générateurs de chaleur doivent disposer de suffisamment d'espace pour leur dissipation. Les composants thermiques doivent être tenus à l'écart des composants générateurs de chaleur.
● Les composants doubles en ligne doivent être distants de plus de 2 mm l'un de l'autre.
- mm. Les petits composants CMS tels que les résistances et les condensateurs doivent être espacés de plus de 0.7 mm. L'extérieur des pastilles des composants CMS doit être à plus de 2 mm de l'extérieur des pastilles des composants de cartouche voisins. Les dispositifs enfichables ne doivent pas être placés à moins de 5 mm d'un composant serti. Les composants CMS ne doivent pas être placés à moins de 5 mm de la surface de soudure.
● Le condensateur de découplage du circuit intégré doit être placé au plus près de la broche d'alimentation de la puce, la haute fréquence étant le principe de proximité maximale. Le court-circuit le plus court doit être formé entre lui, l'alimentation et la masse.
● La capacité de dérivation doit être répartie uniformément autour du circuit intégré.
● Lors de la disposition des composants, il convient de considérer que les composants utilisant la même alimentation électrique doivent être placés ensemble autant que possible afin de faciliter la future répartition de l'alimentation électrique.
● Le placement des dispositifs résistifs et capacitifs utilisés à des fins d’adaptation d’impédance doit être rationalisé en fonction de leurs propriétés.
La disposition des condensateurs et des résistances correspondants doit être clairement définie et la correspondance des bornes pour plusieurs charges doit être placée à l'extrémité la plus éloignée du signal.
●La disposition de la résistance d'adaptation doit être proche de l'extrémité d'attaque du signal, et la distance ne doit généralement pas dépasser 500
● Ajustez les caractères. Tous les caractères ne doivent pas se trouver sur le disque supérieur afin de garantir une bonne lisibilité des informations après l'assemblage. Tous les caractères doivent être cohérents dans le sens X ou Y. La taille des caractères et des fils de soie doit être uniforme.
● Placez le point MARK du PCB.
5. câblage PCB
● Priorisation du câblage
1 Principe de densité lâche : commencez le câblage à partir de l'appareil avec une relation de connexion simple sur la carte imprimée et commencez le câblage à partir de la zone avec la connexion la plus lâche pour réguler l'état individuel.
2. Principe de priorité du cœur : par exemple, la RAM DDR et les autres composants principaux doivent être câblés en priorité ; les lignes de transmission de signaux similaires doivent fournir une couche dédiée, une alimentation et une boucle de masse. Les autres signaux mineurs doivent être considérés comme un tout et ne doivent pas entrer en conflit avec les signaux clés.
③Priorité de la ligne de signal clé : alimentation, petits signaux analogiques, signaux à grande vitesse, signaux d'horloge et signaux de synchronisation et autres câblages prioritaires des signaux clés.
● Règles du circuit de terre.
Règle de minimum de boucle : la ligne de signal et sa boucle constituant l'anneau doivent être aussi petites que possible. Plus la surface de l'anneau est petite, moins le rayonnement vers l'extérieur est important, et moins les perturbations extérieures sont reçues. Pour cette règle, la répartition du plan de masse et l'alignement important du signal doivent être pris en compte lors de la division du plan de masse, afin d'éviter les problèmes liés aux fentes de type Sandin. Dans les cartes double couche, afin de laisser suffisamment d'espace pour l'alimentation, une partie de la masse doit être remplie afin de permettre l'augmentation des trous nécessaires. Les signaux seront connectés aux deux extrémités du signal et seront efficacement connectés au multimètre. L'utilisation de la masse pour certains signaux clés nécessite une attention particulière pour les conceptions à haute fréquence. Pour certaines conceptions à haute fréquence, une attention particulière doit être portée à la boucle de signal du plan de masse, et il est recommandé d'utiliser des cartes multicouches.
● Contrôle du brouillage :
Les interférences mutuelles entre différents réseaux sur le circuit imprimé, causées par un câblage parallèle long, sont principalement dues au rôle de la capacité et de l'inductance réparties entre les lignes parallèles. La principale mesure pour surmonter ces interférences consiste à augmenter la distance entre les câbles parallèles et à appliquer la règle des 3 W.
● Protection par blindage :
En fait, conformément aux règles de la boucle de masse, il s'agit également de minimiser la zone de boucle de signal, notamment pour certains signaux plus importants, tels que les signaux d'horloge et les signaux de synchronisation : pour certains signaux particulièrement importants, notamment les signaux à haute fréquence, il convient d'envisager d'utiliser la conception de la structure de blindage du câble à axe en cuivre, c'est-à-dire d'isoler la ligne terrestre gauche et droite de haut en bas, mais aussi de réfléchir à la manière de permettre efficacement le blindage de la terre et de combiner efficacement le plan de masse réel.
● Règles de contrôle de la direction d’alignement :
Les couches adjacentes de la direction d'alignement dans une structure orthogonale pour éviter différentes lignes de signal dans les couches adjacentes dans la même direction, afin de réduire les interférences inter-couches inutiles ; lorsque, en raison des limitations structurelles de la carte, il est difficile d'éviter la situation, en particulier lorsque le débit du signal est élevé, il faut tenir compte de l'isolation du plan de masse de la couche de câblage, de l'isolation de la ligne de signal de masse de la ligne de signal.
● Règles d’adaptation d’impédance :
La largeur du câblage doit être uniforme sur un même réseau. Des variations de largeur peuvent entraîner des irrégularités d'impédance caractéristique et des réflexions à des vitesses de transmission plus élevées ; il convient d'éviter ces phénomènes autant que possible lors de la conception. Dans certaines conditions, comme pour les fils de connexion, les fils de boîtier BGA et autres constructions similaires, il peut être impossible d'éviter les variations de largeur de ligne, et la longueur effective des irrégularités intermédiaires doit être minimisée.
- Règles de contrôle de la longueur d'alignement :
Les règles de contrôle de la longueur d'alignement, c'est-à-dire la règle des lignes courtes, doivent être conçues de manière à réduire au maximum la longueur du câblage afin de réduire les interférences causées par la longueur de l'alignement. En particulier, pour certaines lignes de signaux importantes, comme la ligne d'horloge, il est important de placer l'oscillateur à proximité immédiate de l'appareil. Pour piloter plusieurs appareils, il convient de déterminer la topologie réseau à utiliser en fonction de la situation.
- Règles de chanfreinage :
Les angles droits et aigus doivent être évités lors de la conception des circuits imprimés, car ils génèrent des rayonnements indésirables et nuisent aux performances du processus. Tous les angles entre lignes doivent être ≥ 135°.
- Règles d'intégrité pour les couches d'alimentation et de terre :
Pour les zones à forte densité de trous de conduction, il convient de veiller à éviter que les trous ne s'interconnectent dans les zones creusées des couches d'alimentation et de terre, créant une division de la couche plane, ce qui peut endommager l'intégrité de la couche plane et, à son tour, conduire à une augmentation de la zone de boucle des lignes de signal dans la couche de terre.
- Règle des 3W :
Afin de réduire les interférences entre les lignes, il convient de veiller à ce que l'espacement entre les lignes soit suffisamment grand. Lorsque le centre de la ligne est au moins trois fois supérieur à sa largeur, il est possible de maintenir 3 % du champ électrique sans interférence, selon la règle des 70 W. Pour atteindre 3 % du champ électrique sans interférence, il est possible d'utiliser la règle des 98 W.
●Règle 20H :
Le champ électrique entre les couches d'alimentation et de masse étant variable, des interférences électromagnétiques sont émises vers l'extérieur, sur les bords de la carte. C'est ce qu'on appelle l'effet de bord. Il est possible de rétrécir la couche d'alimentation vers l'intérieur afin que le champ électrique ne soit conduit qu'à l'intérieur de la couche de masse. En termes d'épaisseur du diélectrique entre l'alimentation et la masse (H), une contraction vers l'intérieur de 20H confinera 70 % du champ électrique au bord relié à la masse ; une contraction vers l'intérieur de 100H confinera 98 % du champ électrique.
Règles d'installation
1. Organisation de l'ordre d'empilement
● Dans les circuits numériques à grande vitesse, les couches d'alimentation et de terre doivent être aussi proches que possible, sans aucun câblage disposé entre elles.
Toutes les couches de câblage sont aussi proches que possible d'un plan, le plan de masse étant préféré comme couche d'isolation.
● Afin de minimiser les interférences entre les signaux, les directions des signaux des couches de câblage adjacentes doivent être perpendiculaires les unes aux autres, et s'il n'est pas possible d'éviter la même direction, le chevauchement des signaux dans la même direction des couches de signaux adjacentes doit être évité par tous les moyens.
● Vous pouvez configurer plusieurs couches d'impédance selon vos besoins. Les couches d'impédance doivent être clairement identifiées, en fonction des besoins. Veillez à sélectionner la couche de référence et disposez tous les signaux avec les exigences d'impédance au-dessus de la couche d'impédance.
2.Set la largeur de ligne, l'espacement des lignes
● Lorsque le courant moyen du signal est relativement important, il est nécessaire de prendre en compte la relation entre la largeur de la ligne et le courant. Pour plus de détails, reportez-vous au tableau suivant, le tableau de transport de courant pour le cuivre-platine de différentes épaisseurs et largeurs.
3.Mise en place du trou de sur-trou
Le tableau suivant peut être utilisé pour le réglage des tampons de perforation et des diamètres de trou.
