proceso de diseño de PCB

El proceso general de diseño básico de PCB es el siguiente:

Preparación previa → diseño de estructura de PCB → tabla de red guía → configuración de reglas → diseño de PCB → cableado → optimización de cableado e impresión de pantalla → verificación de red y DRC y verificación de estructura → pintura de luz de salida → revisión de pintura de luz → producción de placa de PCB / información de muestreo → PCB Confirmación de ecualizador de ingeniería de fábrica de placas → salida de información SMD → finalización del proyecto.

1: preparación previa

Esto incluye la preparación de la biblioteca de paquetes y el esquema.Antes del diseño de PCB, primero prepare el paquete lógico SCH esquemático y la biblioteca de paquetes de PCB.La biblioteca de paquetes PADS viene con la biblioteca, pero en general es difícil encontrar la correcta; es mejor crear su propia biblioteca de paquetes basada en la información de tamaño estándar del dispositivo seleccionado.En principio, primero cree la biblioteca de paquetes de PCB y luego haga el paquete lógico SCH.La biblioteca de paquetes de PCB es más exigente y afecta directamente la instalación de la placa;Los requisitos del paquete lógico SCH son relativamente vagos, siempre que se preste atención a la definición de buenas propiedades de los pines y la correspondencia con el paquete de PCB en la línea.PD: presta atención a la biblioteca estándar de pines ocultos.Después de eso está el diseño del esquema, listo para comenzar a hacer el diseño de PCB.

2: diseño de estructura de PCB

En este paso se ha determinado el tamaño de la placa y el posicionamiento mecánico, el entorno de diseño de la PCB para dibujar la superficie de la placa PCB y los requisitos de posicionamiento para la colocación de los conectores, llaves/interruptores, orificios para tornillos, orificios de ensamblaje, etc., necesarios. Y considere y determine completamente el área de cableado y el área sin cableado (por ejemplo, cuánto alrededor del orificio del tornillo pertenece al área sin cableado).

3: Guía la lista de redes

Se recomienda importar el marco del tablero antes de importar la lista de redes.Importe el marco del tablero en formato DXF o el marco del tablero en formato emn.

4: establecimiento de reglas

De acuerdo con el diseño de PCB específico, se pueden establecer reglas razonables. Estamos hablando de reglas en las que el administrador de restricciones PADS, a través del administrador de restricciones en cualquier parte del proceso de diseño, no cumple con las restricciones de ancho de línea y espacio de seguridad. de la posterior detección de DRC, se marcarán con marcadores DRC.

La configuración de la regla general se coloca antes del diseño, porque a veces es necesario completar algún trabajo de distribución durante el diseño, por lo que las reglas deben establecerse antes de la distribución, y cuando el proyecto de diseño es más grande, el diseño se puede completar de manera más eficiente.

Nota: Las reglas están establecidas para completar mejor y más rápido el diseño, en otras palabras, para facilitar al diseñador.

Las configuraciones habituales son.

1. Ancho de línea/espaciado de línea predeterminado para señales comunes.

2. Seleccione y configure el agujero superior.

3. Configuración de color y ancho de línea para señales y fuentes de alimentación importantes.

4. configuración de la capa del tablero.

5: diseño de PCB

Disposición general según los siguientes principios.

(1) De acuerdo con las propiedades eléctricas de una partición razonable, generalmente se divide en: área de circuito digital (es decir, el miedo a la interferencia, pero también genera interferencia), área del circuito analógico (miedo a la interferencia), área de accionamiento de energía (fuentes de interferencia ).

(2) para completar la misma función del circuito, debe colocarse lo más cerca posible y ajustar los componentes para garantizar la conexión más concisa;al mismo tiempo, ajuste la posición relativa entre los bloques funcionales para realizar la conexión más concisa entre los bloques funcionales.

(3) Para la masa de los componentes se debe considerar la ubicación de instalación y la resistencia de la instalación;Los componentes generadores de calor deben colocarse separados de los componentes sensibles a la temperatura y se deben considerar medidas de convección térmica cuando sea necesario.

(4) Dispositivos controladores de E/S lo más cerca posible del lateral de la placa impresa, cerca del conector de entrada.

(5) el generador de reloj (como: cristal u oscilador de reloj) debe estar lo más cerca posible del dispositivo utilizado para el reloj.

(6) en cada circuito integrado entre el pin de entrada de alimentación y tierra, es necesario agregar un condensador de desacoplamiento (generalmente utilizando el rendimiento de alta frecuencia del condensador monolítico);El espacio de la placa es denso, también puede agregar un condensador de tantalio alrededor de varios circuitos integrados.

(7) la bobina del relé para agregar un diodo de descarga (lata 1N4148).

(8) los requisitos de diseño deben ser equilibrados, ordenados, sin cabeza pesada ni fregadero.

Se debe prestar especial atención a la ubicación de los componentes, debemos considerar el tamaño real de los componentes (el área y la altura ocupada), la posición relativa entre los componentes para garantizar el rendimiento eléctrico del tablero y la viabilidad y conveniencia de la producción y Al mismo tiempo, la instalación debe garantizar que los principios anteriores se puedan reflejar en la premisa de realizar modificaciones apropiadas en la ubicación del dispositivo, para que quede limpio y hermoso, como que el mismo dispositivo se coloque de manera ordenada y en la misma dirección.No se puede colocar de forma “escalonada”.

Este paso está relacionado con la imagen general de la placa y la dificultad del siguiente cableado, por lo que se debe considerar un poco de esfuerzo.Al diseñar el tablero, puede realizar un cableado preliminar para lugares que no estén tan seguros y prestarle mucha atención.

6: cableado

El cableado es el proceso más importante en todo el diseño de PCB.Esto afectará directamente el rendimiento de la placa PCB, sea bueno o malo.En el proceso de diseño de la PCB, el cableado generalmente tiene tres ámbitos de división.

Primero está la tela, que son los requisitos más básicos para el diseño de PCB.Si las líneas no están colocadas de manera que haya una línea voladora en todas partes, será una tabla de mala calidad, por así decirlo, que no se ha introducido.

El siguiente es el rendimiento eléctrico a cumplir.Esta es una medida de si una placa de circuito impreso cumple con los estándares.Esto es después de pasar la tela, ajuste cuidadosamente el cableado para que pueda lograr el mejor rendimiento eléctrico.

Luego viene la estética.Si pasas la tela del cableado, no hay nada que afecte el rendimiento eléctrico del lugar, pero una mirada al pasado desordenado, además de colorido, florido, que incluso si tu rendimiento eléctrico es bueno, a los ojos de los demás o un pedazo de basura. .Esto trae grandes inconvenientes para las pruebas y el mantenimiento.El cableado debe estar limpio y ordenado, no entrecruzado sin reglas.Estos son para garantizar el rendimiento eléctrico y cumplir con otros requisitos individuales para lograr el caso; de lo contrario, es anteponer el carro al caballo.

Cableado según los siguientes principios.

(1) En general, el primero debe estar cableado para líneas de alimentación y tierra para garantizar el rendimiento eléctrico de la placa.Dentro de los límites de las condiciones, intente ampliar la fuente de alimentación, el ancho de la línea de tierra, preferiblemente más ancho que la línea de alimentación, su relación es: línea de tierra > línea de alimentación > línea de señal, generalmente el ancho de la línea de señal: 0,2 ~ 0,3 mm (aproximadamente 8-12 mil), el ancho más delgado hasta 0,05 ~ 0,07 mm (2-3 mil), la línea eléctrica es generalmente de 1,2 ~ 2,5 mm (50-100 mil).100 mil).La PCB de circuitos digitales se puede utilizar para formar un circuito de cables de tierra anchos, es decir, para formar una red de tierra para usar (la tierra del circuito analógico no se puede usar de esta manera).

(2) Precableado de los requisitos más estrictos de la línea (como líneas de alta frecuencia), las líneas laterales de entrada y salida deben evitarse adyacentes al paralelo, para no producir interferencias reflejadas.Si es necesario, se debe agregar aislamiento a tierra y el cableado de dos capas adyacentes debe ser perpendicular entre sí y paralelo para producir fácilmente un acoplamiento parásito.

(3) conexión a tierra de la carcasa del oscilador, la línea del reloj debe ser lo más corta posible y no puede llevarse a todas partes.Circuito de oscilación del reloj a continuación, parte especial del circuito lógico de alta velocidad para aumentar el área del suelo, y no deben pasar otras líneas de señal para hacer que el campo eléctrico circundante tienda a cero.

(4) en la medida de lo posible, utilice cableado con pliegue de 45 °, no utilice pliegue de 90 °, para reducir la radiación de señales de alta frecuencia;(Los altos requisitos de la línea también utilizan una línea de doble arco)

(5) las líneas de señal no forman bucles, como es inevitable, los bucles deben ser lo más pequeños posible;Las líneas de señal deben tener el menor número de agujeros posible.

(6) la línea clave lo más corta y gruesa posible, y en ambos lados con una tierra protectora.

(7) a través de la transmisión por cable plano de señales sensibles y señales de banda de campo de ruido, para utilizar la forma "tierra - señal - tierra" para salir.

(8) Las señales clave deben reservarse para los puntos de prueba para facilitar las pruebas de producción y mantenimiento.

(9) Una vez completado el cableado esquemático, se debe optimizar el cableado;al mismo tiempo, después de que la verificación inicial de la red y la verificación del DRC sean correctas, el área sin cable para el relleno de tierra, con un área grande de capa de cobre para tierra, en la placa de circuito impreso no se usa en el lugar donde se conecta a tierra como suelo.O haga una placa multicapa, la energía y la tierra ocupan cada una una capa.

Requisitos del proceso de cableado de PCB (se pueden establecer en las reglas)

(1) Línea

En general, el ancho de la línea de señal es de 0,3 mm (12 mil), el ancho de la línea eléctrica de 0,77 mm (30 mil) o 1,27 mm (50 mil);entre la línea y la línea y la distancia entre la línea y la almohadilla es mayor o igual a 0,33 mm (13 mil), la aplicación real, las condiciones deben considerarse cuando se aumenta la distancia.

La densidad del cableado es alta, se puede considerar (pero no se recomienda) usar pines IC entre las dos líneas, el ancho de línea es de 0,254 mm (10 mil), el espacio entre líneas no es inferior a 0,254 mm (10 mil).En casos especiales, cuando los pines del dispositivo son más densos y de menor ancho, el ancho de línea y el espacio entre líneas se pueden reducir según corresponda.

(2) Almohadillas de soldadura (PAD)

Los requisitos básicos de la almohadilla de soldadura (PAD) y el orificio de transición (VIA) son: el diámetro del disco que el diámetro del orificio debe ser superior a 0,6 mm;por ejemplo, resistencias de pines de uso general, condensadores y circuitos integrados, etc., utilizando el tamaño del disco/orificio de 1,6 mm/0,8 mm (63 mil/32 mil), enchufes, pines y diodos 1N4007, etc., utilizando 1,8 mm/1,0 mm. (71 mil / 39 mil).Las aplicaciones prácticas deben basarse en el tamaño real de los componentes para determinar, cuando estén disponibles, si puede ser apropiado aumentar el tamaño de la almohadilla.

La apertura de montaje del componente del diseño de la placa PCB debe ser mayor que el tamaño real de los pines del componente, 0,2 ~ 0,4 mm (8-16 mil) aproximadamente.

(3) sobreagujero (VIA)

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

Cuando la densidad del cableado es alta, el tamaño del orificio superior se puede reducir adecuadamente, pero no debe ser demasiado pequeño; se puede considerar 1,0 mm/0,6 mm (40 mil/24 mil).

(4) Los requisitos de espaciado de la plataforma, la línea y las vías.

PAD e VIA: ≥ 0,3 mm (12 mil)

PAD y PAD: ≥ 0,3 mm (12 mil)

ALMOHADILLA y PISTA: ≥ 0,3 mm (12 mil)

PISTA y PISTA: ≥ 0,3 mm (12 mil)

En densidades más altas.

PAD y VIA: ≥ 0,254 mm (10 mil)

ALMOHADILLA y ALMOHADILLA: ≥ 0,254 mm (10 mil)

ALMOHADILLA y PISTA: ≥ 0,254 mm (10 mil)

PISTA y PISTA: ≥ 0,254 mm (10 mil)

7: Optimización del cableado y serigrafía.

“¡No existe lo mejor, sólo lo mejor”!No importa cuánto profundices en el diseño, cuando termines de dibujar y vayas a echar un vistazo, seguirás sintiendo que se pueden modificar muchos lugares.La experiencia general en diseño es que se necesita el doble de tiempo para optimizar el cableado que para realizar el cableado inicial.Después de sentir que no hay lugar para modificar, puede colocar cobre.La colocación de cobre generalmente se realiza a tierra (preste atención a la separación de la tierra analógica y digital), es posible que la placa multicapa también necesite alimentación.Cuando utilice serigrafía, tenga cuidado de no quedar bloqueado por el dispositivo ni retirado por el orificio superior y la almohadilla.Al mismo tiempo, el diseño mira directamente al lado del componente, y las palabras en la capa inferior deben procesarse como una imagen reflejada para no confundir el nivel.

8: Verificación de red, DRC y estructura

Fuera del dibujo ligero anterior, generalmente es necesario verificar, cada empresa tendrá su propia lista de verificación, que incluye el principio, el diseño, la producción y otros aspectos de los requisitos.La siguiente es una introducción de las dos funciones de verificación principales proporcionadas por el software.

9: pintura de luz de salida

Antes de la salida del dibujo ligero, debe asegurarse de que la chapa sea la última versión que se haya completado y cumpla con los requisitos de diseño.Los archivos de salida del dibujo ligero se utilizan para que la fábrica de tableros haga el tablero, la fábrica de plantillas para hacer la plantilla, la fábrica de soldadura para hacer los archivos de proceso, etc.

Los archivos de salida son (tomando como ejemplo el tablero de cuatro capas)

1).Capa de cableado: se refiere a la capa de señal convencional, principalmente cableado.

Nombrado L1,L2,L3,L4, donde L representa la capa de la capa de alineación.

2).Capa de serigrafía: se refiere al archivo de diseño para el procesamiento de información de serigrafía en el nivel, generalmente las capas superior e inferior tienen dispositivos o estuche con logotipo, habrá una serigrafía de capa superior y una capa de serigrafía inferior.

Denominación: la capa superior se denomina SILK_TOP;la capa inferior se llama SILK_BOTTOM.

3).Capa de resistencia a la soldadura: se refiere a la capa en el archivo de diseño que proporciona información de procesamiento para el recubrimiento de aceite verde.

Denominación: la capa superior se denomina SOLD_TOP;la capa inferior se llama SOLD_BOTTOM.

4).Capa de plantilla: se refiere al nivel en el archivo de diseño que proporciona información de procesamiento para el recubrimiento de soldadura en pasta.Por lo general, en el caso de que haya dispositivos SMD tanto en la capa superior como en la inferior, habrá una capa superior de plantilla y una capa inferior de plantilla.

Denominación: la capa superior se denomina PASTE_TOP;la capa inferior se llama PASTE_BOTTOM.

5).Capa de perforación (contiene 2 archivos, archivo de perforación NC DRILL CNC y dibujo de perforación DRILL DRAWING)

denominados NC DRILL y DRILL DRAWING respectivamente.

10: revisión del dibujo ligero

Después de la salida del dibujo de luz a la revisión del dibujo de luz, Cam350 abre y cortocircuita y otros aspectos de la verificación antes de enviarlo a la placa de fábrica, este último también debe prestar atención a la ingeniería de la placa y la respuesta al problema.

11: información de la placa PCB(Información sobre pintura con luz Gerber + requisitos de la placa PCB + diagrama de la placa de ensamblaje)

12: Confirmación del ecualizador de ingeniería de fábrica de placas PCB(ingeniería de la placa y respuesta al problema)

13: Salida de datos de ubicación de PCBA(información de plantilla, mapa de números de bits de ubicación, archivo de coordenadas de componentes)

Aquí se completa todo el flujo de trabajo de un proyecto de diseño de PCB.

El diseño de PCB es un trabajo muy detallado, por lo que el diseño debe ser extremadamente cuidadoso y paciente, considerar completamente todos los aspectos de los factores, incluido el diseño, para tener en cuenta la producción, el ensamblaje y el procesamiento, y luego para facilitar el mantenimiento y otras cuestiones.Además, el diseño de algunos buenos hábitos de trabajo hará que su diseño sea más razonable, más eficiente, más fácil de producir y mejor rendimiento.Si se utiliza un buen diseño en los productos cotidianos, los consumidores también estarán más seguros y confiarán.