Удосконалений рівень проводки друкованої плати, що робить дизайн вашої друкованої плати більш ефективним

Компонування друкованої плати є дуже важливим у всьому дизайні друкованої плати. Як досягти швидкої та ефективної проводки та зробити проводку вашої друкованої плати висококласною, варто вивчити та навчитися. Ми виділили 7 аспектів, на які необхідно звернути увагу при компонуванні друкованої плати. Давайте перевіримо та заповнимо пропуски!

1. Загальна наземна обробка цифрових і аналогових схем

Сьогодні багато друкованих плат більше не є окремими функціональними схемами (цифровими або аналоговими схемами), а складаються із суміші цифрових і аналогових схем. Тому необхідно враховувати взаємні перешкоди між ними при підключенні, особливо шумові перешкоди на лінії заземлення. Частота цифрових схем висока, а чутливість аналогових схем висока. Для сигнальних ліній високочастотні сигнальні лінії повинні бути якомога далі від чутливих аналогових схемних пристроїв. Для ліній заземлення вся друкована плата має лише один вузол із зовнішнім світом, тому проблему спільного цифрового та аналогового заземлення потрібно вирішувати всередині друкованої плати. Однак цифрове заземлення та аналогове заземлення фактично розділені всередині плати. Вони не з’єднані один з одним, а знаходяться лише на інтерфейсі, де друкована плата з’єднується із зовнішнім світом (наприклад, розетки тощо). Цифрове заземлення трохи замкнуто на аналогове заземлення, зверніть увагу, що є лише одна точка підключення. Існують також різні заземлення на друкованій платі, що визначається конструкцією системи.

2. Сигнальні лінії прокладаються на електричному (заземлюючому) шарі

При підключенні багатошарових друкованих плат на шарі сигнальної лінії залишається небагато незакінчених ліній. Додавання більшої кількості шарів спричинить відходи та збільшить робоче навантаження на виробництво, а вартість також зросте відповідно. Щоб вирішити це протиріччя, можна розглянути проводку на електричному (заземлюючому) шарі. Першим слід розглянути енергетичний шар, а потім шар землі. Тому що зберігається цілісність утворення.

3. Обробка з'єднувальних віток в провідниках великої площі

При заземленні великої площі (електрика) до нього підключаються ніжки часто використовуваних компонентів. Обробку з’єднувальних ніг необхідно всебічно розглянути. З точки зору електричних характеристик, краще, щоб колодки ніжок компонента були повністю з’єднані з мідною поверхнею, але для зварювання компонентів існують деякі приховані небезпеки, наприклад: ① Для зварювання потрібен потужний нагрівач. . ②Легко створити віртуальні паяні з’єднання. Тому, враховуючи електричні характеристики та вимоги до процесу, виготовлено хрестоподібну паяльну площадку, яка називається тепловим екраном, широко відома як термопрокладка (теплова). Таким чином можна усунути можливість віртуальних паяних з’єднань через надмірне розсіювання тепла поперечним перерізом під час зварювання. Статевість значно знижується. Обробка ніжок шару живлення (землі) багатошарових плат однакова.

4. Роль мережевої системи в проводці

У багатьох системах САПР розводка визначається на основі мережевої системи. Якщо сітка занадто щільна, хоча кількість каналів збільшується, кроки занадто малі, а кількість даних у полі зображення занадто велика. Це неминуче викличе вищі вимоги до простору для зберігання пристрою, а також вплине на швидкість обчислення комп’ютерних електронних продуктів. великий вплив. Деякі шляхи є недійсними, наприклад ті, що зайняті колодками ніжок компонентів або зайняті монтажними отворами та отворами для кріплення. Занадто розріджена сітка та занадто мало каналів сильно вплинуть на швидкість маршрутизації. Таким чином, повинна існувати розумна мережева система для підтримки електропроводки. Відстань між ніжками стандартного компонента становить {{0}}.1 дюйм (2,54 мм), тому в основі системи сітки зазвичай встановлено {{{0}.1 дюйм (2,54 мм) або ціле кратне менше {{10}}.1 дюйма, наприклад: 0.05 дюйма, 0,025 дюйма, 0,02 дюйма тощо.

5. Поводження з проводами живлення та заземлення

Навіть якщо електропроводка на всій друкованій платі виконана належним чином, перешкоди, спричинені недостатнім урахуванням проводів живлення та заземлення, погіршать продуктивність продукту, а іноді навіть вплинуть на рівень успішності продукту. Тому до підключення проводів електроживлення та заземлення слід підходити серйозно, щоб мінімізувати шумові перешкоди, створювані дротами живлення та заземлення, щоб забезпечити якість продукту. Кожен інженер, який займається проектуванням електронних виробів, розуміє причину перешкод між проводом заземлення і проводом живлення. Тепер ми лише опишемо зменшене придушення шуму: добре відоме додавання шуму між джерелом живлення та проводом заземлення. Конденсатор з коренем лотоса. Якомога більше розширте дроти живлення та заземлення. Провід заземлення ширший за провід живлення. Їх зв’язок такий: провід заземлення > провід живлення > провід сигналу. Зазвичай ширина сигнального проводу становить: 0.2~0.3 мм, а тонка ширина може досягати 0.05~0.07 мм. , кабель живлення 1,2~2,5 мм. Для друкованих плат цифрових схем широкі дроти заземлення можна використовувати для формування петлі, тобто для формування мережі заземлення (заземлення аналогових схем таким чином використовувати не можна). Використовуйте велику площу мідного шару для проводів заземлення, а невикористані – на друкованій платі. Усі місця під’єднані до землі та використовуються як дроти заземлення. Або його можна зробити у вигляді багатошарової плати, з проводами живлення та заземлення, які займають по одному шару.

6. Перевірка правил проектування (DRC)

Після завершення проекту електропроводки необхідно ретельно перевірити, чи відповідає проект електропроводки встановленим проектувальником правилам. Також необхідно підтвердити, чи відповідають встановлені правила потребам процесу виробництва друкованих плат. Загальні перевірки включають наступні аспекти: лінія до лінії, лінія до лінії. Чи є відстань між майданчиками компонентів, лініями та наскрізними отворами, майданчиками компонентів та наскрізними отворами, а також наскрізними отворами, і чи відповідає воно виробничим вимогам. Чи дроти живлення та заземлення мають відповідну ширину, і чи міцно з’єднані дроти живлення та заземлення (низький хвильовий опір)? Чи є місце на друкованій платі, де можна розширити дріт заземлення? Чи вжито заходів щодо ключових сигнальних ліній, таких як коротка довжина, захисні лінії, а також чітко розділені вхідні та вихідні лінії? Чи мають частини аналогової та цифрової схем незалежні дроти заземлення? Чи графічні елементи (такі як піктограми, мітки), додані до друкованої плати пізніше, спричинять коротке замикання сигналу. Змініть деякі незадовільні форми ліній. Чи додано технологічні лінії до друкованої плати? Чи відповідає паяльна маска вимогам виробничого процесу, чи підходить розмір паяльної маски та чи натиснута символьна позначка на панелі пристрою, щоб уникнути впливу на якість електричної збірки. Чи зменшений край зовнішньої рамки шару заземлення джерела живлення на багатошаровій платі? Якщо мідна фольга шару заземлення джерела живлення оголена за межами плати, це легко спричинить коротке замикання.

7. Проектування переходів

Via (віа) є одним з важливих компонентів багатошарової друкованої плати. Вартість свердління зазвичай становить від 30% до 40% вартості виробництва друкованої плати. Простіше кажучи, кожен отвір на друкованій платі можна назвати переходом. З функціональної точки зору переходи можна розділити на дві категорії: одні використовуються для електричних з’єднань між шарами; інший використовується для фіксації або позиціонування пристроїв. З точки зору процесу отвори зазвичай поділяються на три категорії, а саме глухі отвори, ховані отвори та наскрізні отвори.

Глухі отвори розташовані на верхній і нижній поверхнях друкованих плат. Вони мають певну глибину і використовуються для з'єднання поверхневих контурів і внутрішніх контурів, розташованих нижче. Глибина отворів зазвичай не перевищує певного співвідношення (апертури). Приховані отвори відносяться до з’єднувальних отворів, розташованих на внутрішньому шарі друкованої плати і не виходять на поверхню друкованої плати. Наведені вище два типи отворів розташовані у внутрішньому шарі друкованої плати. Вони завершуються за допомогою процесу формування наскрізного отвору перед ламінуванням. Під час процесу формування наскрізного отвору кілька внутрішніх шарів можуть перекриватися. Третій тип називається наскрізним отвором, який проходить через всю друковану плату і може використовуватися для здійснення внутрішніх з’єднань або як монтажні отвори для позиціонування компонентів. Оскільки наскрізні отвори легше реалізувати в технології та мають меншу вартість, вони використовуються в більшості друкованих плат замість двох інших наскрізних отворів. Наступні наскрізні отвори вважаються наскрізними, якщо не вказано інше.

1. З точки зору дизайну, наскрізний отвір в основному складається з двох частин, одна - це отвір для свердління посередині, а інша - це зона колодки навколо отвору для свердління. Розмір цих двох частин визначає розмір отвору. Очевидно, що при проектуванні високошвидкісних друкованих плат високої щільності дизайнери завжди сподіваються, що переходи мають бути якомога меншими, щоб на платі залишалося більше місця для проводки. Крім того, чим менші переходи, тим менша їх власна паразитна ємність. Чим він менший, тим більше підходить для високошвидкісних ланцюгів. Однак зменшення розміру отвору також призводить до збільшення вартості, а розмір наскрізного отвору не можна зменшувати нескінченно. Воно обмежується свердлінням (свердлінням), гальванічним покриттям (покриттям) та іншими технологіями процесу: чим менший отвір, тим важче його просвердлити. Чим довше йде отвір, тим легше його відхилити від центру; і коли глибина отвору перевищує в 6 разів діаметр просвердленого отвору, немає гарантії, що стінка отвору буде рівномірно покрита міддю. Наприклад, поточна товщина (глибина наскрізного отвору) звичайної 6-шарової друкованої плати становить близько 50 міліонів, тому діаметр свердління, який може надати виробник друкованої плати, може досягати лише 8 міліонів.

2. Паразитна ємність прохідного отвору Сам прохідний отвір має паразитну ємність щодо землі. Якщо відомо, що діаметр ізоляційного отвору прохідного отвору на шарі землі дорівнює D2, діаметр прохідного отвору дорівнює D1, а товщина друкованої плати дорівнює T, діелектрична проникність підкладки плати дорівнює ε, тоді розмір паразитної ємності прохідного отвору становить приблизно: C=1.41εTD1/(D2-D1) Основний вплив паразитної ємності прохідного отвору на схему полягає в подовжити час наростання сигналу та зменшити швидкість ланцюга. Наприклад, для друкованої плати товщиною 50 Mil, якщо прохідний отвір із внутрішнім діаметром 10 Mil і діаметр контактної площадки 2{{20} } Використовується Mil, а відстань між майданчиком і заземленою мідною площею становить 32 Mil, ми можемо приблизно обчислити наскрізний отвір за наведеною вище формулою. Паразитна ємність становить приблизно: C=1.41x4.4x{{31 }}.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF. Зміна часу наростання, викликана цією частиною ємності, становить: T10-90=2.2C (Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. З цих значень видно, що, хоча ефект уповільнення затримки наростання, викликаний паразитною ємністю одного переходу, не дуже очевидний, розробникам все одно слід уважно розглянути його, якщо переходи використовуються кілька разів у проводці для перемикання між шарами. .

3. Паразитна індуктивність отворів Подібним чином існують паразитні ємності в отворах і паразитні індуктивності. У проектуванні високошвидкісних цифрових схем шкода, спричинена паразитною індуктивністю переходів, часто більша, ніж вплив паразитної ємності. Його паразитна послідовна індуктивність послабить внесок байпасного конденсатора та послабить ефект фільтрації всієї системи живлення. Ми можемо використати таку формулу, щоб просто обчислити приблизну паразитну індуктивність отвору: L=5.08h [ln (4h/d) + 1], де L відноситься до індуктивності отвір, h — довжина отвору, d — центр, діаметр просвердленого отвору. З формули видно, що діаметр прохідного отвору мало впливає на індуктивність, але довжина прохідного отвору впливає на індуктивність. Використовуючи наведений вище приклад, індуктивність переходу можна обчислити як: L=5.08x0.050 [ln (4x0.050/0.010) + 1 ]=1.015nH. Якщо час наростання сигналу становить 1 нс, то його еквівалентний імпеданс дорівнює: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Такий імпеданс не можна ігнорувати, коли через нього протікає струм високої частоти. Слід звернути особливу увагу на той факт, що шунтуючий конденсатор повинен проходити через два отвору під час з’єднання шару живлення та шару заземлення, тому паразитна індуктивність отворів зростатиме експоненціально.

4. Конструкція прохідних отворів у високошвидкісній друкованій платі Завдяки наведеному вище аналізу паразитних характеристик перехідних отворів ми можемо побачити, що у високошвидкісній конструкції друкованої плати, здавалося б, прості наскрізні отвори часто приносять значні негативні наслідки конструкції схеми. ефект. Щоб зменшити несприятливі наслідки, викликані паразитними ефектами перехідних отворів, спробуйте зробити наступне в конструкції:

1. З точки зору вартості та якості сигналу виберіть розумний розмір наскрізного отвору. Наприклад, для конструкції друкованої плати 6-10-шарового модуля пам’яті краще використовувати отвори 10/20 Mil (свердління/прокладка). Для деяких плат малого розміру високої щільності ви також можете спробувати використовувати отвори 8/18 Mil. отвір. У нинішніх технічних умовах важко використовувати перехідні отвори меншого розміру. Для переходів живлення або заземлення розгляньте можливість використання більших розмірів, щоб зменшити опір.

2. З двох формул, розглянутих вище, можна зробити висновок, що використання тоншої друкованої плати є вигідним для зменшення двох паразитних параметрів переходів.

3. Намагайтеся не змінювати шари сигнальних слідів на платі друкованої плати, тобто намагайтеся не використовувати непотрібні переходи.

4. Контакти живлення та заземлення повинні бути просвердлені поруч. Чим коротші виводи між отворами та штифтами, тим краще, оскільки вони призведуть до збільшення індуктивності. У той же час дроти живлення і заземлення повинні бути якомога товщі, щоб зменшити опір.

5. Розташуйте кілька заземлених отворів поблизу отворів для зміни рівня сигналу, щоб забезпечити замкнутий контур для сигналу. Ви навіть можете розмістити велику кількість резервних отворів заземлення на платі друкованої плати. Звичайно, ви також повинні бути гнучкими у своєму дизайні. Модель переходів, розглянута раніше, є випадком, коли кожен шар має майданчик. Іноді ми можемо зменшити або навіть видалити прокладки на деяких шарах. Особливо, коли щільність прохідних отворів дуже висока, це може призвести до пошкодження канавки для ізоляції ланцюга в мідному шарі. Щоб вирішити цю проблему, окрім зміни розташування отворів, ми також можемо розглянути можливість розміщення отворів у мідному шарі. Розмір колодки зменшено.