Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2024-07-16 origine:Propulsé
Plantons le décor : vous venez d'installer un nouveau Conception de circuits imprimés programme et êtes prêts à démarrer votre première configuration de PCB.Par où commencer ?La plupart des ingénieurs sont à l'aise avec la manipulation des schémas et la sélection des composants de base, mais les nouveaux arrivants en matière de configuration de circuits imprimés pourraient trouver le processus écrasant.Le logiciel de conception de PCB est livré avec une multitude d'outils et suit des flux de travail spécifiques, mais les débutants peuvent compléter le processus de conception en comprenant certains principes fondamentaux de conception de PCB.
Dans cet article, je présenterai quelques principes de conception essentiels que tout nouveau concepteur devrait suivre pour garantir un processus de conception réussi.Certains de ces points peuvent remettre en question les idées traditionnelles sur la façon dont les cartes de circuits imprimés sont construites, mais ils visent à aider à équilibrer les signaux à faible bruit, la fabricabilité et la facilité de mise en page.
Le processus de conception de PCB suit un flux de travail standard, et il est crucial pour tout nouveau concepteur de comprendre comment se déroule ce flux de travail.Le flux de travail standard pour la conception de PCB se concentre sur la réalisation de la conception technique, la réalisation de la configuration physique du PCB et la préparation de la conception finale pour la fabrication.
Avant de passer aux étapes suivantes, il convientIl est nécessaire de prendre le temps de vous familiariser brièvement avec le flux de travail standard, veuillez donc lire le lien ci-dessus.Le workflow de conception se déroule selon la liste d'étapes suivante :
Sélectionnez les composants principaux: Choisissez des composants de base en stock et disponibles auprès des principaux distributeurs.
Créer et réviser un schéma: Créez le schéma selon les exigences techniques et examinez-le.
Créer un PCB vierge: Créez un PCB vierge, construisez l'empilement et établissez des règles de conception.
Importer les données des composants: Importez les données des composants du schéma dans la nouvelle disposition du PCB.
Placer des composants: Placez les composants et vérifiez leur emplacement pour vous assurer qu'ils répondent aux exigences techniques.
Traces d'itinéraire: Acheminer les traces et les connexions entre les composants.
Nettoyer la mise en page: Nettoyez la disposition du PCB et effectuez une revue finale de la conception.
Préparer la sortie de conception: Préparez la sortie de conception et envoyez-la pour la fabrication.
Après avoir bien compris le processus de conception, lisez le lien ci-dessous pour découvrir comment se déroule le flux de travail de conception de PCB et l'ensemble standard de tâches que chaque concepteur doit effectuer pour réaliser une nouvelle carte de circuit imprimé.
Si vous commencez tout juste votre parcours en tant que concepteur de PCB, vous créez probablement des schémas pour votre appareil.Chaque fois que des modifications sont apportées à la conception, vous devez synchroniser ces modifications entre le schéma et la mise en page.Plus précisément, cela inclut l’une des modifications de conception suivantes :
Ajout, suppression ou échange de composants
Ajout, suppression ou modification de réseaux
Regrouper les réseaux en objets de classe net
Modification des informations sur les paramètres des composants (numéros de pièces, informations sur le fournisseur, etc.)
Toute autre règle ou directive électrique appliquée aux objets du schéma
Après avoir apporté des modifications, elles doivent être appliquées à la disposition du PCB.Cela peut être fait en utilisant la fonctionnalité d'importation du logiciel de conception de PCB.Cela garantit que tout dans la conception est synchronisé et que le moteur de règles de conception du logiciel lira correctement vos données de conception.
Chaque objet du schéma doit être lié à un objet dans la disposition du PCB
Pour maintenir cette synchronisation, assurez-vous que les modifications des composants sont effectuées dans le schéma puis importées dans la configuration du PCB, et non l'inverse.
Toute conception que vous envisagez de produire en tant que produit physique doit être évolutive pour une fabrication de masse.Le logiciel ECAD vous permet d'implémenter n'importe quelle fonctionnalité de conception imaginable dans votre configuration PCB.Cependant, vos décisions de conception doivent pouvoir être fabriquées dans le cadre de processus standard, ce qui signifie que les concepteurs doivent se familiariser avec les contraintes de fabrication des PCB.
Cela signifie que chaque concepteur de PCB doit prendre le temps d'apprendre les bases de la fabrication de PCB pour s'assurer que ses conceptions sont entièrement réalisables.Cela implique de comprendre un ensemble important de pratiques qui doivent être incluses dans le processus de conception, connues sous le nom de conception pour la fabricabilité (DFM).Prenez le temps de vous renseigner sur certaines erreurs de conception courantes qui pourraient faire dérailler la fabrication et entraîner le renvoi de vos cartes pour une refonte avant la production.
Comprendre le processus de fabrication et certaines des capacités standard des fabricants de PCB permettra de mieux comprendre les restrictions imposées par les règles de conception.La plupart des problèmes DFM sont liés aux dimensions des éléments en cuivre ou aux écarts entre les différents éléments d'un PCB.Les règles de conception par défaut programmées dans les logiciels de conception de PCB sont généralement quelque peu conservatrices et vous devez être conscient des limites en cas de violation de ces règles de conception.
Par exemple, considérons le package suivant.L'espacement entre tampons de ce paquet est d'environ 9 mils.Cependant, lorsque le composant est transféré vers le schéma PCB, cela déclenche une erreur de règle de conception (indiquée en vert).Vous pouvez facilement enfreindre cette règle de conception et définir une limite plus basse, car la plupart des fabricants exigent un espacement minimum d'environ 5 mils.Avant de négliger les règles de conception, assurez-vous de vérifier les exigences d'écartement sur la fiche de capacité du fabricant.
L'écart minimum par défaut peut être trop grand et l'importation de composants peut enfreindre les règles de conception.Assurez-vous que l'écart est défini sur la valeur correcte dans les règles de conception.
Chaque PCB a besoin d'une connexion à la terre claire pour garantir que tous les composants de la conception peuvent former un circuit complet et être alimentés tout au long de la conception.La masse peut être connectée à une batterie sur la carte ou à une source d'alimentation externe.Quelle que soit la manière dont la connexion est établie, elle doit être fournie à tous les autres composants du PCB.La méthode de loin la plus simple consiste à utiliser un plan de masse, dont une couche du PCB est dédiée à la terre et est recouverte d'un grand plan de cuivre.
Je suis toujours surpris de voir de nombreux nouveaux concepteurs hésiter à placer des plans de masse dans leur empilement de PCB.De nombreux problèmes fondamentaux de bruit affectant les signaux numériques et analogiques peuvent être attribués à un manque de plans de masse dans l'appareil.Dans les PCB modernes, la directive standard consiste à utiliser des plans de masse solides dans tout l'appareil.Dans certaines exceptions, des plans divisés ou une mise à la terre en étoile sur un PCB sont appropriés, mais ces méthodes ne conviennent pas à la grande majorité des conceptions numériques et analogiques.
Après avoir transféré les données schématiques vers la nouvelle configuration du PCB, vous devez placer les composants autour de la carte.À ce stade de la conception, votre objectif est de placer les composants pour garantir la solvabilité de la conception, ce qui signifie qu'ils peuvent être facilement acheminés.Par conséquent, il est préférable d’éviter tout routage avant de placer et d’approuver le placement de tous les composants.Si vous effectuez un routage avant de placer tous les composants, vous devrez inévitablement modifier le routage.Essayez de minimiser le nombre de croisements de filets dans votre réseau avant d'effectuer un routage.
Dans cet exemple de conception, l'objectif du placement des composants est d'éliminer les lignes de croisement.
Une fois que tout le travail de placement est effectué et finalisé, vous pouvez commencer à acheminer le PCB.Si vous avez suivi les conseils ci-dessus et examiné les règles de conception avant de commencer la configuration du PCB, vous avez plus de chances de réussir la conception.Lorsque nous utilisons le terme « succès » pour décrire le routage, nous faisons généralement référence aux aspects suivants :
Minimisez le besoin de nouvelles couches de signaux : Visez à acheminer tous les signaux sans ajouter de couches de signaux supplémentaires.
Réduire les transitions inter-couches: minimisez l'utilisation de vias, car ils peuvent ajouter de l'impédance et potentiellement créer des problèmes d'intégrité du signal.
Minimiser le bruit: Pour y parvenir, utilisez des plans de masse dans l'empilement de circuits imprimés pour fournir un chemin de retour aux signaux et réduire les interférences électromagnétiques (EMI).
Gardez des traces courtes et directes: Dans la mesure du possible, assurez-vous que les traces sont aussi courtes et directes que possible afin de réduire la résistance, l'inductance et la dégradation potentielle du signal.
Cette liste de directives n'est pas exhaustive, mais elles s'appliquent à la plupart des signaux que vous acheminerez à travers le PCB.Les conceptions analogiques et RF à haute vitesse, basse vitesse et basse fréquence bénéficient toutes de ces techniques de routage de PCB, alors habituez-vous à mettre en œuvre ces mêmes pratiques dans votre configuration de PCB.
Une fois que tous les composants de la mise en page sont acheminés et finalisés, votre travail n'est pas encore terminé.En tant que concepteur, vous devez créer des fichiers de fabrication basés sur la disposition du PCB.Le logiciel de conception de PCB comprend des outils pour générer automatiquement ces fichiers de sortie.Même après avoir préparé les sorties, vous devez toujours examiner ces fichiers pour vous assurer qu'aucune erreur ne s'est produite lors de l'application des paramètres de l'exportateur de fichiers de sortie.Prenez le temps de tout examiner avant de l’envoyer au fabricant.
Les fichiers Gerber sont le format standard utilisé pour créer des outils de fabrication destinés à produire de nouveaux PCB.
Toutes nos félicitations!Vous avez terminé la phase de conception et vous allez maintenant passer à la phase de fabrication.Votre fabricant examinera la conception pour s'assurer qu'elle répond à ses capacités de fabrication.Si tout passe l'examen final de conception pour la fabricabilité (DFM), votre circuit imprimé passera à l'étape de production et d'assemblage.
