Da die Anforderungen an die PCB-Größe immer kleiner werden, werden die Anforderungen an die Gerätedichte immer höher und das PCB-Design wird immer schwieriger. Wie man eine hohe PCB-Layoutrate erreicht und die Designzeit verkürzt, sprechen wir dann über die Designfähigkeiten der PCB-Planung, des Layouts und der Verkabelung.

Bevor mit der Verkabelung begonnen wird, sollte das Design sorgfältig analysiert und die Werkzeugsoftware sorgfältig eingestellt werden, damit das Design den Anforderungen besser entspricht.

1. Bestimmen Sie die Anzahl der Schichten der Leiterplatte

Die Größe der Leiterplatte und die Anzahl der Verdrahtungsschichten müssen zu Beginn des Entwurfs festgelegt werden. Die Anzahl der Verdrahtungsschichten und die STack-up-Methode wirken sich direkt auf die Verdrahtung und Impedanz der gedruckten Leitungen aus.

Die Größe der Platine hilft dabei, die Stapelmethode und die Breite der gedruckten Linie zu bestimmen, um den gewünschten Designeffekt zu erzielen. Derzeit ist der Kostenunterschied zwischen Mehrschichtplatinen sehr gering, und es ist besser, beim Design mehr Schaltungsschichten zu verwenden und das Kupfer gleichmäßig zu verteilen.
2. Designregeln und -beschränkungen

Um die Verkabelungsaufgabe erfolgreich abzuschließen, müssen Verkabelungswerkzeuge den richtigen Regeln und Einschränkungen unterliegen. Um alle Signalleitungen mit besonderen Anforderungen zu klassifizieren, sollte jede Signalklasse eine Priorität haben. Je höher die Priorität, desto strenger die Regeln.

Zu den Regeln gehören die Breite der gedruckten Leitungen, die maximale Anzahl an Durchkontaktierungen, die Parallelität, die gegenseitige Beeinflussung der Signalleitungen und Schichtbeschränkungen. Diese Regeln haben großen Einfluss auf die Leistung des Verdrahtungswerkzeugs. Die sorgfältige Berücksichtigung der Designanforderungen ist ein wichtiger Schritt für eine erfolgreiche Verkabelung.

3. Anordnung der Komponenten

Im optimalen Montageprozess schränken die DFM-Regeln (Design for Manufacturability) das Komponentenlayout ein. Wenn die Montageabteilung die Bewegung der Komponenten zulässt, kann die Schaltung entsprechend optimiert werden, um die automatische Verdrahtung zu erleichtern.

Die definierten Regeln und Einschränkungen wirken sich auf das Layoutdesign aus. Das automatische Verdrahtungstool berücksichtigt jeweils nur ein Signal. Durch Festlegen der Verdrahtungsbeschränkungen und Festlegen der Schicht der Signalleitung kann das Verdrahtungstool die Verkabelung so abschließen, wie es sich der Designer vorgestellt hat.

Zum Beispiel für die Anordnung des Netzkabels:

①Im PCB-Layout sollte der Entkopplungskreis der Stromversorgung in der Nähe der relevanten Schaltkreise und nicht im Stromversorgungsteil angeordnet werden, da sonst der Bypass-Effekt beeinträchtigt wird und ein pulsierender Strom auf der Stromleitung und der Erdungsleitung fließt, was zu Störungen führt ;

②Für die Stromversorgungsrichtung innerhalb des Stromkreises sollte die Stromversorgung von der Endstufe zur vorherigen Stufe erfolgen und der Leistungsfilterkondensator dieses Teils sollte in der Nähe der Endstufe angeordnet sein.

③Für einige Hauptstromkanäle, z. B. zum Trennen oder Messen des Stroms beim Debuggen und Testen, sollten während des Layouts Stromlücken auf den gedruckten Drähten angeordnet werden.

Darüber hinaus ist zu beachten, dass die geregelte Stromversorgung beim Layout möglichst auf einer separaten Leiterplatte angeordnet werden sollte. Wenn das Netzteil und der Schaltkreis eine gemeinsame Leiterplatte haben, ist es beim Layout notwendig, ein gemischtes Layout des stabilisierten Netzteils und der Schaltkreiskomponenten zu vermeiden oder dafür zu sorgen, dass das Netzteil und der Schaltkreis das Erdungskabel gemeinsam nutzen. Da diese Art der Verkabelung nicht nur leicht zu Störungen führt, sondern auch nicht in der Lage ist, die Last während der Wartung zu trennen, kann zu diesem Zeitpunkt nur ein Teil der gedruckten Drähte durchtrennt werden, wodurch die Leiterplatte beschädigt wird.
4. Fan-out-Design

In der Phase des Fan-Out-Designs sollte jeder Pin des oberflächenmontierten Geräts über mindestens eine Durchkontaktierung verfügen, damit die Leiterplatte interne Verbindungen, Online-Tests und die Wiederaufbereitung der Schaltung durchführen kann, wenn mehr Verbindungen benötigt werden.

Um die Effizienz des automatischen Routing-Tools zu maximieren, müssen so oft wie möglich die größte Durchkontaktierungsgröße und die größte gedruckte Linie verwendet werden, und das Intervall ist auf 50 mil eingestellt. Es ist notwendig, den Durchkontaktierungstyp zu wählen, der die Anzahl der Verdrahtungspfade maximiert. Nach sorgfältiger Überlegung und Vorhersage kann der Entwurf des Online-Tests der Schaltung in einem frühen Stadium des Entwurfs durchgeführt und in einem späteren Stadium des Produktionsprozesses realisiert werden. Bestimmen Sie den Via-Fan-Out-Typ anhand des Verdrahtungspfads und der Online-Prüfung des Schaltkreises. Strom und Erde wirken sich auch auf die Verkabelung und das Fan-out-Design aus.

5. Manuelle Verkabelung und Verarbeitung wichtiger Signale

Die manuelle Verdrahtung ist heute und in Zukunft ein wichtiger Prozess beim Design von Leiterplatten. Die Verwendung manueller Verkabelung hilft automatischen Verkabelungswerkzeugen dabei, die Verkabelungsarbeiten abzuschließen. Durch manuelles Routing und Fixieren des ausgewählten Netzwerks (Netzes) kann ein Pfad gebildet werden, der für das automatische Routing verwendet werden kann.

Die Schlüsselsignale werden zuerst verdrahtet, entweder manuell oder kombiniert mit automatischen Verdrahtungswerkzeugen. Nach Abschluss der Verkabelung überprüft das zuständige Ingenieur- und Technikpersonal die Signalverkabelung. Nach bestandener Prüfung werden die Leitungen repariert und anschließend werden die übrigen Signale automatisch verdrahtet. Da im Erdungskabel eine Impedanz vorhanden ist, kommt es zu allgemeinen Impedanzstörungen im Stromkreis.

Schließen Sie daher während der Verkabelung keine Punkte mit Erdungssymbolen willkürlich an, da dies zu schädlichen Kopplungen führen und den Betrieb des Stromkreises beeinträchtigen kann. Bei höheren Frequenzen ist die Induktivität des Drahtes um mehrere Größenordnungen größer als der Widerstand des Drahtes selbst. Selbst wenn zu diesem Zeitpunkt nur ein kleiner Hochfrequenzstrom durch den Draht fließt, tritt ein gewisser Hochfrequenzspannungsabfall auf.

Daher sollte bei Hochfrequenzschaltungen das Leiterplattenlayout möglichst kompakt gestaltet und die Leiterdrähte möglichst kurz sein. Zwischen den gedruckten Drähten bestehen gegenseitige Induktivität und Kapazität. Wenn die Arbeitsfrequenz hoch ist, kommt es zu Störungen anderer Teile, was als parasitäre Kopplungsstörung bezeichnet wird.

Folgende Unterdrückungsmethoden können angewendet werden:
① Versuchen Sie, die Signalverkabelung zwischen allen Ebenen zu verkürzen.
②Ordnen Sie alle Schaltungsebenen in der Reihenfolge der Signale an, um ein Überkreuzen der einzelnen Signalleitungsebenen zu vermeiden.
③Die Drähte zweier benachbarter Paneele sollten senkrecht oder kreuzweise verlaufen, nicht parallel;
④ Wenn Signalkabel parallel auf der Platine verlegt werden sollen, sollten diese Kabel so weit wie möglich voneinander entfernt sein oder durch Erdungskabel und Stromkabel getrennt werden, um den Zweck der Abschirmung zu erreichen.
6. Automatische Verkabelung

Bei der Verkabelung wichtiger Signale müssen Sie die Steuerung einiger elektrischer Parameter während der Verkabelung in Betracht ziehen, z. B. die Reduzierung der verteilten Induktivität usw. Nachdem Sie verstanden haben, welche Eingabeparameter das automatische Verkabelungstool hat und welchen Einfluss die Eingabeparameter auf die Verkabelung haben, ist die Qualität der Die automatische Verkabelung kann bis zu einem gewissen Grad garantiert werden. Beim automatischen Routing von Signalen sollten allgemeine Regeln angewendet werden.

Durch das Festlegen von Einschränkungsbedingungen und das Verbot von Verdrahtungsbereichen, um die von einem bestimmten Signal verwendeten Schichten und die Anzahl der verwendeten Durchkontaktierungen zu begrenzen, kann das Verdrahtungstool die Drähte automatisch entsprechend den Designvorstellungen des Ingenieurs verlegen. Nachdem die Einschränkungen festgelegt und die erstellten Regeln angewendet wurden, erzielt das automatische Routing Ergebnisse, die den erwarteten Ergebnissen ähneln. Nachdem ein Teil des Entwurfs fertiggestellt ist, wird er repariert, um zu verhindern, dass er durch den nachfolgenden Routing-Prozess beeinträchtigt wird.

Die Anzahl der Verdrahtungen hängt von der Komplexität der Schaltung und der Anzahl der definierten allgemeinen Regeln ab. Heutige automatische Verkabelungswerkzeuge sind sehr leistungsstark und können in der Regel 100 % der Verkabelung durchführen. Wenn das automatische Verkabelungstool jedoch nicht die gesamte Signalverkabelung abgeschlossen hat, müssen die verbleibenden Signale manuell weitergeleitet werden.
7. Verkabelungsanordnung

Bei einigen Signalen mit wenigen Einschränkungen ist die Verkabelungslänge sehr lang. Zu diesem Zeitpunkt können Sie zunächst bestimmen, welche Verkabelung sinnvoll und welche unangemessen ist, und dann manuell bearbeiten, um die Länge der Signalverkabelung zu verkürzen und die Anzahl der Durchkontaktierungen zu verringern.