計算PCB電路密度以估算層數和所需技術(shù)

2020-07-31

關(guān)于PCB電路密度的第一個(gè)度量標準是每平方英寸的引腳數-或選擇您的度量單位。引腳是組件和布線(xiàn)密度的替代品。您可以在摘要工程圖報告中找到計算出的值。

否則，請運行自動(dòng)放置功能，然后運行查詢(xún)以?xún)H查找引腳。記下該數字作為分子。計算或提取可用的放置區域將為您提供分母。將頂部除以底部可以得到PCB密度“約一”的比率。“某物”的數字越高，布局就越有趣。更高的數字就像獲得榮譽(yù)勛章；您將必須贏(yíng)得它。

將該比率與以前的某些板（特別是功能相似的板）進(jìn)行比較，可以為您提供一個(gè)很好的起點(diǎn)，以了解層數和技術(shù)類(lèi)型，從而解決難題。如果兩個(gè)密度數字接近，則這就是用作基準線(xiàn)的堆積數和幾何形狀。如果不是，則考慮組件的總體組合。

當然，如果組件密度遠遠超出既定標準，則可以通過(guò)使用PCB的兩面使可用空間增加一倍。該產(chǎn)品的背面可能有高度限制，因此僅適用于最薄型的組件。在任何情況下，背面僅使用最輕的組件會(huì )更好。您可以越早與物理設計師開(kāi)始協(xié)商，越好。作為比較的歷史數據是進(jìn)行案例分析的好工具。

雙面PCB的主要用例之一是涉及BGA或LGA。這些封裝通常具有位于硅片位置附近的大量電源和接地引腳。芯片上的那些電源引腳希望附近有旁路電容器。最小值通常對靠近電源和接地引腳最敏感。

尺寸減小的混合信號設計

混合信號PCB是另一種自然環(huán)境，RF電路位于一側，而DSP位于另一側。在某些情況下，您可能會(huì )將相關(guān)的接地引腳連接到一個(gè)接地層，而不是將板的另一端接地。在通孔PCB中這很棘手。

假設這是一塊六層板，在第二層和第五層上完全接地，外層滿(mǎn)溢。我會(huì )在第1層和第2層上使用方形焊盤(pán)，在第5層和第6層上使用方形焊盤(pán)，然后通過(guò)一個(gè)通孔將頂部和第5層和第6層上的方形焊盤(pán)分開(kāi)，并在底部使用另一種類(lèi)型，以留下視覺(jué)提示為此，通孔焊盤(pán)在相應的接地層上將需要一個(gè)空隙。您也許可以利用其他系統技巧來(lái)解決董事會(huì )上的這種困境。

雙面放置的一般提示

在電路板的兩側放置零件也給組裝廠(chǎng)帶來(lái)了挑戰。如果可能的話(huà)，建議將所有較大的組件放在一側。任何堅固程度不足以多次焊接的組件都應連接較大的零件。通常，一側使用較高溫度的焊料進(jìn)入烤箱，然后另一側以不會(huì )回流第一側的溫度曲線(xiàn)進(jìn)入。

回過(guò)頭來(lái)估算PCB的技術(shù)要求，而又沒(méi)有從上一次迭代中獲得的事后見(jiàn)識的好處，我整理了一份要注意的事項。

放置密度因子包括： 

 

1、處理器和外圍設備的組件間距。

2、調節器電路的大小-使用多少。

 3、屏蔽罩和熱管以及其他大型非電氣硬件

4、 重要的組件保留或凈空限制。

5、 需要額外空間和/或占用下面所有層的傳感器和天線(xiàn)。

6、 董事會(huì )的一般性質(zhì)；它有什么作用？

7、 IPC類(lèi)別；高可靠性會(huì )占用較大的空間。

8、 底部填充，返工或其他組裝過(guò)程的新穎性

如果可以在不破壞組件間距規則的情況下將組件放置在板上，則可以進(jìn)行布線(xiàn)。減小零件尺寸或數量是可能的。尋找零歐姆跳線(xiàn)，可用零刀和跳線(xiàn)替換。將基準和工具孔外裝到裝配子面板的折斷區域可能會(huì )為您提供更多的空間。減少絲網(wǎng)印刷以降低參考標記的優(yōu)先級，然后減少零件輪廓，可能會(huì )有所幫助，但請盡量保留極性標記。

在評估建議的路由技術(shù)時(shí)，請考慮以下事項。

一些會(huì )影響路由密度的因素：

1、連接器的位置和類(lèi)型

2、信號的整體流程；理想與挑戰性擺放

3、DDR或其他需要大量蛇形和走線(xiàn)/走線(xiàn)間距的寬總線(xiàn)。

4、高電壓或其他異常大的形狀/氣隙要求

5、印在板上的射頻元件

6、縮小布線(xiàn)通道的孔或槽

7、3類(lèi)的較大通孔會(huì )很快累加。

通過(guò)邊界掃描，通過(guò)釘床進(jìn)行在線(xiàn)測試或通過(guò)飛行探針進(jìn)行測試訪(fǎng)問(wèn)。

當然，還有董事會(huì )建設的類(lèi)型。HDI導致電介質(zhì)更薄，從而驅動(dòng)了更薄的受控阻抗和更小的幾何形狀。

使每個(gè)人都掌握風(fēng)險/回報因素

布線(xiàn)從扇出開(kāi)始。放置期間應考慮扇出。決定在設計的早期就采用過(guò)孔鍍覆（VIPPO）。這是一個(gè)成本驅動(dòng)因素，因此有關(guān)此決策的信息需要通過(guò)制造廠(chǎng)來(lái)了解實(shí)際的成本損失。然后，該信息需要交給管理層，以便他們可以根據董事會(huì )規模與生產(chǎn)要求做出明智的決定。

以這種方式收緊布置還涉及裝配車(chē)間。將庫符號從標稱(chēng)尺寸更改為最小尺寸會(huì )影響可生產(chǎn)性以及返工和可靠性。建議與裝配部門(mén)共享布置，并與利益相關(guān)者共享他們的發(fā)現。

當我們縮小尺寸或將電路添加到現有的外形尺寸時(shí)，存在信號和電源完整性的風(fēng)險。熱挑戰和共存開(kāi)始發(fā)揮作用。當您接觸到新的組件密度水平時(shí)，必須重復設計可能會(huì )影響進(jìn)度。無(wú)論是涉及更多零件還是銷(xiāo)釘間距更近的零件，都必須保持平衡。