PCB設計流程概念

2021-08-24

PCB設計流程概念

PCB 和 SOC 封裝設計有點(diǎn)像這樣，這意味著(zhù)它確實(shí)是一個(gè)由零件、電路接口、電源平面、數以千計的信號、過(guò)孔轉換和許多需要結合在一起并執行電氣聲音、具有所需性能的設計規則組成的難題，并且還能夠處理機械外形因素的約束和限制。

PCB設計的基石

遵循良好的輸入清單的重要性

擁有輸入清單讓工程師思考并創(chuàng )建一種記錄形式的交流形式，并且基本上可以使球滾動(dòng)。清單可以定義很多事情，并為我們提供開(kāi)始 PCB設計之旅的起點(diǎn)。這也是讓工程師反思他在設計中尋找什么的時(shí)候。到目前為止，工程師在大多數情況下都在考慮電氣方面的問(wèn)題，已經(jīng)埋頭于原理圖和零件搜索（希望如此），現在是時(shí)候開(kāi)始物理了，哈哈。意思是，開(kāi)始考慮電子將如何在 PCB 上流動(dòng)以及需要什么。

我有一個(gè)我使用的清單，它包含基礎知識。你做的設計越多，這更多地歸結為肌肉記憶。如果您是進(jìn)行布局的工程師，您的思想就會(huì )越彎曲，現在像 PCB設計師一樣思考。例如，您現在可能更多地考慮參考代號而不是零件編號。您很早就會(huì )進(jìn)行可行性研究，并且輸入清單開(kāi)始該階段。所需的基本項目是 BOM、機械輸入、布線(xiàn)/設計規則、總厚度、阻抗要求和最小間距部件，以幫助定義所需的通孔結構，做 BGA 數學(xué)。

與 MCAD 協(xié)作對于啟動(dòng)項目至關(guān)重要。從一開(kāi)始就與機械要求保持一致是很重要的?？偘搴?、連接器位置/旋轉、放置禁區和安裝孔必須在 PCB設計的早期進(jìn)行精確定義和考慮。這是您將要建造的建筑物的基礎?？蚣苁强捎糜谶m應設計的物理約束和尺寸，因此您可以看到準確性對設計的成功至關(guān)重要。我在過(guò)去看到，來(lái)自 MCAD 的機械板輪廓顯示底視圖并以頂視圖進(jìn)入 ECad，這會(huì )影響零件放置，不要這樣做。確保您的視圖是正確的，并盡可能共享 .idf 或 .idx 文件，如果您有這種能力，則包括相同的步驟模型文件。這將確保成功的 MCAD 協(xié)作。此外，現在可能需要協(xié)商將散熱器安裝孔移到何處，但部件放置也將決定限制。例如，如果建議將您的高引腳數 BGA 放在角落，并且它完全填充了信號，那么現在是時(shí)候推后了，因為您將被困在試圖從角落走線(xiàn)并需要更多信號層.

路由規則的重要性

布線(xiàn)或設計規則是控制 PCB設計的關(guān)鍵。我經(jīng)常將記錄在案的規則稱(chēng)為火車(chē)必須經(jīng)過(guò)的火車(chē)軌道。規則在一個(gè)文檔中定義，而許多電子郵件每天或每小時(shí)都在變化且難以跟蹤，因此很容易偏離軌道并錯過(guò)或忘記對設計性能至關(guān)重要的項目，并允許 PCB設計師進(jìn)行溝通并提供遺留文檔。文檔形式的規則概念用于在 CAD 工具中填充規則，通常稱(chēng)為約束或設計規則，設計必須遵守這些規則。這包括設計將遵循的物理和電氣規則，以滿(mǎn)足時(shí)序、噪聲和制造要求。

高速路由和模擬 - 供電概念

現在設計已經(jīng)開(kāi)始成型，規則已經(jīng)到位，布局和電源平面正在定義，現在是布局最關(guān)鍵的接口和最具挑戰性的高速電路（如果它們存在于您的設計中）的好時(shí)機。有一個(gè)適用于整個(gè)設計的堆疊是一個(gè)好主意。使用標準通孔尺寸并嘗試實(shí)現良好的良率縱橫比，是時(shí)候測試該電路、布局和布線(xiàn)，然后進(jìn)行仿真了。是的，一旦關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)完畢，現在就進(jìn)行仿真，看看您是否滿(mǎn)足最佳性能的要求。正是在這一點(diǎn)上，您可能會(huì )發(fā)現您需要不同的疊層或通孔配置。例如，如果您試圖達到 12GBPS，并且您在 18 層 0.093 厚度的板上使用通孔，您可能會(huì )發(fā)現通過(guò)存根導致過(guò)多的反射來(lái)實(shí)現性能。您可能需要考慮另一種選擇，例如盲孔和埋孔或背鉆或不同的電路板堆疊和接口選擇。

我上面描述的這四個(gè)步驟應該為成功構建 PCB設計的框架奠定了基礎。我遵循這些步驟的經(jīng)驗有助于產(chǎn)生一致的結果。我認為首先制定框架很重要。下一步，模擬成功了嗎？您是否需要更改具有較低 Dk 和較低損耗的 PCB設計板配置或通孔結構或通孔尺寸或制造材料？您可以從模擬中學(xué)到很多東西，這將有助于鋪平前進(jìn)的道路。

一旦進(jìn)行了模擬或計算，并且在高速接口的初始關(guān)鍵路由/調整之后，所有這些項目都應該消失。那么，如果一切正常，那么下一步是什么？我們從這里去哪里？確認堆疊？設計組織？

這就是我將在第 2 部分中討論的內容：

每種技術(shù)的堆疊定義 - 跟蹤寬度目標

組織您的網(wǎng)絡(luò )和約束以及類(lèi)到類(lèi)規則和過(guò)度約束。

根據設計規則進(jìn)行布局規劃

使用 Via 模式/布局進(jìn)行布線(xiàn)的過(guò)渡和規劃

高級 SOC 芯片設計以及如何使用 SIP 或 SOC 規劃 PCB設計。