Ключевые моменты проектирования печатных плат

Конструкция ПХД является основой электронных изделий. Качество печатной платы напрямую влияет на то, насколько хорошо работает устройство, насколько оно надежно и сколько стоит его производство. Существует несколько важных частей проектирования печатные платы (печатные платы). Это включает в себя планирование разводки, выбор стратегии маршрутизации и обеспечение хорошего питания и передачи сигналов. Также важны требования к производственному процессу.

1. Планирование макета печатной платы

Разметка печатной платы Это основной этап проектирования, на котором правильное размещение компонентов оптимизирует прохождение сигналов, уменьшает помехи и повышает тепловую эффективность.

1.1 Функциональное разделение и изоляция

• Изоляция аналоговых/цифровых/частотных зон: Достигается за счет физического расстояния (≥5 мм) и разделения плоскости земли
• Высоковольтное и низковольтное территориальное разделение: Модули преобразования энергии должны находиться на расстоянии 10-15 мм от чувствительных сигналов
• Размещение термочувствительных компонентов: Для корпусов BGA требуется зона 5 мм; компоненты, выделяющие тепло (например, силовые МОП-транзисторы), должны располагаться вблизи краев платы

1.2 Стандарты механического и теплового проектирования

• Настройка системы координат: Начало отсчета в центре угловых монтажных отверстий (точность ±0,05 мм)
• Планирование терморегулирования:
• Естественная конвекция: Высоконагреваемые компоненты в верхней части печатной платы
• Принудительное воздушное охлаждение: Компоненты выровнены по направлению воздушного потока
• Структурная совместимость: Разъемы должны совпадать с отверстиями в корпусе (допуск ±0,2 мм)

2. Высокоскоростные печатные платы Стратегии маршрутизации

2.1 Основные принципы маршрутизации

• Правило 3W: Расстояние между трассами ≥3× ширина трассы (например, расстояние 15 мил для ширины 5 мил)
• Маршрутизация на ортогональном уровне: Смежные сигнальные уровни используют перпендикулярную маршрутизацию (пересечение 0°/90°)
• Оптимизация через Интернет: Высокоскоростные сигналы, меняющие слои, требуют наличия смежных ответных заземляющих проходов (расстояние ≤λ/10)

2.2 Обработка специальных сигналов

3. Проектирование целостности питания

3.1 Архитектура питания многослойной платы

• Сегментация плоскости:
• Изоляция цифрового (1,2 В/1,8 В) и аналогового питания
• Правило 20H: Плоскость питания утоплена на 20× толщины диэлектрика от земли
• Размещение развязывающего конденсатора:
• Объемные конденсаторы (10 мкФ) на входах питания
• Небольшие конденсаторы (0,1 мкФ) вблизи выводов ИС (≤3 мм)

3.2 Конструкция преобразования напряжения

• Основные принципы компоновки DC-DC:
• Расстояние от индуктора до переключателя ≤5 мм
• Трассы обратной связи проложены вдали от источников шума
• Управление пульсациями:
• Переходная характеристика нагрузки ΔV<2%
• ≥40 дБ затухания шума @100 МГц

4. Расширенная оптимизация целостности сигнала

4.1 Управление линией электропередачи

• Расчет импеданса согласования:

  Формула импеданса микрополоскового кабеля:  
  Z0 = [87/sqrt(εr+1.41)] * ln[5.98h/(0.8w+t)]  

• Стратегии расторжения договоров:
• Оконечная нагрузка на источник (22-33Ω)
• Параллельное окончание (50 Ом на землю)

4.2 Методы подавления перекрестных помех

• Правила расположения в 3D:
• Расстояние между слоями ≥3H (H = высота до опорной плоскости)
• Поэтапная маршрутизация на смежном уровне
• Методы экранирования:
• 1 трасса заземления на 5 высокоскоростных сигналов
• Критические сигналы в конфигурации стриплайна

5. Стандарты DFM (Design for Manufacturing)

5.1 Параметры возможностей процесса

5.2 Специальная конструкция

• Массивы тепловых каналов: 0,3 мм диаметр, 0,6 мм шаг
• Балансировка меди: <30% разность площадей меди с каждой стороны
• Дизайн панелей: V-образные линии, избегающие зон с высокой плотностью маршрутизации

6. Процесс верификации конструкции

6.1 Контрольный список предварительных работ

1. Проверка электрических правил (ERC): Проверка на обрыв/замыкание
2. Проверка правил проектирования (DRC): 300+ технологических правил
3. Моделирование целостности сигнала: Запас по установке/удержанию >15%
4. Тепловой анализ: Температура спая <80%