PCB設(shè)計(jì)中的五個(gè)關(guān)鍵性建議

PCB設(shè)計(jì)的并非易事，雖然目前EDA軟件可自動(dòng)執(zhí)行電路板設(shè)計(jì)，但這仍然需要扎實(shí)的知識。

處理器的時(shí)鐘頻率通常較高，技術(shù)系統(tǒng)較小，功能更廣泛。PCB電路板必須順應(yīng)這一趨勢。雖然PCB曾經(jīng)只是單純的電路載體，對設(shè)備本身的創(chuàng)新和功能貢獻(xiàn)不大，但如今它已成為一種復(fù)雜的組件，通常使技術(shù)解決方案成為可能。

同時(shí)，電子組件的許多物理要求要求PCB板開發(fā)人員具有廣泛的跨學(xué)科專業(yè)知識，以確保信號完整性，穩(wěn)定的電源，熱彈性和可靠性。從單面板到多層板再到特殊技術(shù)的大量電路板類型，也需要必要的專業(yè)知識。以下概述了PCB設(shè)計(jì)中的五個(gè)建議，它們與過去的EDA方法有所不同。

層結(jié)構(gòu)描述了用于制造多層電路板各個(gè)層的材料。這些層由銅箔和FR-4絕緣材料組成，每個(gè)都有不同的高度和電氣特性。例如，如果要更換兩個(gè)電路板之間的電纜連接，則可以使用剛性-柔性印刷電路板來完成，其中柔性區(qū)域?qū)⑻鎿Q電纜。

組件可以作為嵌入式組件埋入PCB電路板中，從而減少了空間需求并提高了可靠性?？梢酝ㄟ^銅層的表面特性和各個(gè)層之間的間距設(shè)置用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖杩?，并且在大電流?yīng)用中，可以在電路板上以更大的厚度鋪設(shè)銅。

1、層結(jié)構(gòu)決定了設(shè)計(jì)的成功

不能孤立地看待所有這些方面。并非所有材料都可以相互結(jié)合，也不是每個(gè)PCB制造商都有所有材料庫存。在開始項(xiàng)目之前，建議與電路板制造商進(jìn)行技術(shù)交流，后者將在以后制造電路板。即使有特殊要求或數(shù)量很大，也有必要直接與PCB制造商談?wù)劜牧线x擇或收益分配方面的優(yōu)化潛力?？梢葬槍Τ杀竞椭圃旒夹g(shù)方面的技術(shù)要求優(yōu)化層結(jié)構(gòu)。

對于小批量和中型需求，電路板制造商會提供許多模板（疊層模板），這些模板用于標(biāo)準(zhǔn)材料的層結(jié)構(gòu)。在這些模板中已經(jīng)指定了材料特性和層高，并且標(biāo)準(zhǔn)化減少了技術(shù)查詢的數(shù)量，并縮短了成品電路板的交貨時(shí)間。

2、運(yùn)行良好的庫是成功的保證

過去，電子元件的符號和封裝都存儲在一個(gè)庫中，以便更快地繪制電路圖和銅結(jié)構(gòu)，以便重復(fù)使用元件。如今，將這些幾何元素也與組件的3D模型和數(shù)據(jù)庫中的元數(shù)據(jù)鏈接起來很有用。現(xiàn)代布局工具可以使用3D信息生成3D視圖，以便可以虛擬識別與外殼部件或其他電路板的可能碰撞。

開發(fā)人員可以使用該數(shù)據(jù)庫快速選擇其電路元件，并根據(jù)參數(shù)（例如電氣特性，成本，庫存，許可（UL，RoHS，REACH）以及元件停產(chǎn)或延長交付時(shí)間和分配的潛在風(fēng)險(xiǎn)）對其進(jìn)行過濾。組件數(shù)據(jù)庫已經(jīng)經(jīng)常鏈接到商業(yè)商品管理系統(tǒng)和外部信息平臺。這樣就可以電子評估組件制造商隨每次更改發(fā)布的更改通知（PCN，產(chǎn)品更改通知）。

進(jìn)行重大更改后，將導(dǎo)致該組件的新零件號。零件清單還可用于指定在哪個(gè)產(chǎn)品中安裝了哪個(gè)庫組件，以及必須在哪里進(jìn)行召回或重新設(shè)計(jì)。新的組件，審批流程和變更可以通過工作流以受控方式分發(fā)給多個(gè)人，并與ERP，PLM或商品管理軟件集成。

3、記錄電路圖并模擬關(guān)鍵區(qū)域

創(chuàng)建原型并使用采樣組件進(jìn)行測量所需的時(shí)間和成本需要修改開發(fā)方法。正如可以在機(jī)械設(shè)計(jì)中虛擬地模擬汽車的復(fù)雜碰撞測試一樣，也可以模擬處于開發(fā)階段的電氣組件的某些方面。可以使用PSpice分析模擬電路元件和寄生特性，例如電感，耦合和電容。

印刷電路板上的高數(shù)據(jù)傳輸速率意味著信號邊緣非常陡峭。這在相同程度上對信號完整性提出了很高的要求?？梢允褂貌季值哪Ｐ突蛱崛》浅＞_地模擬阻抗跳躍和串?dāng)_。此處使用特殊的求解器，該求解器考慮了一致性測量中所需的接口（如PCI Express或DDR4內(nèi)存）的所有參數(shù)。

較低的電源電壓可延長電池壽命，但會使電路板上電源的穩(wěn)定性非常困難。使用功率樹，可以將供電系統(tǒng)中的所有元件記錄在電路圖中，從而可以正確確定系統(tǒng)分支的功率。一旦創(chuàng)建了布局，就可以在電源完整性仿真中分析和優(yōu)化負(fù)載和阻塞電容器的物理特性和位置。

在仿真中，可以考慮電流密度和自熱直至穩(wěn)態(tài)的相互作用，而且還應(yīng)考慮不同的環(huán)境溫度和組件內(nèi)部的最大允許溫度。針對信號完整性和電源完整性進(jìn)行了穩(wěn)健設(shè)計(jì)的PCB設(shè)計(jì)也明顯不易受到電磁干擾的影響。通過虛擬控制和優(yōu)化，EMC實(shí)驗(yàn)室中的測試更少，重新設(shè)計(jì)的次數(shù)也更少。

4、約束管理器確保游戲規(guī)則正確

要遵守的設(shè)計(jì)規(guī)則數(shù)量正在迅速增加。如今，具有成千上萬條要遵守的規(guī)則的PCB設(shè)計(jì)已經(jīng)很普遍，并且如果沒有軟件支持，就無法有效地實(shí)施。聰明的布局系統(tǒng)具有帶有集成設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的約束管理器。可以將設(shè)計(jì)規(guī)則分配給組件的元素，即組件，連接網(wǎng)絡(luò)或銅表面。約束管理器的粒度在這里很重要，以便專門指定一般設(shè)計(jì)規(guī)則的特殊情況和例外，并在設(shè)計(jì)審查期間進(jìn)行驗(yàn)證。

此外，可以將復(fù)雜規(guī)則集（例如，用于DDR3內(nèi)存拓?fù)涞囊?guī)則集）保存在庫中。如果要使用這種拓?fù)?，則可以為規(guī)則集分配數(shù)百個(gè)詳細(xì)信息，以便分配所有規(guī)則，例如阻抗，最小和最大線長，過孔數(shù)量或最大層更改數(shù)量。通過此分配，PCB編輯器可以了解規(guī)則，并可以在布線過程中將其與布局進(jìn)行比較。如果開發(fā)人員違反了規(guī)則，則類似于字處理中拼寫更正的錯(cuò)誤標(biāo)志會實(shí)時(shí)將其告知違規(guī)。這使您可以立即對錯(cuò)誤做出反應(yīng)并消除它。

5、DFM規(guī)則集可確保可制造性

通常將PCB布局作為Gerber文件輸出，然后使用華秋DFM軟件檢查所有數(shù)據(jù)的可制造性。然后，根據(jù)華秋DFM給出的建議略微更改設(shè)計(jì)，提升PCB設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的可制造性。

為了幫助行業(yè)降低PCB設(shè)計(jì)成本，華秋將原本只用于企業(yè)內(nèi)部檢測的DFM軟件公開。通過華秋提供的免費(fèi)DFM軟件，電路板開發(fā)人員可以利用華秋DFM軟件給出的建議更好的優(yōu)化PCB設(shè)計(jì)。減少設(shè)計(jì)過程中的缺陷，降低PCB的制造成本，提升PCB制造效率。