印刷电路板布局-执行摘要
摘要:创建PCB设计是实现概念的关键步骤。PCB板位于芯片和硬件的连接处，提供了一个平台，在这个平台上，独特的组件组合在一起，创建了电子设备的内部工作。您的工程团队将受益于所提供的实际指导PCB布局供应商分享一路成功推出。
PCB布局从库开始
为每种类型的组件提供一致的空间需要生成一个连接电气的库原理图符号到物理足迹。库创建是许多工作的第一步，但汇编中的产量不能比这些构建块提供的几何更好。
图1。图片来源:作者-使用外围球栅阵列包的FPGA特写。
一个较大的ECAD团队往往会有一个专门的图书管理员。也有一些基于网络的公司提供基于web的库材料清单．严格的检查程序是防止零件部门出现致命缺陷的好保险。需要有人负责这方面，并发挥积极的作用。让这个人参与涉及具有以下任何属性的组件的决策:
- 细间距，高引脚数或重元件(放置/返工问题)
- 内存，特别是DDR或其他具有高边缘率的设备(攻击者)
- 射频天线或其他打印组件(受害者)
- 大电流设备(热挑战)
- 边缘连接器(电镀和板厚要求)
当任何新的和不同的东西被添加到组件组合中时，设计师将不得不获得数据表和应用说明。如果信息冲突或不清楚，新部分加入库的时间可能比预期的要长。只有在必要的时候才会重新发明轮子。
使用fpga, asic和模块
如果你家刚好有一家芯片代工厂，恭喜你。您的电路板设计师通过基板成为芯片团队的延伸。您的新硅将需要一个中间体来扩展引脚间距，以支持您计划使用的PCB技术。
器件封装的几何形状将推动电路板技术的发展。拐点是是否使用高密度互连(HDI)，包括使用微孔和连续层压步骤。这些成本附加物通常是当今便携式解决方案的入场费。您是否希望向其他供应商放弃在尺寸和功耗方面的吹嘘权利?如果尺寸不是问题，低成本的方法是使用标准的镀通孔技术。
印刷电路板组装中的设计重用
任何经过验证的电路块都是重用的好候选。电压调节器可以是布局相关的电路，而任何称为“传感器”的电路从一开始就很容易依赖于参考设计。为了达到任何电路设计的最佳点，通常都会有微妙的妥协。这尤其适用于输出超过二进制选项的模拟电路。我们总是在寻找一些额外的边际。
一个行业趋势是创建混合足迹，能够装载两个相似但不完全匹配的部件。就SMT装配产量而言，将两者结合通常不利于其中一种或两种选择。明智的做法是，如果可能的话，在前期制作周期的某个阶段选择一个优胜者。
当产品是关键任务时如何继续
更高可靠性的印刷电路板将为各种组件的每个引脚提供更大的可焊接区域。多余的金属大部分位于销的外侧，增加了所谓的趾角。这为热辐射提供了一个更大的表面，同时保持组件之间更大的距离。
图2。用于自动驾驶汽车的激光雷达传感器的一部分使用了许多层和冗余通孔进行12V分布。
元件本身降额高达100%，这样一个需要25伏额定电容的电路将得到50伏的额定上限。可追溯性，包括零件来源和鉴定过程的书面记录，对于国防、航空航天和汽车应用是至关重要的。
高可靠性PC板的结构还包括稍厚的镀铜层。测试优惠券将添加到工艺面板，以测量阻抗，插入损失或其他特性。
就像组件被降额一样，电路板本身的当前容量也被过度设计，增加了额外的拼接孔等。这种PCB组件的简写是根据互连和包装电子电路研究所(IPC)将其标记为3类。
商用级印刷电路
一个不那么严格的商业项目的可靠性制度，其功能故障不会使人面临危险，被称为第二类。这是大多数电子产品会使用的可靠性水平。第2类产品的故障可能导致业务损失或最终用户中断，预计在任何情况下都是很少发生的。
图3。图片来源:作者-显示单板两面的子面板。“A-B翻转”面板化允许相同的锡膏模板用于任何一方。
最后，第1类是最低的可靠性级别，用于玩具和其他故障影响可以忽略不计的物品。您所服务的市场将决定质量保证和可靠性的方法。
刚性、柔性和刚性/柔性电路
印刷电路板的材料有两种，刚性和挠性。系统可以由通过连接器连接到柔性电路的刚性板组成，也可以通过在整个板上集成柔性材料并选择性地去除刚性层来创建刚性/柔性混合结构。
结合多层刚性和柔性电路是一个专业，尽管了解每个学科单独就足够了，只要你倾向于供应商的堆叠和设计能力。刚性/柔性可以是一个非常强大的解决方案，棘手的电子封装方案。
单片刚性/挠性板在没有板对板连接器的情况下工作，与特定任务电路板的集合相比，这增加了性能和可靠性。同时，使用堆叠连接器或其他适当互连的专用板在改进单个电路方面更容易管理。
PCB布局的工艺门
在每个过渡点之间会有一些重叠和并行的工作。
- 原理图捕获-电路的抽象逻辑表示。
- 单板轮廓定义-包括连接器放置、屏蔽和隔离区域。
- 布局-基于电压和主要信号要求的功能的初始平面规划，在轮廓内组织无源部件以实现最大性能。
- 布线-电路的扇出和连接。
- 设计验证-足够的功率分配，阻抗和长度匹配等。
- 录制，存档-收集生产数据，并协调与供应商可能出现的任何技术问题。
这些阶段中的每一个都是在到达设计验证阶段之前进行低级检查的一个很好的里程碑和时间/地点。例如，来自装配和物理设计团队关于位置的建议在布线之前比在布线之后更有用。注意，重叠是存在的，而新信息的成本随着录音时间的临近而增加。
如果你知道你想要的结束日期，那么就有必要从这个日期开始，并安排与这些过程相一致的会议。如果项目按期进行，那么会议就是关于下一关的。如果项目偏离了轨道，那么就需要进行修正。无论哪种方式，设定会议时间都是每个人都承认的目标。与每个门的需求相吻合的检查表是确保在最佳时间考虑所有事情的另一种方法。
唯一不变的是变化，但为了管理功能蔓延和协调每个人的努力，计划仍然是必要的。合适的设计师可以帮助制定计划并维护勘误表，以便持续改进。这种性质的细节是可以指导的。优秀的人才和同样优秀的工艺的结合将在你需要的时候为你提供那些高质量的印刷电路板。