Piirilevyjen suunnittelu alkaa tyypillisesti Kaaviokuvaus, jota seuraa Piirilevyn sijoittelu, Reititys, DRC (suunnittelusääntöjen tarkistus)ja DFM-tarkistus, sitten tuotokset Gerber-tiedostot, NC-poraustiedostot, Osaluettelo (BOM)ja KokoonpanopiirustusMonimutkaisissa malleissa HDI-piirilevy teknologiaa laserporatut mikroläpiviennit ja peräkkäinen laminointi voi olla tarpeen.

Ydintiedostoihin kuuluvat:

• Verkkoluettelo
• Konepiirustus
• Komponenttien datalehti
• Prosessikykyasiakirja (johtimien vähimmäisleveys/väli, reiän vähimmäiskoko, juotosmaskin padon leveys, impedanssin säätövaatimukset)

Ydintulostiedostoihin kuuluvat:

• Gerber RS-274X tai ODB++
• NC-poratiedosto
• Poimi ja aseta -tiedosto
• Gerber-sapluuna
• Testipisteraportti
• Kokoonpanopiirustus ja silkkipainotiedosto

2.1 Sijoitteluperiaatteet

Sijoittelu on piirilevysuunnittelun perusta ja vaikuttaa suoraan Signaalin reitityksen laatu, Terminen suorituskykyja ValmistettavuusOikea sijoittelu on ratkaisevan tärkeää impedanssin säätöpiirilevy malleja ja nopeita digitaalipiirejä.

• Toiminnallinen osiointiErota analogiset, digitaaliset, virtalähteen ja nopeat liitäntäalueet häiriöiden välttämiseksi.
• Signaalin kulkuSijoita komponentit signaalin kulkusuuntaan risteämis- ja silmukka-alueen pienentämiseksi.
• Kriittisen komponentin prioriteettiAseta ensin MCU/FPGA/SoC, DDR, kello ja virtalähteen moduulit.
• Reunojen sijoitteluLiittimet, painikkeet ja LEDit lähellä levyn reunoja mekaanisten vaatimusten täyttämiseksi.
• LämpöasetteluSuuritehoiset komponentit lähellä lämmönpoistokanavia tai lämpötyynyjä; lisää lämpöläpivientimatriisit kuumien komponenttien alla.

2.2 Reitityksen perusteet

• Jäljen leveys ja virtakapasiteetti0,5 mm:n johdinleveys 1 unssin paksuisella kuparilla kuljettaa noin 1 A:n virran. Suuremmille virroille käytä kuparia varten tai paksumpia kuparipainoja.
• DifferentiaalipariUSB, HDMI, LVDS ja Ethernet vaaditaan Pituuden sovitus, Tasainen välimatkaja Tiukka kytkentä ylläpitää signaalin eheys ja minimoida lisäyshäviö ja paluuhäviö.
• Hallittu impedanssiSuurinopeussignaalit vaativat pinoamalla lasketun ominaisimpedanssin; yleisiä arvoja ovat 50 Ω yksipäinen ja 100 Ω differentiaalinen. Teknisen tarkastuksen tulisi sisältää impedanssin säätö todentaminen.
• PaluureittiVarmista täydellinen referenssitaso, jotta vältetään jakautuneen tason sähkömagneettiset häiriöt; lisää ompelureikien lähellä kerrossiirtymiä.
• KauttaMinimoi suurnopeusreitit; käytä Takaporaus tai Sokeat/haudatut reiät tarvittaessa. Käytä HDI-malleissa pinotut läpiviennit tai porrastetut läpiviennit kanssa kuparitäyttö.

Huono DFM johtaa Juotossiltaus, Hautakivien asennus, Kylmäjuotosliitokset, Komponenttien vaihtoja JuotospallotDFM-analyysi ennen massatuotantoa auttaa suojaamaan ensimmäisen kierroksen saantoa.

3.1 Maan kuvioiden suunnittelu

Maanpinnan kuvioiden on oltava IPC-7351Oikea tyynyn suunnittelu on olennaista luotettavan käytön kannalta. Piirilevykokoonpano ja PCBA-kokoonpano.

• CHIP-komponentit (0402, 0603, 0805)Tyynylevyn koon on vastattava sapluunan aukkoa ja reflow-profiilia hautakivien muodostumisen välttämiseksi.
• QFN (nelikerroksinen litteä johtoton)Pohja Lämpötyyny tulisi jakaa osiin tyhjenemisen ja kylmien saumojen vähentämiseksi; käytä juotosmaski määritelty (SMD) tai juottamaton maski määritelty (NSMD) tyynyjä asianmukaisesti.
• BGA (palloruudukkomatriisi)Juotosmaskin aukon on oltava tarkka, jotta juotosmaskia ei synny tyynyn päällä. Käytä hienojakoisille BGA-juosteille juotosmaskin pato leveys ≤0,1 mm tai poista pato tarvittaessa.
• SOT/SOP/QFPHienojakoinen juotosmaski vaatii riittävän leveän juotosmaskin padon siltautumisen estämiseksi.

3.2 Komponenttien välistys ja suunta

• Vierekkäisten komponenttien välisen etäisyyden on täytettävä suuttimen kiinnitys- ja uudelleentyöstövaatimukset (≥0,3 mm).
• Kohdista samanlaiset komponentit samaan suuntaan helpottaaksesi AOI-tarkastusta.
• Pidä riittävä etäisyys korkeiden ja lyhyiden komponenttien välillä varjojen välttämiseksi uudelleensulatuksen aikana.

3.3 Juotosmaski ja silkkipaino

• Juotosmaskin pato leveys ≥0,1 mm sillanmuodostuksen estämiseksi.
• Silkkipaino eivät saa olla päällekkäin tyynyjen kanssa; pidä ≥0,2 mm:n rako.
• Napaisuusmerkintä, Pin 1 -indikaattorija Viitenumero täytyy olla selkeä.
• Valitse juotosmaskin väri (vihreä, sininen, musta, punainen, valkoinen) asiakkaan mieltymysten mukaan; varmista merkintöjen luettavuus.

4.1 Kuituterävyysalue

DFT mahdollistaa tehokkaan ja edullisen piirilevyjen testauksen ja tukee testiohjelmien kehittämistä ja kiinnityslaitteiden suunnittelua.

• Lentävän luotaimen testiEi vaadi kiinnitystä; ihanteellinen prototyyppeihin ja pieniin eriin.
• ICT (piirin sisäinen testi)Vaatii mittauspisteet ja kiinnittimen; sopii suurille määrille. Suunnittelemme testipistekuviot riittävällä kattavuudella.
• FCT (toiminnallinen piiritesti): Tarkistaa piirilevyn todellisen toimivuuden.
• Rajapintaskannaus (JTAG)Käyttää sisäänrakennettua sirutestauslogiikkaa fyysisten testipisteiden vähentämiseksi.

DFT-vaatimukset:

• Mittauspisteen halkaisija ≥0,8 mm, väli ≥1,27 mm.
• Jaa testipisteet mahdollisuuksien mukaan toiselle puolelle.
• Pidä mittauspisteet esteettöminä ja poissa korkeiden komponenttien läheltä.
• Varaa testipisteet sähkö- ja maadoitusverkoille, jotta lyhyt sammutustesti ja käynnistysjännitteen mittaus.

4.2 DFA

DFA keskittyy kokoonpanon tehokkuuteen ja virheiden estämiseen.

• PaneelistusKäytä V-leikkaus (V-uurre) tai Hiiren purema / Leiman reikäSillä piirilevykokoonpano reunasta roikkuvien komponenttien kanssa, käytä välilehtien reititys hiiren puremien kanssa.
• Työkalukisko3–5 mm leveä kuljettimen siirtoa ja asemointia varten.
• VertailumerkkiAinakin 2–3 globaalia vertailuarvoa; paikallisia vertailuarvoja hienojakoisille laitteille, kuten BGA:lle ja QFN:lle.
• Poka-YokeVarmista, että liittimillä on sama suunta, jotta ne eivät asetu väärin päin.

5.1 Signaalin eheys (SI)

SI-ongelmiin kuuluvat Heijastus, Ylikuuluminen, Ylitys, Alasampuminenja AjoitusvinoumaNopea Piirilevysuunnittelu voi käyttää esiasettelusimulaatio ja jälkiasettelun tarkistus arvioida silmäkaavio.

• Impedanssin sovitus: Lähteen sarjapääte, rinnakkaispääte tai vaihtovirtapääte.
• Pituuden sovitusSerpentiinireititys DDR-data-/osoiteryhmille ja differentiaalipareille.
• Ylikuulumisen vaimennus3W-sääntö (välistys ≥3 × juovan leveys); lisää suojajäljet ​​kriittisille signaaleille.
• PaluumatkaLisää ompelureikien yhdistelmät kerrossiirtymien lähelle silmukan induktanssin vähentämiseksi.

5.2 Tehon eheys (PI)

PI-ongelmiin kuuluvat Tehokohina, Jännitehäviöja Maapallon pomppuHyvin suunniteltu Sähkönjakeluverkko (PDN) on kriittinen vakaan toiminnan kannalta.

• IrrotuskondensaattoriAseta 0,1 µF + 10 µF -yhdistelmät lähelle jokaista tehonastaa; käytä matalan ESL-arvon omaavat kondensaattorit korkeataajuista irrotusta varten.
• VoimatasojakoErota analogiset ja digitaaliset tehotasot; vältä risteäviä jakoja nopeiden signaalien kanssa.
• Matala impedanssipolkuVierekkäiset teho- ja maatasot luovat tasokapasitanssin; säilyttävät ohuen dielektrisen kerroksen teho- ja maatasojen välillä.
• Kreivikunnan kauttaUseita rinnakkaisia ​​läpivientejä suurvirtareiteille; käytä kuparin täyttämät läpiviennit suurvirtaisille läpivienneille.

5.3 EMC (sähkömagneettinen yhteensopivuus)

EMC-suojat EMI (sähkömagneettinen häiriö) ja EMS (sähkömagneettinen herkkyys)EMC-esivaativuustarkastus voi tunnistaa suunnitteluriskit ennen virallista testausta.

• 20H-sääntöSyvennä tehotason reunoja 20× kerrosvälillä reunavärähtelykenttien vähentämiseksi.
• Rajapinnan suodatusLisää TVS, yhteismuotoiset kuristimet, ferriittihelmet ja kondensaattorit I/O-liittimiin.
• SuojausKäytä suojapeitteitä herkillä alueilla; tarjoa maadoitustyynyt kilven kiinnitystä varten.
• Kristalli ja kelloEi reititystä kristallien alla; käytä suojajohtimia ja pidä kellojohtimet lyhyinä.

5.4 HDI-piirilevyjen suunnittelu

Suuritiheyksisissä malleissa HDI-piirilevy teknologiaa laserporatut mikroläpiviennit, sokeat reiätja haudatut reiät mahdollistaa pienemmät kokokertoimet ja suuremman reititystiheyden. Keskeiset huomioitavat seikat:

• Microvia-kuvasuhde tyypillisesti ≤1:1.
• Käyttää pinotut mikroläpiviennit kerrosten siirtymille tiheästi rakennetuilla alueilla.
• Peräkkäinen laminointi prosessi mahdollistaa useiden mikroläpivientikerrosten muodostumisen.
• Via-in-pad kanssa kuparitäyttö ja planarisointi BGA-ulostuloa varten.

6.1 BGA-suunnittelu

BGA-alustojen suunnittelu vaikuttaa suoraan juotossaantoon Piirilevykokoonpano ja PCBA-kokoonpano, erityisesti hienojakoisissa BGA-sovelluksissa.

• Tyynylan halkaisija ≈0,8–0,85 × pallon halkaisija (esim. 0,25 mm:n tyyny 0,3 mm:n pallolle).
• Juotosmaskin aukko on 0,025–0,05 mm per puoli suurempi kuin juotospaikka.
• NSMD (ei-juotosmaski määritelty) tai SMD (juotosmaski määritelty)NSMD on yleinen hienojakoisille BGA-transistoreille.
• Käytä 0,2 mm/0,1 mm tai pienempiä vi-aukkoja; Via-in-Pad kanssa Kuparitäytteinen / hartsitäytteinen juotteen tarttumisen estämiseksi.
• Lisätä paikalliset viitemerkit lähellä BGA:ta tarkkaa sijoittelua varten.

6.2 QFN-suunnittelu

QFN (Quad Flat No-lead) -kotelot vaativat huolellista lämpötyynyjen suunnittelua.

• Jaa lämpötyyny useisiin pienempiin tyynyihin tai käytä yhtä tyynyä, jossa on segmentoidut sapluunan aukot, tyhjenemisen vähentämiseksi.
• Vedä tappien liitäntäpinnat 0,2–0,3 mm pakkausreunan yli AOI-tarkastusta varten.
• Käyttää Hartsitulppaus tai Kuparitäyte lämpötyynyjen reikiä varten juotoksen tarttumisen estämiseksi.
• Suuritehoiselle QFN:lle lisätään lämpö kautta-array yhdistäen sisäisiin kuparitasoihin.

6.3 0402 / 0201 / 01005 Mikrokomponentit

• 0402 tyynyjen välinen etäisyys: 0,4–0,5 mm; 0201: 0,25–0,3 mm; 01005: 0,15–0,2 mm.
• Käytä juotosnestopallon muotoisia sapluunan aukkoja (lovettuja tai kavennettuja).
• Anna riittävät vertailumerkit sijoittelun tarkkuuden varmistamiseksi.
• Harkitse liiman annostelu raskaiden komponenttien kaksipuoliseen kokoonpanoon.

7.1 Sapluunan aukon suunnittelu

Sapluunan aukon suunnittelu määrää suoraan juotospastan painatus laatu ja se tulisi optimoida jokaiselle piirilevylle.

• Sapluunan paksuus: Tyypillinen 0,1–0,15 mm; mikrokomponenteille 0,08 mm; suurille virroille 0,2 mm.
• Pinta-alasuhdeAukon pinta-ala / aukon seinämän pinta-ala > 0,66.
• KuvasuhdeAukon leveys / sapluunan paksuus > 1,5.
• ErikoisaukotQFN-lämpötyyny, jossa useita pieniä ikkunoita; BGA-pyöreät tai neliönmuotoiset pienennysputket; juotospallolla varustetut lovetut aukot sirukomponenteille.
• Harkitse askelmalli sekakokoisille komponenteille (esim. paksu sapluuna suurvirta-alueille, ohut hienojakoisille alueille).

7.2 Reflow- ja aaltojuotos

• Reflow-juotosSMT-komponenteille; vaatii asianmukaisen lämpötilaprofiili (esilämmitys, liotus, uudelleensulatus, jäähdytys). Käyttö typpisulatuksen paremman kostutuksen ja vähentyneen hapettumisen aikaansaamiseksi.
• AaltojuotosLäpivientireikiin (DIP) tarkoitettuihin komponentteihin ja SMT-punaliimaukseen.
• Selektiivinen aaltojuotosLäpivientikomponenttien paikallinen juottaminen; ihanteellinen sekateknologialevyille.
• Lyijytön prosessiSAC305-juotospasta; huippulämpötila uudelleensulatuksessa 235–250 °C. Yleisiä pintakäsittelyjä ovat mm. lyijytön HASL, SAMALLA, Vapaaehtoinen palokunta, upotushopeaja upotustina.

7.3 Sekakokoonpano

Yhdistä SMT-reflow- ja DIP-aaltojuotos tai käytä Kiinnitä liittämällä (PIP) läpireikäkomponenteille uudelleensulatuksessa.

8.1 Paneelisointimenetelmät

• V-leikkaus (V-uurre)Edullinen; suorakaiteen muotoisille levyille ilman reunakomponentteja.
• Hiiren purema / Leiman reikäEpäsäännöllisille laudoille tai reunakomponenteille; käytä välilehtien reititys kanssa hiiren puremat.
• Silta + hiiren puremaYhdistää voiman ja erottelun helppouden.

8.2 Työkalukisko ja viitemerkki

• Työkalukiskon leveys: 3–5 mm.
• Vertailumerkki: halkaisija 1 mm, juotosmaskin aukko 2–3 mm, kulta- tai immersiotinapinta.
• BGA/QFN-hienosäätölaitteiden paikalliset vertailuarvot.

8.3 Paneelin koko ja määrä

• Paneelin koko pick-and-place- ja reflow-uunin rajoissa (≤400 mm × 400 mm).
• Tasapainota tehokkuus ja materiaalien käyttö; vältä vääntymistä.
• Käyttää irrotettavat välilehdet tai reititettyjä uria vähentääkseen jännitystä irrotuksen aikana.

9.1 Sähkötarkastus

• DRC:ssä ei kohtalokkaita virheitä.
• Kriittisen signaalin pituuden sovitus, impedanssi, välistys.
• Nettoteho laskennan ja virtakapasiteetin kautta.
• Signaalin eheyden simulointi tulokset täyttävät silmädiagrammin vaatimukset.

9.2 DFM-tarkistus

• Tyynyjen koko IPC-7351-standardin mukaisesti.
• Komponenttien välinen etäisyys täyttää vähimmäisvaatimukset poiminnalle ja sijoittelulle.
• Juotosmaski, silkkipaino, napaisuusmerkintä kirkas.
• Sapluunan aukko vastaa pinta-alasuhdetta.
• Paneelistus ja työkalukisko esittää.

9.3 DFT-tarkistus

• Testipisteiden kattavuus kriittisissä verkoissa.
• Testipisteet esteettömät.
• ICT-laitteiston toteutettavuus.

9.4 Kokoonpanon tarkastus

• Työkalukisko ja vertailumerkit löytyvät.
• Paneelistusmenetelmä kohtuullinen.
• Komponentin etäisyys V-leikkauksesta ≥0,5 mm.

9.5 Dokumentaation täydellisyys

• Gerber-kerrosten nimeäminen standardoitu.
• Osaluettelon osanumerot, pakkaukset ja määrät ovat oikein.
• Poimi ja sijoita -tiedosto vastaa osaluetteloa.
• Sapluunatiedosto vastaa piirilevyn suunnittelua.

Vanhentuneille tuotteille PCBA-piirilevyt, PCBA-käänteissuunnittelu voi luoda kaavioita, osaluetteloita ja Gerber-tiedostoja fyysisiltä piirilevyiltä ja yhdistää palautetut tiedot uuteen Piirilevysuunnittelu ja PCBA-kokoonpano työnkulku.

Käänteisen suunnittelun prosessimme sisältää:

• Levyjen kuvantaminen ja röntgentarkastus sisäisten kerrosten kartoittamiseksi.
• Komponenttien tunnistaminen ja osaluettelon poiminta mukaan lukien vanhentuneiden osien vaihdot.
• Kaaviomainen kuvaus netlist-rekonstruktiosta.
• Piirilevyasettelun virkistys DFM-parannuksilla.
• Prototyyppi PCBA-kokoonpano ja toiminnallinen testaus.

Lisäarvoa tuottavat lisäpalvelut:

• Konformaalinen pinnoite vaativiin ympäristöihin.
• Valuttaminen ja kapselointi tärinänkestävyyden vuoksi.
• Alitäyttö BGA- ja CSP-paketeille.
• Uudelleentyöstö ja korjaus käyttäen BGA-uudelleentyöstöasemaa.
• Toiminnallisten testien kehitys mukautettuja piirilevyjä varten.