BAZA WIEDZY

Wytyczne dotyczące topologii

Krótki poradnik projektowania płytek drukowanych

pcb-guidelines

Doskonale zdajemy sobie sprawę z tego, że ze względu na ogromną ilość informacji i danych zebranie wszystkich zasad dotyczących kontroli projektu zgodnie z regułami (DRC) i projektowania dla produkcji (DFM) na jednej stronie jest nie tylko niepraktyczne, ale też niewykonalne. Dlatego, aby pomóc naszym istniejącym i potencjalnym klientom w poruszaniu się po labiryncie projektowania płytek drukowanych, stworzyliśmy przewodnik zawierający najważniejsze zasady.

pcb-guidelines
  • 1. PRZYGOTOWANIE SCHEMATU

    Wszystko zaczyna się od odpowiedniego schematu. Powinien on być jasny i konkretny, a inżynier odpowiedzialny za jego przygotowanie musi być w kontakcie z konstruktorem. W schematach:

    • Należy spójnie oznaczać wejścia i wyjścia. Stosowanie się do tych wskazówek na etapie umieszczania części na płytce i tworzenia ścieżek zwykłych i powrotnych sprawi, że cały proces będzie przebiegał bez problemów.
    • Należy pamiętać o grupowaniu elementów, które mają znaleźć się blisko siebie. W projektach hierarchicznych warto postarać się, aby poszczególne części nie były rozrzucone po wielu stronach – jest to ważne szczególnie w przypadku części o wielu pinach. Jeśli nie jest to możliwe, należy na każdej stronie zebrać odpowiednie zbiory części, szczególnie jeśli chodzi o kondensatory baterii, kondensatory filtra itp. Zebranie zbyt wielu kondensatorów filtra na jednej stronie sprawi, że ich odpowiednie rozmieszczenie będzie niezwykle trudne. W przypadku różnych wartości kapacytancji i jednego footprintu rozmieszczenie elementów stanowi wyjątkowe wyzwanie. Należy powiadomić o tym konstruktora.
    • Warto dodać również opis. Nie pojawi się on na liście połączeń i nie jest przeszkodą do przeniesienia projektu do narzędzi projektowych, ale jest bardzo ważny – dlatego warto zanotować ważne wytyczne (i skontrolować je podczas kontroli projektu).
    • Odwzorowując układ na schemacie należy zrobić to w taki sposób, aby był on zrozumiały dla konstruktora – pozwoli to uniknąć ciągłych konsultacji z projektantem schematu, nawet na etapie rozmieszczania elementów.
  • 2. Footprinty

    • Należy wykorzystywać jak najbardziej niezawodne pakiety. Jeśli to możliwe, należy skorzystać z 0402, a nie z 0201. Jeśli to możliwe, należy skorzystać z obudowy BGA, nie QFN. Zależy od tego solidność i wytrzymałość projektu.
    • Na poziomie schematu należy jasno określić, który z pakietów odpowiada danej części – nawet jeśli do wyboru jest więcej niż jedna opcja.
    • Należy prowadzić zatwierdzoną bibliotekę, według numerów zamawianych części. Może to oznaczać, że footprint o takim samym numerze JEDEC pojawi się w bibliotece kilkanaście razy – dzięki temu mamy pewność, że na ekranie znajduje się odpowiedni footprint. Korzystanie z ogólnych footprintów może powodować problemy z geometrią płytki, a nawet wpłynąć na całkowicie błędną geometrię. Wszyscy zdajemy sobie sprawę z tego, że obecnie duża ilość pamięci na dysku nie wiąże się z wysokimi kosztami.
    • dlatego polecamy korzystanie z najnowocześniejszych narzędzi służących do tworzenia footprintów. Świetnym rozwiązaniem jest stosowanie się do wytycznych normy IPC-7351.
  • 3. Kontrolne rysunki techniczne

    • Należy przygotować DWA kontrolne rysunki warstwy mechanicznej. Jest to niezwykle ważne. Tworzenie płytki obejmuje wiele procesów, jednak w zakładzie produkującym puste płytki specjaliści muszą znać wyłącznie dokładne wymiary PCB – szczegóły dotyczące topologii nie są dla nich istotne. Jeśli więc na jednym rysunku umieścimy wszystkie instrukcje związane z topologią (rozmieszczenie otworów, ograniczenia wysokości elementów, rozmieszczenia etykiet itp.), to producent PCB będzie miał problem z zapewnieniem, przy użyciu procesów kontroli jakości i programowania, że kluczowe wymiary NASZEJ PŁYTKI są zgodne ze specyfikacją. Dobrą praktyką jest więc oddzielenie podstawowych wytycznych dotyczących PCB od informacji o topologii.
  • 4. Zestawienie podstawowych materiałów

    • Często zdarza się, że gęstość projektu zmusza konstruktora do wyboru lepszej z dwóch „złych” opcji. Mądry projektant, pracując nad schematem będzie pamiętał o tym, aby odpowiednio oznaczyć części, które dodaje w ramach rezerwy – takie jak na przykład elementy podwyższające/obniżające napięcie oraz mniej znaczące ścieżki. Należy stworzyć listę elementów, które pojawiają się w topologii, ale nie będą stanowić faktycznych części.
  • 5. Konsultacje z partnerami z łańcucha dostaw

    • Rozpoczynając tworzenie projektu należy zawsze wziąć pod uwagę kwestie związane z potrzebami naszych partnerów –czego od nas oczekują? Można poprosić ich o wzięcie udziału w procesie projektowania stosu warstw na jak najwcześniejszym etapie. Dobrze jest konsultować z nimi dostępność materiałów – dzięki temu unikniemy długiego czasu oczekiwania na ich dostawę po złożeniu zamówienia. Ważne jest również, aby poprosić ich o wyliczenie wartości impedancji dla kluczowych ścieżek na podstawie wykorzystanych materiałów oraz sprawdzić, jakich materiałów możemy użyć – w ten sposób wykluczymy konieczność korzystania z drogich opcji. Czy możliwe jest zaprojektowanie płytki hybrydowej? Czy zakładana grubość płytki jest możliwa do osiągnięcia, biorąc pod uwagę ograniczenia dotyczące geometrii i impedancji? Im szybciej zgromadzimy takie dane, tym lepszy będzie nasz projekt i tym lepszą symetrię stosów uzyskamy. Inna ważna do sprawdzenia kwestia to możliwość uzyskania zakładanej tolerancji.
  • 6. OKREŚLENIE WYMAGAŃ PARTNERA EMS

    • Postępowanie zgodnie z określonymi wytycznymi pozwoli partnerowi na dostarczenie lepszych usług oraz ograniczenie problemów podczas montażu. Dzięki temu koszt montażu będzie niższy, a końcowy produkt – bardziej niezawodny i lepiej spełniający niezbędne normy. Części należy rozmieszczać według zaleceń – na przykład brać pod uwagę odpowiedni margines wokół części umożliwiający ich rozmieszczanie oraz oddzielenie części dla różnych procesów (np. SMT, połączenia dociskowe, lutowanie falowe).
  • 7. Tam,gdzie to możliwe, należy używać grubszych przewodników.

    • Być może dostawcy twierdzą, że mogą zapewnić przewodniki o szerokości 3 mili i odstępy o szerokości 3 mili – ale w takim przypadku należy liczyć się z wyższym kosztem, ze względu na niższą rentowność. Jeśli to możliwe, należy zapewnić szerokość ścieżek i odstępów rzędu 5–6 mili, a jeśli nie ma innej możliwości – zmniejszyć szerokość.
  • 8. Miedź

    • Należy podejść do projektu tak, jakby miedź była darmowym surowcem. Dobrze jest zachować w projekcie jak najwięcej miedzi oraz uniknąć potrzeby wytrawiania jejdużej powierzchni. Jeśli nie jesteśmy w stanie zrobić tego samodzielnie, możemy zezwolić producentowi na dodanie martwych miedzianych elementów w celu zrównoważenia topologii. Źle wyważone procentowe użycie miedzi na danej warstwie może prowadzić do powstawania spięć między sąsiadującymi płytkami o niewielkich odległościach dielektrycznych.
  • 9. Projekt paneli

    • Dobry projektant zawsze załącza do projektu również projekt paneli umożliwiający odpowiedni montaż, podczas gdy lepszy projektant dołącza również instrukcje dotyczące depanelizacji. Idealny projektant zapewni natomiast obie te instrukcje, jednocześnie konsultując z dostawcą PCB możliwość zdobycia jak największych ilości surowców, aby zminimalizować koszty przy projektowaniu procesu step and repeat. Należy również sprawdzić z dostawcą odpowiedni rozmiar panelu.
  • 10. UWAGA!

    • Partnerzy z łańcucha dostaw również stanowią część zespołu. Współpraca z nimi przyniesie same korzyści.
  • 1. PRZYGOTOWANIE SCHEMATU

    Wszystko zaczyna się od odpowiedniego schematu. Powinien on być jasny i konkretny, a inżynier odpowiedzialny za jego przygotowanie musi być w kontakcie z konstruktorem. W schematach:

    • Należy spójnie oznaczać wejścia i wyjścia. Stosowanie się do tych wskazówek na etapie umieszczania części na płytce i tworzenia ścieżek zwykłych i powrotnych sprawi, że cały proces będzie przebiegał bez problemów.
    • Należy pamiętać o grupowaniu elementów, które mają znaleźć się blisko siebie. W projektach hierarchicznych warto postarać się, aby poszczególne części nie były rozrzucone po wielu stronach – jest to ważne szczególnie w przypadku części o wielu pinach. Jeśli nie jest to możliwe, należy na każdej stronie zebrać odpowiednie zbiory części, szczególnie jeśli chodzi o kondensatory baterii, kondensatory filtra itp. Zebranie zbyt wielu kondensatorów filtra na jednej stronie sprawi, że ich odpowiednie rozmieszczenie będzie niezwykle trudne. W przypadku różnych wartości kapacytancji i jednego footprintu rozmieszczenie elementów stanowi wyjątkowe wyzwanie. Należy powiadomić o tym konstruktora.
    • Warto dodać również opis. Nie pojawi się on na liście połączeń i nie jest przeszkodą do przeniesienia projektu do narzędzi projektowych, ale jest bardzo ważny – dlatego warto zanotować ważne wytyczne (i skontrolować je podczas kontroli projektu).
    • Odwzorowując układ na schemacie należy zrobić to w taki sposób, aby był on zrozumiały dla konstruktora – pozwoli to uniknąć ciągłych konsultacji z projektantem schematu, nawet na etapie rozmieszczania elementów.
  • 2. Footprinty

    • Należy wykorzystywać jak najbardziej niezawodne pakiety. Jeśli to możliwe, należy skorzystać z 0402, a nie z 0201. Jeśli to możliwe, należy skorzystać z obudowy BGA, nie QFN. Zależy od tego solidność i wytrzymałość projektu.
    • Na poziomie schematu należy jasno określić, który z pakietów odpowiada danej części – nawet jeśli do wyboru jest więcej niż jedna opcja.
    • Należy prowadzić zatwierdzoną bibliotekę, według numerów zamawianych części. Może to oznaczać, że footprint o takim samym numerze JEDEC pojawi się w bibliotece kilkanaście razy – dzięki temu mamy pewność, że na ekranie znajduje się odpowiedni footprint. Korzystanie z ogólnych footprintów może powodować problemy z geometrią płytki, a nawet wpłynąć na całkowicie błędną geometrię. Wszyscy zdajemy sobie sprawę z tego, że obecnie duża ilość pamięci na dysku nie wiąże się z wysokimi kosztami.
    • dlatego polecamy korzystanie z najnowocześniejszych narzędzi służących do tworzenia footprintów. Świetnym rozwiązaniem jest stosowanie się do wytycznych normy IPC-7351.
  • 3. Kontrolne rysunki techniczne

    • Należy przygotować DWA kontrolne rysunki warstwy mechanicznej. Jest to niezwykle ważne. Tworzenie płytki obejmuje wiele procesów, jednak w zakładzie produkującym puste płytki specjaliści muszą znać wyłącznie dokładne wymiary PCB – szczegóły dotyczące topologii nie są dla nich istotne. Jeśli więc na jednym rysunku umieścimy wszystkie instrukcje związane z topologią (rozmieszczenie otworów, ograniczenia wysokości elementów, rozmieszczenia etykiet itp.), to producent PCB będzie miał problem z zapewnieniem, przy użyciu procesów kontroli jakości i programowania, że kluczowe wymiary NASZEJ PŁYTKI są zgodne ze specyfikacją. Dobrą praktyką jest więc oddzielenie podstawowych wytycznych dotyczących PCB od informacji o topologii.
  • 4. Zestawienie podstawowych materiałów

    • Często zdarza się, że gęstość projektu zmusza konstruktora do wyboru lepszej z dwóch „złych” opcji. Mądry projektant, pracując nad schematem będzie pamiętał o tym, aby odpowiednio oznaczyć części, które dodaje w ramach rezerwy – takie jak na przykład elementy podwyższające/obniżające napięcie oraz mniej znaczące ścieżki. Należy stworzyć listę elementów, które pojawiają się w topologii, ale nie będą stanowić faktycznych części.
  • 5. Konsultacje z partnerami z łańcucha dostaw

    • Rozpoczynając tworzenie projektu należy zawsze wziąć pod uwagę kwestie związane z potrzebami naszych partnerów –czego od nas oczekują? Można poprosić ich o wzięcie udziału w procesie projektowania stosu warstw na jak najwcześniejszym etapie. Dobrze jest konsultować z nimi dostępność materiałów – dzięki temu unikniemy długiego czasu oczekiwania na ich dostawę po złożeniu zamówienia. Ważne jest również, aby poprosić ich o wyliczenie wartości impedancji dla kluczowych ścieżek na podstawie wykorzystanych materiałów oraz sprawdzić, jakich materiałów możemy użyć – w ten sposób wykluczymy konieczność korzystania z drogich opcji. Czy możliwe jest zaprojektowanie płytki hybrydowej? Czy zakładana grubość płytki jest możliwa do osiągnięcia, biorąc pod uwagę ograniczenia dotyczące geometrii i impedancji? Im szybciej zgromadzimy takie dane, tym lepszy będzie nasz projekt i tym lepszą symetrię stosów uzyskamy. Inna ważna do sprawdzenia kwestia to możliwość uzyskania zakładanej tolerancji.
  • 6. OKREŚLENIE WYMAGAŃ PARTNERA EMS

    • Postępowanie zgodnie z określonymi wytycznymi pozwoli partnerowi na dostarczenie lepszych usług oraz ograniczenie problemów podczas montażu. Dzięki temu koszt montażu będzie niższy, a końcowy produkt – bardziej niezawodny i lepiej spełniający niezbędne normy. Części należy rozmieszczać według zaleceń – na przykład brać pod uwagę odpowiedni margines wokół części umożliwiający ich rozmieszczanie oraz oddzielenie części dla różnych procesów (np. SMT, połączenia dociskowe, lutowanie falowe).
  • 7. Tam,gdzie to możliwe, należy używać grubszych przewodników.

    • Być może dostawcy twierdzą, że mogą zapewnić przewodniki o szerokości 3 mili i odstępy o szerokości 3 mili – ale w takim przypadku należy liczyć się z wyższym kosztem, ze względu na niższą rentowność. Jeśli to możliwe, należy zapewnić szerokość ścieżek i odstępów rzędu 5–6 mili, a jeśli nie ma innej możliwości – zmniejszyć szerokość.
  • 8. Miedź

    • Należy podejść do projektu tak, jakby miedź była darmowym surowcem. Dobrze jest zachować w projekcie jak najwięcej miedzi oraz uniknąć potrzeby wytrawiania jejdużej powierzchni. Jeśli nie jesteśmy w stanie zrobić tego samodzielnie, możemy zezwolić producentowi na dodanie martwych miedzianych elementów w celu zrównoważenia topologii. Źle wyważone procentowe użycie miedzi na danej warstwie może prowadzić do powstawania spięć między sąsiadującymi płytkami o niewielkich odległościach dielektrycznych.
  • 9. Projekt paneli

    • Dobry projektant zawsze załącza do projektu również projekt paneli umożliwiający odpowiedni montaż, podczas gdy lepszy projektant dołącza również instrukcje dotyczące depanelizacji. Idealny projektant zapewni natomiast obie te instrukcje, jednocześnie konsultując z dostawcą PCB możliwość zdobycia jak największych ilości surowców, aby zminimalizować koszty przy projektowaniu procesu step and repeat. Należy również sprawdzić z dostawcą odpowiedni rozmiar panelu.
  • 10. UWAGA!

    • Partnerzy z łańcucha dostaw również stanowią część zespołu. Współpraca z nimi przyniesie same korzyści.

Oczywiście w całym procesie jest jeszcze więcej kwestii, które należy wziąć pod uwagę. Pracownicy firmy Fineline są w tym zakresie specjalistami. Mamy cały zespół ludzi, którzy wspierają naszych klientów. Jeśli masz jakiekolwiek pytania, zapraszamy do kontaktu z naszym najbliższym biurem. Nasi pracownicy skontaktują Cię z odpowiednim ekspertem.