In design, layout is an important part. The quality of the layout result will directly affect the effect of the wiring, so it can be considered that a reasonable layout is the first step to a successful PCB design. Especially the pre-layout is the process of thinking about the entire circuit board, signal flow, heat dissipation, structure and other structures. If the pre-layout fails, no amount of effort will be needed.

PCB layout design The design process flow of printed circuit boards includes schematic design, electronic component database registration, design preparation, block division, electronic component configuration, configuration confirmation, wiring and final inspection. In the process of the process, no matter which process is found to be a problem, it must be returned to the previous process for reconfirmation or correction.

Cet article présente d’abord les règles et techniques de conception de la configuration PCB, puis explique comment concevoir et inspecter la configuration PCB, à partir des exigences DFM de la configuration, des exigences de conception thermique, des exigences d’intégrité du signal, des exigences CEM, des paramètres de couche et des exigences de division de masse d’alimentation, et modules de puissance. Les exigences et autres aspects seront analysés en détail et suivez l’éditeur pour connaître les détails.

Règles de conception de la disposition des circuits imprimés

1. Dans des circonstances normales, tous les composants doivent être disposés sur la même surface du circuit imprimé. Ce n’est que lorsque les composants de niveau supérieur sont trop denses que certains dispositifs à hauteur limitée et à faible génération de chaleur, tels que les résistances à puce, les condensateurs à puce et les condensateurs à puce, peuvent être installés. Les puces IC, etc. sont placées sur la couche inférieure.

2. Dans le but d’assurer les performances électriques, les composants doivent être placés sur la grille et disposés parallèlement ou perpendiculairement les uns aux autres afin d’être soignés et beaux. Dans des circonstances normales, les composants ne sont pas autorisés à se chevaucher ; l’agencement des composants doit être compact et les composants doivent être disposés sur l’ensemble du réseau. La répartition est uniforme et dense.

3. The minimum distance between adjacent land patterns of different components on the circuit board should be above 1mm.

4. La distance du bord du circuit imprimé n’est généralement pas inférieure à 2 mm. La meilleure forme du circuit imprimé est rectangulaire et le rapport hauteur/largeur est de 3:2 ou 4:3. Lorsque la taille de la carte de circuit imprimé est supérieure à 200 MM sur 150 MM, considérez ce que la carte de circuit imprimé peut résister à la résistance mécanique.

PCB layout design skills

Dans la conception de la configuration du circuit imprimé, les unités de la carte de circuit imprimé doivent être analysées et la conception de la configuration doit être basée sur la fonction de départ. Lors de la disposition de tous les composants du circuit, les principes suivants doivent être respectés :

1. Organisez la position de chaque unité de circuit fonctionnelle en fonction du flux du circuit, de sorte que la disposition soit pratique pour la circulation du signal et que le signal soit maintenu dans la même direction autant que possible [1].

2. Take the core components of each functional unit as the center and lay out around him. The components should be uniformly, integrally and compactly arranged on the PCB to minimize and shorten the leads and connections between the components.

3. Pour les circuits fonctionnant à des fréquences élevées, les paramètres de distribution entre les composants doivent être pris en compte. Dans les circuits généraux, les composants doivent être disposés en parallèle autant que possible, ce qui est non seulement beau, mais également facile à installer et à produire en série.

Comment concevoir et inspecter la disposition du PCB

1. DFM requirements for layout

1. L’itinéraire optimal du processus a été déterminé et tous les appareils ont été placés sur la carte.

2. The origin of the coordinates is the intersection of the left and lower extension lines of the board frame, or the lower left pad of the lower left socket.

3. The actual size of the PCB, the location of the positioning device, etc. are consistent with the process structure element map, and the device layout of the area with restricted device height requirements meets the requirements of the structure element map.

4. La position de l’interrupteur à cadran, du dispositif de réinitialisation, du voyant lumineux, etc. est appropriée et le guidon n’interfère pas avec les appareils environnants.

5. Le cadre extérieur de la planche a un radian lisse de 197 mil ou est conçu selon le dessin de taille structurelle.

6. Les panneaux ordinaires ont des bords de processus de 200 mil; les côtés gauche et droit du fond de panier ont des bords de traitement supérieurs à 400 mil, et les côtés supérieur et inférieur ont des bords de traitement supérieurs à 680 mil. L’emplacement de l’appareil n’est pas en conflit avec la position d’ouverture de la fenêtre.

7. All kinds of additional holes (ICT positioning hole 125mil, handle bar hole, elliptical hole and fiber holder hole) that need to be added are all missing and set correctly.

8. Le pas de broche de l’appareil, la direction de l’appareil, le pas de l’appareil, la bibliothèque de l’appareil, etc. qui ont été traités par soudage à la vague prennent en compte les exigences du soudage à la vague.

9. The device layout spacing meets the assembly requirements: surface mount devices are greater than 20mil, IC is greater than 80mil, and BGA is greater than 200mil.

10. Les pièces de sertissage ont plus de 120 mils dans la distance de surface du composant, et il n’y a aucun dispositif dans la zone traversante des pièces de sertissage sur la surface de soudage.

11. Il n’y a pas de dispositifs courts entre des dispositifs de grande taille, et aucun dispositif de patch et dispositifs d’interposition courts et petits ne sont placés à moins de 5 mm entre des dispositifs d’une hauteur supérieure à 10 mm.

12. Les dispositifs polaires ont des logos sérigraphiés de polarité. Les directions X et Y du même type de composants enfichables polarisés sont les mêmes.

13. All devices are clearly marked, no P*, REF, etc. are not clearly marked.

14. Il y a 3 curseurs de positionnement sur la surface contenant les appareils SMD, qui sont placés en forme de « L ». La distance entre le centre du curseur de positionnement et le bord de la planche est supérieure à 240 mils.

15. Si vous devez effectuer un traitement d’embarquement, la disposition est considérée pour faciliter l’embarquement et le traitement et l’assemblage de PCB.

16. Les bords ébréchés (bords anormaux) doivent être comblés au moyen de rainures de fraisage et de trous de poinçonnage. Le trou du poinçon est un vide non métallisé, généralement de 40 mils de diamètre et 16 mils du bord.

17. The test points used for debugging have been added in the schematic diagram, and they are placed appropriately in the layout.

Deuxièmement, les exigences de conception thermique de la disposition

1. Heating components and exposed components of the casing are not in close proximity to wires and heat-sensitive components, and other components should also be properly kept away.

2. The placement of the radiator takes into account the convection problem, and there is no interference of high components in the projection area of ​​the radiator, and the range is marked on the mounting surface with silk screen.

3. La disposition prend en compte les canaux de dissipation thermique raisonnables et lisses.

4. Le condensateur électrolytique doit être correctement séparé du dispositif à haute température.

5. Tenez compte de la dissipation thermique des appareils à haute puissance et des appareils sous le gousset.

Troisièmement, les exigences d’intégrité du signal de la mise en page

1. The start-end matching is close to the sending device, and the end matching is close to the receiving device.

2. Place decoupling capacitors close to related devices

3. Place crystals, crystal oscillators and clock drive chips close to related devices.

4. Haute vitesse et basse vitesse, numérique et analogique sont disposés séparément selon les modules.

5. Déterminer la structure topologique du bus sur la base des résultats d’analyse et de simulation ou de l’expérience existante pour s’assurer que les exigences du système sont satisfaites.

6. If it is to modify the board design, simulate the signal integrity problem reflected in the test report and give a solution.

7. The layout of the synchronous clock bus system meets the timing requirements.

Quatre, exigences EMC

1. Inductive devices that are prone to magnetic field coupling, such as inductors, relays, and transformers, should not be placed close to each other. When there are multiple inductance coils, the direction is vertical and they are not coupled.

2. Afin d’éviter les interférences électromagnétiques entre l’appareil sur la surface de soudage de la carte unique et la carte unique adjacente, aucun appareil sensible ni appareil à rayonnement puissant ne doit être placé sur la surface de soudage de la carte unique.

3. The interface components are placed close to the edge of the board, and appropriate EMC protection measures have been taken (such as shielding shells, hollowing out of the power supply ground, etc.) to improve the EMC capability of the design.

4. Le circuit de protection est placé à proximité du circuit d’interface, suivant le principe d’une première protection puis d’un filtrage.

5. La distance entre le corps de protection et la coque de protection et le corps de protection et la coque de protection est supérieure à 500 mils pour les appareils à haute puissance de transmission ou particulièrement sensibles (tels que les oscillateurs à cristal, les cristaux, etc.).

6. A 0.1uF capacitor is placed near the reset line of the reset switch to keep the reset device and reset signal away from other strong devices and signals.

Five, layer setting and power supply and ground division requirements

1. Lorsque deux couches de signal sont directement adjacentes l’une à l’autre, des règles de câblage vertical doivent être définies.

2. La couche d’alimentation principale est autant que possible adjacente à sa couche de sol correspondante et la couche d’alimentation respecte la règle des 20H.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Les panneaux multicouches sont stratifiés et le matériau de base (CORE) est symétrique pour éviter le gauchissement causé par une distribution inégale de la densité de la peau de cuivre et de l’épaisseur asymétrique du support.

5. L’épaisseur de la planche ne doit pas dépasser 4.5 mm. Pour ceux dont l’épaisseur est supérieure à 2.5 mm (fond de panier supérieur à 3 mm), les techniciens doivent avoir confirmé qu’il n’y a aucun problème avec le traitement, l’assemblage et l’équipement des PCB, et que l’épaisseur de la carte PC est de 1.6 mm.

6. Lorsque le rapport épaisseur/diamètre du via est supérieur à 10:1, il sera confirmé par le fabricant du PCB.

7. The power and ground of the optical module are separated from other power and ground to reduce interference.

8. La puissance et le traitement au sol des composants clés répondent aux exigences.

9. Lorsque le contrôle d’impédance est requis, les paramètres de réglage de la couche répondent aux exigences.

Six, power module requirements

1. The layout of the power supply part ensures that the input and output lines are smooth and do not cross.

2. Lorsque la carte unique alimente la sous-carte, placez le circuit de filtrage correspondant à proximité de la prise de courant de la carte unique et de l’entrée d’alimentation de la sous-carte.

Seven, other requirements

1. La disposition prend en compte la fluidité globale du câblage et le flux de données principal est raisonnable.

2. Ajustez les affectations des broches de l’exclusion, du FPGA, de l’EPLD, du pilote de bus et d’autres périphériques en fonction des résultats de la mise en page pour optimiser la mise en page.

3. La disposition prend en compte l’augmentation appropriée de l’espace au niveau du câblage dense pour éviter la situation où il ne peut pas être acheminé.

4. Si des matériaux spéciaux, des dispositifs spéciaux (tels que 0.5 mmBGA, etc.) et des processus spéciaux sont adoptés, le délai de livraison et la capacité de traitement ont été entièrement pris en compte et confirmés par les fabricants de PCB et le personnel de traitement.

5. La relation de correspondance des broches du connecteur de gousset a été confirmée pour empêcher l’inversion de la direction et de l’orientation du connecteur de gousset.

6. If there are ICT test requirements, consider the feasibility of adding ICT test points during layout, so as to avoid difficulty in adding test points during the wiring phase.

7. When a high-speed optical module is included, the layout of the optical port transceiver circuit is prioritized.

8. Une fois la disposition terminée, un dessin d’assemblage 1:1 a été fourni au personnel du projet pour vérifier si la sélection de l’ensemble de l’appareil est correcte par rapport à l’entité de l’appareil.

9. A l’ouverture de la fenêtre, le plan intérieur a été considéré comme rétracté et une zone d’interdiction de câblage adaptée a été définie.