Hvað er hægt að nota til að hemja PCB hönnun?

Vaxandi margbreytileiki PCB hönnunarsjónarmið, svo sem klukka, þvermál, viðnám, uppgötvun og framleiðsluferli, neyðir oft hönnuði til að endurtaka mikið af skipulagi, sannprófun og viðhaldsvinnu. Breytingarþvingunarritstjórinn kódískar þessar breytur í formúlur til að hjálpa hönnuðum að takast betur á við þessar stundum misvísandi breytur við hönnun og framleiðslu.

Undanfarin ár hafa kröfur PCB um skipulag og leiðbeiningar orðið flóknari og smári hefur fjölgað í samþættum hringrásum eins og spáð er í Moore -lögunum, þannig að tæki verða hraðari og hver púls styttri á hækkunartíma, auk þess sem pinnum fjölgar – oft 500 til 2,000. Allt þetta skapar þéttleika, klukku og yfirfara vandamál við hönnun PCB.

Fyrir nokkrum árum höfðu flestir PCBS aðeins örfáar „mikilvægar“ hnúður (Nets), venjulega skilgreindar sem takmarkanir á viðnám, lengd og úthreinsun. PCB hönnuðir myndu leiðbeina þessum leiðum handvirkt og nota síðan hugbúnað til að gera sjálfvirkan umfangsmikla leið um alla hringrásina sjálfvirka. PCBS í dag er oft með 5,000 hnúta eða fleiri, þar af eru meira en 50% mikilvægir. Vegna tíma til markaðsþrýstings er handvirk raflögn ekki möguleg á þessum tímapunkti. Þar að auki hefur ekki aðeins fjölda mikilvægra hnúta fjölgað, heldur hafa þvinganir á hverjum hnút einnig aukist.

Þessar þvinganir eru aðallega vegna fylgnibreytna og hönnunarkröfur fleiri og flóknari, til dæmis geta línulegu bilin verið háð og hnúta spennu og hringrásarefni eru tengdar aðgerðir, stafræn IC hækkunartími lækkar á miklum hraða og lágum klukkuhraði getur haft áhrif á hönnunina, vegna púls hraðar og til að koma á og viðhalda styttri tíma, Að auki, sem mikilvægur hluti af heildartöfum háhraða hringhönnunar, er samtengingartöf einnig mjög mikilvæg fyrir lághraða hönnun.

Sum þessara vandamála væri auðveldara að leysa ef spjöld væru stærri en þróunin er í gagnstæða átt. Vegna krafna um samtengingartöf og pakka með mikla þéttleika er hringrásarbúnaðurinn að verða minni og minni, þannig að hringrásarhönnun með mikilli þéttleika birtist og reglum um smækkunarhönnun verður að fylgja. Minni hækkunartímar ásamt þessum smækkuðu hönnunarreglum gera hávaða hávaða að sífellt meira áberandi vandamáli og kúlukerfi og aðrir háþéttir pakkar sjálfir versna yfirföll, skiptihávaða og skopp á jörðu.

Lagaðar skorður sem eru til staðar

Hefðbundin nálgun við þessi vandamál er að þýða rafmagns- og vinnslukröfur í fastar þvingunarbreytur með reynslu, sjálfgefnum gildum, tölustöfum eða útreikningsaðferðum. Til dæmis getur verkfræðingur sem hannar hringrás fyrst ákvarðað viðnám viðnám og síðan „áætlað“ metna línubreidd til að ná tilætluðum viðnámi út frá lokakröfum ferlisins, eða notað útreikningartöflu eða reikningaforrit til að prófa truflanir og vinna síðan út lengdartakmarkanir.

Þessi nálgun krefst venjulega þess að mengi reynslugagna sé hannað sem grundvallarviðmiðun fyrir PCB hönnuði svo að þeir geti nýtt sér þessi gögn þegar þeir eru hannaðir með sjálfvirku skipulagi og leiðatækjum. Vandamálið með þessari nálgun er að reynslugögn eru almenn meginregla og oftast eru þau rétt en stundum virka þau ekki eða leiða til rangra niðurstaðna.

Við skulum nota dæmið um að ákvarða viðnám hér að ofan til að sjá villuna sem þessi aðferð getur valdið. Þættir sem tengjast viðnámi eru meðal annars rafdreifingareiginleikar borðefnisins, hæð koparþynnunnar, fjarlægðin milli laganna og jarðar/aflslagsins og línubreiddin. Þar sem fyrstu þrjár breyturnar eru almennt ákvarðaðar af framleiðsluferlinu nota hönnuðir venjulega línubreidd til að stjórna viðnám. Þar sem fjarlægðin frá hverju línulagi til jarðar eða kraftlags er mismunandi, þá eru það greinilega mistök að nota sömu reynslugögn fyrir hvert lag. Þessu er bætt við þá staðreynd að framleiðsluferlið eða eiginleikar hringrásarborðs sem notaðir eru við þróun geta breyst hvenær sem er.

Oftast verða þessi vandamál afhjúpuð á frumstigi framleiðslu stigi, almennt er að finna út vandamálið í gegnum viðgerð hringrásarborðs eða endurhönnun til að leysa hönnun borðsins. Kostnaðurinn við að gera það er hár og lagfæringar skapa oft viðbótarvandamál sem krefjast frekari kembiforrit og tekjutap vegna seinkunar á markaði er langt umfram kostnað við kembiforrit.Næstum sérhver rafeindaframleiðandi stendur frammi fyrir þessu vandamáli, sem að lokum snýr að vanhæfni hefðbundins PCB hönnunarhugbúnaðar til að fylgjast með raunveruleikanum í núverandi kröfum um rafmagnsframmistöðu. Það eru ekki eins einföld og reynslugögn um vélræna hönnun.

Hvað er hægt að nota til að takmarka PCB hönnun?

Lausn: Breytið takmörkunum

Sem stendur reyna hönnunarhugbúnaðarframleiðendur að leysa þetta vandamál með því að bæta breytum við þvinganir. Háþróaður þáttur þessarar nálgunar er hæfileikinn til að tilgreina vélrænar forskriftir sem endurspegla að fullu ýmsar innri rafmagnseiginleikar. Þegar þetta hefur verið fellt inn í PCB hönnunina getur hönnunarhugbúnaðurinn notað þessar upplýsingar til að stjórna sjálfvirku skipulagi og leiðatækinu.

Þegar síðara framleiðsluferlið breytist þarf ekki að endurhanna. Hönnuðirnir uppfæra einfaldlega ferliseinkennandi færibreytur og hægt er að breyta viðeigandi takmörkunum sjálfkrafa. Hönnuðurinn getur síðan keyrt DRC (Design Rule Check) til að ákvarða hvort nýja ferlið brjóti í bága við aðrar hönnunarreglur og finna út hvaða þætti hönnunarinnar ætti að breyta til að leiðrétta allar villur.

Hömlur geta verið innsláttar í formi stærðfræðilegra tjáninga, þar með talið fasta, ýmissa símafyrirtækja, vektora og annarra hönnunarhindrana, sem veita hönnuðum breytukerfisbundið kerfi. Hægt er jafnvel að færa þvingun inn sem uppflettitöflur, geymdar í hönnunarskrá á PCB eða skýringarmynd. PCB raflögn, staðsetning koparþynnu og skipulagstæki fylgja þeim takmörkunum sem þessar aðstæður skapa og DRC staðfestir að öll hönnunin samræmist þessum takmörkunum, þar með talið línubreidd, bil og plásskröfur eins og svæði og hæðartakmarkanir.

Stigveldisstjórnun

Einn helsti ávinningur af breytuhömlum er að hægt er að meta þær. Til dæmis er hægt að nota alþjóðlega línubreiddarregluna sem höftþvingun í allri hönnuninni. Auðvitað geta sum svæði eða hnútar ekki afritað þessa meginreglu, þannig að hægt er að komast framhjá þvingun á hærra stigi og hægt er að samþykkja neðri þvingun í stigveldishönnun. Parametric Constraint Solver, A Constraint ritstjóri frá ACCEL Technologies, er gefið samtals 7 stig:

1. Hönnun þvingun fyrir alla hluti sem hafa engar aðrar skorður.

2. Stigveldisþvinganir, beitt á hluti á ákveðnu stigi.

3. Tegund hnúta gildir um alla hnúta af tiltekinni gerð.

4. Hnútþvingun: á við um hnút.

5. Millistéttarþvingun: gefur til kynna þvingun milli hnúta tveggja flokka.

6. Rýmisþvingun, beitt á öll tæki í rými.

7. Tækjatakmarkanir, beitt á eitt tæki.

Hugbúnaðurinn fylgir ýmsum hönnunarþvingunum frá einstökum tækjum til heildarhönnunarreglnanna og sýnir beitingarreglur þessara reglna í hönnuninni með grafík.

Dæmi 1: Línubreidd = F (viðnám, lagbil, rafmagnsfastur, koparþynnuhæð). Hér er dæmi um hvernig hægt er að nota færibreyttar skorður sem hönnunarreglur til að stjórna viðnám. Eins og getið er hér að ofan er viðnám fall af díalafstöðugleika, fjarlægð við næsta línulag, breidd og hæð koparvírs. Þar sem viðnám sem hönnun krefst hefur verið ákvarðað er hægt að taka þessar fjórar breytur að geðþótta sem viðeigandi breytur til að endurskrifa viðnám formúlu. Í flestum tilfellum geta hönnuðir aðeins stjórnað línubreidd.

Vegna þessa eru takmarkanir á línubreidd aðgerðir viðnáms, rafstöðugildi, fjarlægð til næsta línulags og hæð koparþynnunnar. Ef formúlan er skilgreind sem stigveldisþvingun og færibreytur framleiðsluferlisins sem höft á hönnunarstigi mun hugbúnaðurinn sjálfkrafa stilla breidd línunnar til að bæta upp þegar hannað línulag breytist. Á sama hátt, ef hannað hringrásartafla er framleidd í öðru ferli og hæð koparþynnunnar er breytt, er hægt að endurreikna viðeigandi reglur í hönnunarstiginu sjálfkrafa með því að breyta hæðarbreytum koparþynnunnar.

Dæmi 2: Tímabil bil = Hámarks (sjálfgefið bil, F (hæð tækis, greiningarhorn).Hinn augljósi ávinningur af því að nota bæði færibreytutakmarkanir og hönnunarreglupróf er að breytuaðferðin er færanleg og fylgst með þegar hönnunarbreytingar eiga sér stað. Þetta dæmi sýnir hvernig hægt er að ákvarða bil á tæki með ferliareinkennum og prófunarkröfum. Formúlan hér að ofan sýnir að bil milli tækja er fall af hæð tækisins og greiningarhorni.

Greiningarhornið er venjulega fast fyrir allt borðið, svo hægt er að skilgreina það á hönnunarstigi. Þegar þú skoðar aðra vél er hægt að uppfæra alla hönnunina einfaldlega með því að slá inn ný gildi á hönnunarstigi. Eftir að nýju færibreytur vélarinnar eru færðar inn getur hönnuðurinn vitað hvort hönnunin er framkvæmanleg með því einfaldlega að keyra DRC til að athuga hvort bil milli tækis stangist á við nýtt bilgildi, sem er mun auðveldara en að greina, leiðrétta og síðan gera harða útreikninga skv. að nýju kröfunum um bil.

Hvað er hægt að nota til að takmarka PCB hönnun?

Dæmi 3: Skipulag íhluta,Auk þess að skipuleggja hönnunarhluti og takmarkanir, er einnig hægt að nota hönnunarreglur fyrir skipulag íhluta, það er að segja að það getur greint hvar á að setja tæki án þess að valda villum út frá þvingunum. Ákveðið á mynd 1 er að mæta líkamlegum takmörkunum (svo sem bili og brún plötubils og tækis) tæki staðsvæðis, mynd 2 hápunktur er að mæta staðbundnum staðsetningarsvæðum fyrir tæki, svo sem hámarks línulengd, mynd 3 sýnir aðeins svæði þvingunar rýmisins, loks, mynd 4 er gatnamót fyrstu þriggja hluta myndarinnar, þetta er skilvirkt svæðisskipulag, Tæki sem eru sett á þessu svæði geta fullnægt öllum takmörkunum.