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.

この記事では、最初にPCBレイアウトの設計ルールと手法を紹介し、次に、レイアウトのDFM要件、熱設計要件、シグナルインテグリティ要件、EMC要件、レイヤー設定、電源接地分割要件から、PCBレイアウトを設計および検査する方法について説明します。パワーモジュール。 要件やその他の側面を詳細に分析し、エディターに従って詳細を確認します。

PCBレイアウトデザインルール

1.通常の状況では、すべてのコンポーネントを回路基板の同じ表面に配置する必要があります。 トップレベルのコンポーネントが密集している場合にのみ、チップ抵抗器、チップコンデンサ、チップコンデンサなど、高さが制限され、発熱が少ないデバイスを取り付けることができます。 下層にはチップIC等を配置しています。

2.電気的性能を確保することを前提として、コンポーネントをグリッド上に配置し、互いに平行または垂直に配置して、きれいで美しくする必要があります。 通常の状況では、コンポーネントをオーバーラップさせることはできません。 コンポーネントの配置はコンパクトで、コンポーネントはレイアウト全体に配置する必要があります。 分布は均一で密です。

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

4.回路基板の端からの距離は一般的に2MM以上です。 回路基板の最適な形状は長方形で、アスペクト比は3：2または4：3です。 回路基板のサイズが200MMx 150MMより大きい場合は、回路基板が機械的強度に耐えられるものを検討してください。

PCB layout design skills

PCBのレイアウト設計では、回路基板のユニットを分析し、レイアウト設計は始動機能に基づいている必要があります。 回路のすべてのコンポーネントをレイアウトするときは、次の原則を満たす必要があります。

1.各機能回路ユニットの位置を回路の流れに合わせて配置し、信号の循環に便利なレイアウトにし、信号を可能な限り同じ方向に保ちます[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.高周波で動作する回路の場合、コンポーネント間の分布パラメータを考慮する必要があります。 一般的な回路では、コンポーネントを可能な限り並列に配置する必要があります。これは、美しいだけでなく、設置や大量生産も容易です。

PCBレイアウトを設計および検査する方法

1. DFM requirements for layout

1.最適なプロセスルートが決定され、すべてのデバイスがボードに配置されました。

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.ダイヤルスイッチ、リセット装置、表示灯などの位置が適切であり、ハンドルバーが周囲の装置と干渉しないようにします。

5.ボードの外枠は、197milの滑らかなラジアンを持っているか、構造サイズ図に従って設計されています。

6.通常のボードには200milのプロセスエッジがあります。 バックプレーンの左側と右側には400milを超えるプロセスエッジがあり、上側と下側には680milを超えるプロセスエッジがあります。 デバイスの配置は、ウィンドウを開く位置と競合しません。

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.ウェーブはんだ付けによって処理されたデバイスピンピッチ、デバイス方向、デバイスピッチ、デバイスライブラリなどは、ウェーブはんだ付けの要件を考慮に入れています。

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.圧着部品の部品表面距離は120ミルを超えており、溶接面の圧着部品の貫通領域にはデバイスがありません。

11.背の高いデバイスの間に短いデバイスはなく、高さが5mmを超えるデバイスの間にパッチデバイスと短いおよび小さい介在デバイスが10mm以内に配置されていません。

12.極性デバイスには、極性シルクスクリーンのロゴがあります。 同じタイプの極性プラグインコンポーネントのX方向とY方向は同じです。

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

14. SMDデバイスを含む表面には3つの位置決めカーソルがあり、「L」字型に配置されています。 ポジショニングカーソルの中心とボードの端の間の距離が240ミルを超えています。

15.搭乗処理を行う必要がある場合、レイアウトは搭乗およびPCBの処理と組み立てを容易にするために考慮されます。

16.欠けたエッジ（異常なエッジ）は、ミリング溝とスタンプ穴を使用して埋める必要があります。 スタンプ穴は金属化されていないボイドで、通常、直径40ミル、エッジから16ミルです。

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

第二に、レイアウトの熱設計要件

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.レイアウトは、合理的で滑らかな熱放散チャネルを考慮に入れています。

4.電解コンデンサは高熱装置から適切に分離する必要があります。

5.高出力デバイスおよびガセット下のデバイスの熱放散を考慮してください。

第三に、レイアウトのシグナルインテグリティ要件

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.高速と低速、デジタルとアナログはモジュールごとに別々に配置されています。

5.分析とシミュレーションの結果、または既存の経験に基づいてバスのトポロジー構造を決定し、システム要件が満たされていることを確認します。

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.

XNUMX、EMC要件

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.シングルボードの溶接面のデバイスと隣接するシングルボードとの間の電磁干渉を回避するために、シングルボードの溶接面に敏感なデバイスや強力な放射デバイスを配置しないでください。

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.保護回路は、最初に保護してからフィルタリングするという原則に従って、インターフェース回路の近くに配置されます。

5.シールド本体およびシールドシェルからシールド本体およびシールドカバーシェルまでの距離は、送信電力が高いデバイスまたは特に感度の高いデバイス（水晶発振器、水晶など）の場合、500ミルを超えます。

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. XNUMXつの信号層が互いに直接隣接している場合、垂直配線規則を定義する必要があります。

2.メインパワーレイヤーは、対応するグラウンドレイヤーに可能な限り隣接しており、パワーレイヤーは20Hルールを満たしています。

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4.多層基板をラミネートし、コア材料（CORE）を対称にして、銅のスキン密度の不均一な分布と媒体の非対称な厚さによって引き起こされる反りを防ぎます。

5.ボードの厚さは4.5mmを超えてはなりません。 厚さが2.5mmを超える（バックプレーンが3mmを超える）場合、技術者はPCBの処理、組み立て、および機器に問題がなく、PCカードボードの厚さが1.6mmであることを確認する必要があります。

6.ビアの厚さ対直径の比率が10：1を超える場合、PCBメーカーによって確認されます。

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

8.主要コンポーネントの電力および接地処理は要件を満たしています。

9.インピーダンス制御が必要な場合、レイヤー設定パラメーターは要件を満たします。

Six, power module requirements

1.電源部のレイアウトは、入力ラインと出力ラインが滑らかで交差しないようにします。

2.シングルボードがサブボードに電力を供給する場合、対応するフィルター回路をシングルボードの電源出口とサブボードの電源入口の近くに配置します。

XNUMX、その他の要件

1.レイアウトは配線の全体的な滑らかさを考慮しており、メインのデータフローは合理的です。

2.レイアウト結果に応じて、エクスクルージョン、FPGA、EPLD、バスドライバー、その他のデバイスのピン割り当てを調整し、レイアウトを最適化します。

3.レイアウトは、配線できない状況を回避するために、密な配線でのスペースの適切な増加を考慮に入れています。

4.特殊な材料、特殊なデバイス（0.5mmBGAなど）、および特殊なプロセスを採用する場合、納期と加工性は十分に考慮され、PCBメーカーとプロセス担当者によって確認されています。

5.ガセットコネクタのピン対応関係は、ガセットコネクタの向きや向きが逆にならないように確認されています。

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.レイアウトが完了した後、プロジェクト担当者がデバイスパッケージの選択がデバイスエンティティに対して正しいかどうかを確認するために、1：1の組立図が提供されています。

9.窓の開口部では、内方次元界が後退していると見なされ、適切な配線禁止区域が設定されています。