Vse večja zapletenost PCB oblikovni premisleki, kot so ura, navzkrižni pogovori, impedanca, odkrivanje in proizvodni procesi, pogosto prisilijo oblikovalce, da ponavljajo veliko postavitev, preverjanja in vzdrževanja. Urejevalnik omejitev parametrov te parametre kodificira v formule, da oblikovalcem pomaga pri boljšem obvladovanju teh včasih nasprotujočih si parametrov med načrtovanjem in proizvodnjo.

V zadnjih letih so zahteve glede postavitve in usmerjanja tiskanih vezij postale vse bolj zapletene, število tranzistorjev v integriranih vezjih pa se je povečalo, kot je predvideno po Moorejevem zakonu, zaradi česar so bile naprave hitrejše in vsak impulz krajši v času naraščanja, pa tudi število zatičev. – pogosto 500 do 2,000. Vse to pri načrtovanju tiskanega vezja povzroča težave z gostoto, uro in preslušanjem.

Pred nekaj leti je večina PCBS imela le nekaj “kritičnih” vozlišč (mrež), običajno opredeljenih kot omejitve impedance, dolžine in zračnosti. Oblikovalci tiskanih vezij bi te poti ročno usmerili in nato s programsko opremo avtomatizirali obsežno usmerjanje celotnega vezja. Današnji PCBS ima pogosto 5,000 ali več vozlišč, od katerih je več kot 50% kritičnih. Zaradi časa tržnega pritiska na tej točki ročno ožičenje ni mogoče. Poleg tega se ni povečalo samo število kritičnih vozlišč, temveč so se povečale tudi omejitve za vsako vozlišče.

Te omejitve so predvsem posledica korelacijskih parametrov in oblikovalskih zahtev, ki so vedno bolj zapletene, na primer dva linearna intervala sta lahko odvisna od napetosti in vozlišča, materiali tiskanega vezja pa so povezane funkcije, čas naraščanja digitalnega IC z visoko hitrostjo in nizko ura lahko vpliva na zasnovo zaradi hitrejšega utripa ter vzpostavljanja in vzdrževanja krajšega časa, Poleg tega je zamik medsebojnega povezovanja kot pomemben del skupne zamude pri načrtovanju vezij za visoke hitrosti zelo pomemben tudi pri projektiranju pri nizkih hitrostih.

Nekatere od teh težav bi bilo lažje rešiti, če bi bile plošče večje, vendar je trend v nasprotni smeri. Zaradi zahtev po zamudi medsebojnega povezovanja in paketu z visoko gostoto je vezje vedno manjše, zato se pojavi zasnova vezja z visoko gostoto in upoštevati je treba pravila oblikovanja miniaturizacije. Zmanjšani časi vzpona v kombinaciji s temi miniaturnimi oblikovalskimi pravili povzročajo, da je hrup navzkrižnih povezav vse pomembnejši problem, rešetke krogličnih mrež in drugi paketi z visoko gostoto pa poslabšujejo preslušanje, preklapljanje in odbijanje tal.

Fiksne omejitve, ki obstajajo

Tradicionalni pristop k tem težavam je prevesti električne in procesne zahteve v parametre fiksnih omejitev na podlagi izkušenj, privzetih vrednosti, tabel številk ali izračunskih metod. Na primer, inženir, ki načrtuje vezje, lahko najprej določi nazivno impedanco in nato “oceni” nazivno širino črte, da doseže želeno impedanco na podlagi končnih zahtev procesa, ali pa uporabi preskusno tabelo ali aritmetični program za testiranje motenj in nato dela odpraviti omejitve dolžine.

Ta pristop običajno zahteva, da je nabor empiričnih podatkov oblikovan kot osnovno vodilo za oblikovalce tiskanih vezij, tako da lahko te podatke uporabijo pri načrtovanju z orodji za samodejno postavitev in usmerjanje. Težava pri tem pristopu je, da so empirični podatki splošno načelo in so večinoma pravilni, včasih pa ne delujejo ali vodijo do napačnih rezultatov.

Uporabimo zgornji primer določanja impedance, da vidimo napako, ki jo lahko povzroči ta metoda. Dejavniki, povezani z impedanco, vključujejo dielektrične lastnosti materiala plošče, višino bakrene folije, razdaljo med plastmi in plastjo tal/moči ter širino črte. Ker prve tri parametre na splošno določa proizvodni proces, oblikovalci običajno uporabljajo širino črte za nadzor impedance. Ker je razdalja od vsake plastne črte do talne ali energetske plasti različna, je očitno napaka uporaba istih empiričnih podatkov za vsako plast. To povečuje dejstvo, da se lahko proizvodni proces ali lastnosti vezja, uporabljena med razvojem, kadar koli spremenijo.

Večino časa bodo te težave izpostavljene v fazi izdelave prototipov, na splošno je treba težavo ugotoviti s popravilom ali preoblikovanjem vezja, da bi rešili zasnovo plošče. Stroški tega so visoki in popravki pogosto povzročajo dodatne težave, ki zahtevajo nadaljnje odpravljanje napak, izguba prihodkov zaradi zamude pri prodaji pa daleč presega stroške odpravljanja napak.Skoraj vsak proizvajalec elektronike se sooča s to težavo, ki na koncu izhaja iz nezmožnosti tradicionalne programske opreme za oblikovanje tiskanih vezij, da bi sledila realnostim trenutnih zahtev glede električnih zmogljivosti. To ni tako preprosto kot empirični podatki o mehanskem načrtovanju.

Kaj je mogoče uporabiti za omejitev oblikovanja tiskanih vezij?

Rešitev: Parametrizirajte omejitve

Trenutno prodajalci programske opreme za oblikovanje poskušajo to težavo rešiti z dodajanjem parametrov omejitvam. Najnaprednejši vidik tega pristopa je sposobnost določanja mehanskih specifikacij, ki v celoti odražajo različne notranje električne značilnosti. Ko so le -te vključene v zasnovo tiskanega vezja, lahko programska oprema za oblikovanje uporabi te podatke za nadzor orodja za samodejno postavitev in usmerjanje.

Ko se naslednji proizvodni proces spremeni, ni potrebe po preoblikovanju. Oblikovalci preprosto posodobijo parametre značilnosti procesa, ustrezne omejitve pa lahko samodejno spremenimo. Oblikovalec lahko nato zažene DRC (Design Rule Check), da ugotovi, ali nov postopek krši katera koli druga pravila oblikovanja, in ugotovi, katere vidike oblikovanja je treba spremeniti, da se odpravijo vse napake.

Omejitve je mogoče vnesti v obliki matematičnih izrazov, vključno s konstantami, različnimi operaterji, vektorji in drugimi oblikovalskimi omejitvami, ki oblikovalcem zagotavljajo parametriziran sistem, ki ga vodijo pravila. Omejitve lahko celo vnesete kot iskalne tabele, shranjene v datoteki za načrtovanje na tiskanem vezju ali shemi. Ožičenje PCB, lokacija območja bakrene folije in orodja za postavitev sledijo omejitvam, ki jih povzročajo ti pogoji, DRC pa preverja, ali celotna zasnova ustreza tem omejitvam, vključno s širino črte, razmikom in prostorskimi zahtevami, kot so omejitve površine in višine.

Hierarhično upravljanje

Ena od glavnih prednosti parametriziranih omejitev je, da jih je mogoče razvrstiti. Na primer, globalno pravilo širine črte se lahko uporabi kot omejitev pri načrtovanju celotne zasnove. Seveda nekatere regije ali vozlišča ne morejo kopirati tega načela, zato je mogoče omejitev na višji ravni zaobiti in sprejeti omejitev na nižji ravni v hierarhični zasnovi. Parameter Parameter Constraint Solver, urejevalnik omejitev iz ACCEL Technologies, ima skupaj na voljo 7 stopenj:

1. Oblikovanje omejitev za vse objekte, ki nimajo drugih omejitev.

2. Omejitve hierarhije, ki se uporabljajo za predmete na določeni ravni.

3. Omejitev vrste vozlišča velja za vsa vozlišča določene vrste.

4. Omejitev vozlišča: velja za vozlišče.

5. Medrazredna omejitev: označuje omejitev med vozlišči dveh razredov.

6. Prostorska omejitev, ki velja za vse naprave v prostoru.

7. Omejitve naprav, ki veljajo za eno samo napravo.

Programska oprema sledi različnim oblikovalskim omejitvam od posameznih naprav do celotnih pravil oblikovanja in prikazuje grafični prikaz vrstnega reda uporabe teh pravil pri oblikovanju.

Primer 1: Širina črte = F (impedanca, razmik med plastmi, dielektrična konstanta, višina bakrene folije). Tukaj je primer, kako se lahko parametrizirane omejitve uporabijo kot oblikovalska pravila za nadzor impedance. Kot je navedeno zgoraj, je impedanca funkcija dielektrične konstante, razdalje do najbližjega sloja črte, širine in višine bakrene žice. Ker je bila načrtovana impedanca določena, je mogoče te štiri parametre poljubno vzeti kot ustrezne spremenljivke za prepis formule impedance. V večini primerov lahko oblikovalci nadzorujejo samo širino črte.

Zaradi tega so omejitve glede širine črte funkcije impedance, dielektrične konstante, razdalje do najbližje plasti črte in višine bakrene folije. Če je formula definirana kot hierarhična omejitev, parametri proizvodnega procesa pa kot omejitev na ravni načrtovanja, bo programska oprema samodejno prilagodila širino črte, da bo kompenzirala, ko se načrtovana plast linije spremeni. Podobno, če je načrtovano vezje izdelano v drugem postopku in se višina bakrene folije spremeni, se lahko ustrezna pravila na ravni načrtovanja samodejno preračunajo s spreminjanjem parametrov višine bakrene folije.

Primer 2: Interval naprave = Max (privzeti interval, F (višina naprave, kot zaznavanja)).Očitna prednost uporabe omejitev parametrov in preverjanja pravil oblikovanja je, da je parametriziran pristop prenosljiv in ga je mogoče spremljati, ko pride do sprememb načrtovanja. Ta primer prikazuje, kako je mogoče razmik med napravami določiti glede na značilnosti procesa in preskusne zahteve. Zgornja formula kaže, da je razmik med napravami funkcija višine naprave in kota zaznavanja.

Kot zaznavanja je običajno konstanta za celotno ploščo, zato ga je mogoče določiti na ravni načrtovanja. Pri preverjanju na drugem stroju je mogoče celotno zasnovo posodobiti preprosto z vnosom novih vrednosti na ravni načrtovanja. Po vnosu novih parametrov zmogljivosti stroja lahko oblikovalec ugotovi, ali je zasnova izvedljiva, tako da preprosto zažene DRC in preveri, ali je razmik med napravami v nasprotju z novo vrednostjo razmika, kar je veliko lažje kot analiziranje, popravljanje in nato izvedba težkih izračunov v skladu z novim zahtevam glede razmika.

Kaj je mogoče uporabiti za omejitev oblikovanja tiskanih vezij?

Primer 3: postavitev komponente,Poleg organiziranja oblikovalskih objektov in omejitev se lahko oblikovalska pravila uporabijo tudi za postavitev komponent, to je, da lahko zazna, kam postaviti naprave, ne da bi pri tem prišlo do napak na podlagi omejitev. Na sliki 1 je poudarjeno, da ustreza fizičnim omejitvam (kot so interval in rob razmika plošč in naprava), območje namestitve naprav, poudarki na sliki 2 pa ustrezajo območjem postavitve omejenih električnih naprav, kot je največja dolžina vodov, slika 3 prikazuje samo območje prostorske omejitve, končno, slika 4 je presečišče prvih treh delov slike, to je učinkovita postavitev območja, Naprave, nameščene v tem območju, lahko zadovoljijo vse omejitve.

Kaj lahko uporabite za omejitev oblikovanja tiskanih vezij?

Pravzaprav lahko modularno ustvarjanje omejitev močno izboljša njihovo vzdrževanje in ponovno uporabo. Nove izraze je mogoče ustvariti s sklicevanjem na omejitvene parametre različnih plasti v prejšnji fazi, na primer širina črte zgornje plasti je odvisna od razdalje zgornje plasti in višine bakrene žice ter spremenljivk Temp in Diel_Const na ravni oblikovanja. Upoštevajte, da so oblikovalska pravila prikazana v padajočem vrstnem redu in sprememba omejitve na višji ravni takoj vpliva na vse izraze, ki se nanašajo na to omejitev.

Kaj lahko uporabite za omejitev oblikovanja tiskanih vezij?

Ponovna uporaba zasnove in dokumentacija

Parametrične omejitve ne samo, da lahko bistveno izboljšajo začetni postopek načrtovanja, temveč so ponovna uporaba inženirskih sprememb in oblikovanja bolj uporabne, omejitev se lahko uporablja kot del zasnove, sistema in dokumentov, če ne le v mislih inženirja ali oblikovalca, tudi ko obrnite se na druge projekte, lahko počasi pozabite. Dokumenti o omejitvah dokumentirajo pravila o električnih zmogljivostih, ki jih je treba upoštevati med postopkom načrtovanja, in drugim omogočajo, da razumejo namene oblikovalca, tako da se ta pravila zlahka uporabijo v novih proizvodnih procesih ali spremenijo v skladu z zahtevami glede električnih zmogljivosti. Prihodnji multiplekserji lahko poznajo tudi natančna pravila oblikovanja in spreminjajo z vnosom novih zahtev procesa, ne da bi morali uganiti, kako so bile dosežene širine linij.

Zaključek tega članka

Urejevalnik omejitev parametrov olajša postavitev in usmerjanje tiskanih vezij pod večdimenzionalnimi omejitvami in prvič omogoča popolno preverjanje programske opreme za samodejno usmerjanje in oblikovalskih pravil glede na zapletene električne in procesne zahteve, namesto da bi se oprl le na izkušnje ali preprosta oblikovalska pravila, ki so malo koristi. Rezultat je zasnova, ki lahko doseže enkraten uspeh, s čimer se zmanjša ali celo odpravi odpravljanje napak prototipov.