PCB การเดินสายมีความสำคัญมากในการออกแบบ PCB ทั้งหมด วิธีการเดินสายที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพและทำให้การเดินสาย PCB ของคุณดูสูงนั้นควรค่าแก่การศึกษา แยกแยะ 7 ด้านที่ต้องให้ความสนใจในการเดินสายไฟ PCB แล้วมาตรวจการละเว้นและกรอกตำแหน่งงานว่าง!

1. การประมวลผลกราวด์ทั่วไปของวงจรดิจิตอลและวงจรแอนะล็อก

PCB จำนวนมากไม่ใช่วงจรแบบฟังก์ชันเดียวอีกต่อไป (วงจรดิจิทัลหรือแอนะล็อก) แต่ประกอบด้วยวงจรดิจิตอลและแอนะล็อกผสมกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาถึงการรบกวนซึ่งกันและกันระหว่างการเดินสาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการรบกวนทางเสียงบนสายกราวด์ ความถี่ของวงจรดิจิตอลสูงและความไวของวงจรแอนะล็อกนั้นสูง สำหรับสายสัญญาณ สายสัญญาณความถี่สูงควรอยู่ห่างจากอุปกรณ์วงจรแอนะล็อกที่ละเอียดอ่อนให้มากที่สุด สำหรับสายกราวด์ PCB ทั้งหมดมีโหนดเดียวไปยังโลกภายนอก ดังนั้นปัญหาของกราวด์ทั่วไปแบบดิจิทัลและแอนะล็อกจะต้องได้รับการจัดการภายใน PCB และกราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อกภายในบอร์ดแยกจากกันจริง ๆ แล้ว ไม่ได้เชื่อมต่อกัน แต่ที่อินเทอร์เฟซ (เช่นปลั๊ก ฯลฯ ) เชื่อมต่อ PCB กับโลกภายนอก มีการเชื่อมต่อสั้น ๆ ระหว่างกราวด์ดิจิตอลและกราวด์แอนะล็อก โปรดทราบว่ามีจุดเชื่อมต่อเพียงจุดเดียวเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีพื้นฐานที่ไม่ธรรมดาบน PCB ซึ่งกำหนดโดยการออกแบบระบบ

2. สายสัญญาณวางอยู่บนชั้นไฟฟ้า (กราวด์)

ในการเดินสายไฟของบอร์ดที่พิมพ์หลายชั้น เนื่องจากมีสายไฟเหลืออยู่ไม่มากนักในเลเยอร์สายสัญญาณที่ไม่ได้จัดวาง การเพิ่มเลเยอร์มากขึ้นจะทำให้สิ้นเปลืองและเพิ่มปริมาณงานการผลิต และต้นทุนก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย เพื่อแก้ไขข้อขัดแย้งนี้ คุณสามารถพิจารณาเดินสายบนชั้นไฟฟ้า (กราวด์) ควรพิจารณาชั้นพลังงานก่อน และชั้นพื้นดินที่สอง เพราะเป็นการดีที่สุดที่จะรักษาความสมบูรณ์ของการก่อตัว

3. การรักษาขาเชื่อมในตัวนำพื้นที่ขนาดใหญ่

ในการต่อกราวด์พื้นที่ขนาดใหญ่ (ไฟฟ้า) ขาของส่วนประกอบทั่วไปจะเชื่อมต่อกับมัน การรักษาขาที่เชื่อมต่อต้องได้รับการพิจารณาอย่างถี่ถ้วน ในแง่ของประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การเชื่อมต่อแผ่นอิเล็กโทรดของขาส่วนประกอบกับพื้นผิวทองแดงจะดีกว่า มีอันตรายซ่อนเร้นบางอย่างที่ไม่ต้องการในการเชื่อมและการประกอบชิ้นส่วน เช่น: ① การเชื่อมต้องใช้เครื่องทำความร้อนกำลังสูง ②ทำให้เกิดรอยต่อประสานเสมือนได้ง่าย ดังนั้นทั้งประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและข้อกำหนดของกระบวนการจึงถูกสร้างเป็นแผ่นรองแบบตัดขวาง เรียกว่า แผ่นกันความร้อน หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าแผ่นความร้อน (Thermal) เพื่อให้เกิดรอยต่อประสานเสมือนขึ้นได้เนื่องจากความร้อนของส่วนตัดขวางที่มากเกินไปในระหว่างการบัดกรี เพศจะลดลงอย่างมาก การประมวลผลของขากำลัง (กราวด์) ของบอร์ดหลายชั้นนั้นเหมือนกัน

4. บทบาทของระบบเครือข่ายในการเดินสาย

ในระบบ CAD หลายๆ ระบบ การเดินสายจะพิจารณาจากระบบเครือข่าย ตารางมีความหนาแน่นมากเกินไปและเส้นทางเพิ่มขึ้น แต่ขั้นตอนมีขนาดเล็กเกินไป และปริมาณข้อมูลในฟิลด์มีขนาดใหญ่เกินไป สิ่งนี้ย่อมมีความต้องการที่สูงขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับพื้นที่จัดเก็บของอุปกรณ์ และความเร็วในการประมวลผลของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้คอมพิวเตอร์ด้วย อิทธิพลที่ดี เส้นทางบางเส้นทางไม่ถูกต้อง เช่น เส้นทางที่ยึดโดยแผ่นอิเล็กโทรดของขาส่วนประกอบหรือโดยรูยึดและรูคงที่ กริดที่เบาบางเกินไปและแชนเนลน้อยเกินไปมีผลกระทบอย่างมากต่ออัตราการแจกจ่าย จึงต้องมีระบบกริดที่เหมาะสมเพื่อรองรับการเดินสาย ระยะห่างระหว่างขาของส่วนประกอบมาตรฐานคือ 0.1 นิ้ว (2.54 มม.) ดังนั้นโดยทั่วไประบบกริดจึงตั้งค่าไว้ที่ 0.1 นิ้ว (2.54 มม.) หรือตัวคูณอินทิกรัลที่น้อยกว่า 0.1 นิ้ว เช่น 0.05 นิ้ว 0.025 นิ้ว 0.02 นิ้ว เป็นต้น

5. การรักษาแหล่งจ่ายไฟและสายดิน

แม้ว่าการเดินสายในบอร์ด PCB ทั้งหมดจะเสร็จสิ้นเป็นอย่างดี แต่การรบกวนที่เกิดจากการพิจารณาแหล่งจ่ายไฟและสายดินที่ไม่เหมาะสมจะลดประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ และบางครั้งอาจส่งผลต่ออัตราความสำเร็จของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นการเดินสายไฟของแหล่งจ่ายไฟและสายกราวด์ควรได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง และควรลดการรบกวนทางเสียงที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟและสายกราวด์เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์ วิศวกรทุกคนที่มีส่วนร่วมในการออกแบบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างเข้าใจถึงสาเหตุของเสียงรบกวนระหว่างสายดินกับสายไฟ และตอนนี้ก็แสดงเฉพาะการลดเสียงรบกวนเท่านั้น: เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการเพิ่มเสียงรบกวนระหว่างแหล่งจ่ายไฟกับพื้นดิน ลวด. ตัวเก็บประจุแบบโลตัส ขยายความกว้างของสายไฟและสายกราวด์ให้กว้างที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสายกราวด์นั้นกว้างกว่าสายไฟ ความสัมพันธ์ของพวกมันคือ: สายกราวด์ “สายไฟ” สายสัญญาณ โดยปกติความกว้างของสายสัญญาณคือ: 0.2 ~ 0.3 มม. ความกว้างที่ดีที่สุดสามารถเข้าถึง 0.05 ～ 0.07 มม. สายไฟคือ 1.2 ～ 2.5 มม. สำหรับ PCB ของวงจรดิจิทัล สามารถใช้สายกราวด์แบบกว้างเพื่อสร้างลูปได้ กล่าวคือ สามารถใช้กราวด์เน็ตได้ (กราวด์ของวงจรแอนะล็อกไม่สามารถใช้งานได้ในลักษณะนี้) ชั้นทองแดงพื้นที่ขนาดใหญ่ใช้เป็นสายกราวด์ซึ่งไม่ได้ใช้บนกระดานพิมพ์ ต่อกับกราวด์เป็นสายกราวด์ทุกสถานที่ หรือจะทำเป็นบอร์ดหลายชั้นก็ได้ โดยทั้งแหล่งจ่ายไฟและสายกราวด์นั้นแต่ละชั้นจะใช้ชั้นเดียว

6. การตรวจสอบกฎการออกแบบ (DRC)

หลังจากการออกแบบสายไฟเสร็จสิ้น จำเป็นต้องตรวจสอบอย่างรอบคอบว่าการออกแบบสายไฟเป็นไปตามกฎที่ผู้ออกแบบกำหนดหรือไม่ และในขณะเดียวกัน ก็จำเป็นต้องยืนยันว่ากฎที่กำหนดไว้ตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการผลิตแผ่นพิมพ์หรือไม่ . การตรวจสอบทั่วไปมีลักษณะดังต่อไปนี้: เส้นและเส้น เส้น ระยะห่างระหว่างแผ่นส่วนประกอบ เส้นและรูทะลุ แผ่นส่วนประกอบและรูทะลุ และรูทะลุและรูผ่านนั้นสมเหตุสมผลหรือไม่ และตรงตามข้อกำหนดการผลิตหรือไม่ ความกว้างของสายไฟและสายกราวด์เหมาะสมหรือไม่ และมีข้อต่อแน่นระหว่างสายไฟกับสายกราวด์ (อิมพีแดนซ์คลื่นต่ำ) หรือไม่ มีที่ใดใน PCB ที่สามารถต่อสายกราวด์ได้? ไม่ว่าจะใช้มาตรการที่ดีที่สุดสำหรับสายสัญญาณหลักหรือไม่ เช่น ความยาวที่สั้นที่สุด เพิ่มสายป้องกัน และสายอินพุตและเอาต์พุตแยกจากกันอย่างชัดเจน มีสายกราวด์แยกสำหรับวงจรแอนะล็อกและวงจรดิจิตอลหรือไม่ กราฟิก (เช่น ไอคอนและคำอธิบายประกอบ) ที่เพิ่มลงใน PCB จะทำให้สัญญาณลัดวงจรหรือไม่ แก้ไขรูปร่างเส้นที่ไม่ต้องการ มีสายกระบวนการบน PCB หรือไม่? หน้ากากประสานตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการผลิตหรือไม่ ขนาดหน้ากากประสานเหมาะสมหรือไม่ และมีการกดโลโก้อักขระบนแผ่นอุปกรณ์หรือไม่ เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้า ไม่ว่าขอบเฟรมด้านนอกของชั้นกราวด์ของพลังงานในบอร์ดหลายชั้นจะลดลงหรือไม่ หากฟอยล์ทองแดงของชั้นกราวด์ของพลังงานถูกเปิดเผยนอกบอร์ด จะทำให้เกิดการลัดวงจรได้ง่าย

7. ผ่านการออกแบบ

Via เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญของ PCB แบบหลายชั้น และค่าใช้จ่ายในการเจาะมักจะคิดเป็น 30% ถึง 40% ของต้นทุนการผลิต PCB พูดง่ายๆ ทุกรูบน PCB สามารถเรียกได้ว่าผ่าน จากมุมมองของฟังก์ชัน Vias สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: หนึ่งใช้สำหรับการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างชั้น อีกอันใช้สำหรับยึดหรือจัดตำแหน่งอุปกรณ์ ในแง่ของกระบวนการ Vias โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ Vias ที่มองไม่เห็น Vias ที่ฝังและ Vias

รูบอดจะอยู่ที่พื้นผิวด้านบนและด้านล่างของแผงวงจรพิมพ์และมีความลึกระดับหนึ่ง ใช้สำหรับเชื่อมต่อเส้นพื้นผิวและเส้นด้านใน ความลึกของรูมักจะไม่เกินอัตราส่วนที่แน่นอน (รูรับแสง) รูฝังหมายถึงรูเชื่อมต่อที่อยู่ในชั้นในของแผงวงจรพิมพ์ซึ่งไม่ขยายไปถึงพื้นผิวของแผงวงจร รูสองประเภทที่กล่าวถึงข้างต้นจะอยู่ที่ชั้นในของแผงวงจร และเสร็จสิ้นโดยกระบวนการขึ้นรูปรูทะลุก่อนการเคลือบ และชั้นในหลายๆ ชั้นอาจทับซ้อนกันระหว่างการก่อตัวของช่องทาง ประเภทที่สามเรียกว่ารูทะลุซึ่งทะลุผ่านแผงวงจรทั้งหมดและสามารถใช้สำหรับการเชื่อมต่อภายในหรือเป็นรูสำหรับติดตั้งส่วนประกอบ เนื่องจากรูเจาะทะลุได้ง่ายกว่าในกระบวนการและมีต้นทุนต่ำกว่า จึงใช้ในแผงวงจรพิมพ์ส่วนใหญ่แทนรูทะลุอีกสองประเภท รูต่อไปนี้ เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ให้ถือว่าเป็นรู

1. จากมุมมองของการออกแบบ a via ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองส่วน หนึ่งคือรูเจาะที่อยู่ตรงกลาง และอีกส่วนหนึ่งคือบริเวณแผ่นรองรอบรูเจาะ ขนาดของทั้งสองส่วนนี้จะกำหนดขนาดของช่อง เห็นได้ชัดว่าในการออกแบบ PCB ที่มีความเร็วสูงและมีความหนาแน่นสูง นักออกแบบมักหวังเสมอว่ายิ่งรูผ่านมีขนาดเล็กเท่าใดก็ยิ่งดีเท่านั้น เพื่อให้สามารถเหลือพื้นที่ในการเดินสายบนบอร์ดได้มากขึ้น นอกจากนี้ ยิ่งรูผ่านมีขนาดเล็กเท่าใด ความจุกาฝากของมันเอง ยิ่งมีขนาดเล็กก็ยิ่งเหมาะสำหรับวงจรความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม การลดขนาดรูยังทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นด้วย และขนาดของจุดแวะไม่สามารถลดลงอย่างไม่มีกำหนดได้ มันถูกจำกัดโดยเทคโนโลยีกระบวนการ เช่น การเจาะและการชุบ ยิ่งรูเล็กเท่าไหร่ ยิ่งเจาะมาก ยิ่งใช้รูนานเท่าไหร่ ก็ยิ่งเบี่ยงเบนจากตำแหน่งตรงกลางได้ง่ายขึ้น และเมื่อความลึกของรูเกิน 6 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของรูที่เจาะ ก็ไม่สามารถรับรองได้ว่าผนังของรูสามารถชุบทองแดงได้อย่างสม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ความหนา (ผ่านความลึกของรู) ของบอร์ด PCB 6 ชั้นปกติคือประมาณ 50Mil ดังนั้นเส้นผ่านศูนย์กลางการเจาะขั้นต่ำที่ผู้ผลิต PCB สามารถให้ได้นั้นสามารถเข้าถึงได้ถึง 8Mil เท่านั้น

ประการที่สอง ความจุกาฝากของรูผ่านนั้นมีความจุกาฝากที่พื้น หากทราบว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของรูแยกบนชั้นพื้นดินของช่องทางคือ D2 เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นผ่านคือ D1 และความหนาของแผ่น PCB คือ T ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของพื้นผิวกระดานคือ ε และค่าความจุของกาฝากของ via จะอยู่ที่ประมาณ: C=1.41εTD1/(D2-D1) ผลกระทบหลักของความจุของกาฝากของ via บนวงจรคือการขยายเวลาที่เพิ่มขึ้นของสัญญาณและลดความเร็วของวงจร

3. การเหนี่ยวนำกาฝากของจุดแวะ ในทำนองเดียวกัน มีการเหนี่ยวนำกาฝากพร้อมกับความจุกาฝากในจุดแวะ ในการออกแบบวงจรดิจิตอลความเร็วสูง ความเสียหายที่เกิดจากการเหนี่ยวนำกาฝากของจุดแวะมักจะมากกว่าผลกระทบของความจุกาฝาก การเหนี่ยวนำอนุกรมกาฝากของมันจะทำให้การมีส่วนร่วมของตัวเก็บประจุบายพาสลดลงและทำให้ผลการกรองของระบบไฟฟ้าทั้งหมดอ่อนลง เราสามารถคำนวณค่าความเหนี่ยวนำโดยปรสิตโดยประมาณของ a via ด้วยสูตรต่อไปนี้: L=5.08h[ln(4h/d)+1] โดยที่ L หมายถึงค่าความเหนี่ยวนำของ via, h คือความยาวของ via และ d คือศูนย์กลาง เส้นผ่านศูนย์กลางของรู จะเห็นได้จากสูตรที่ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผ่านมีอิทธิพลเล็กน้อยต่อการเหนี่ยวนำ และความยาวของเส้นผ่านมีอิทธิพลมากที่สุดต่อการเหนี่ยวนำ

4. ผ่านการออกแบบใน PCB ความเร็วสูง จากการวิเคราะห์ลักษณะปรสิตของจุดแวะข้างต้น เราจะเห็นได้ว่าในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง จุดแวะที่ดูเหมือนง่ายมักจะนำผลเสียที่ดีมาสู่การออกแบบวงจร ผล.