Βήμα 1 - Επιλέξτε το σωστό εργαλείο EDA
Τα εργαλεία EDA που γνωρίζω ότι χρησιμοποιούν πολλοί άνθρωποι είναι τα Altium Designer, Mentor PADS και Cadence (OrCAD και Allegro). Έχω επίσης χρησιμοποιήσει τα EAGLE, Protel και Lichuang EDA. Για τους αρχάριους, συνιστώ το Altium Designer. Για εκείνους που μπορεί να γίνουν επαγγελματίες, συνιστώ την Cadence.
Ένα μεγάλο μέρος της εκμάθησης του σχεδιασμού PCB είναι η εκμάθηση του λογισμικού EDA. Μόλις γνωρίσετε το λογισμικό, η εστίαση της μάθησης μετατοπίζεται στη σχεδίαση κυκλωμάτων και στις διαδικασίες κατασκευής. Αργότερα μπορεί να μάθετε πρωτόκολλα, υλικολογισμικό, σήματα υψηλής ταχύτητας ή EMC. Τότε το εργαλείο EDA είναι απλώς ένα εργαλείο, όχι ο κύριος στόχος.
Βήμα 2 - Οριστικοποίηση του κυκλωματικού σχήματος
Για παράδειγμα, η σχηματική αναπαράσταση ενός κυκλώματος φακού μπορεί να φαίνεται απλή: δύο κυψέλες κερμάτων, ένας διακόπτης, μία αντίσταση περιορισμού ρεύματος και μία λυχνία LED. Αυτό αποτελεί ένα πολύ απλό σχηματικό διάγραμμα.
Για μια πιο σύνθετη λειτουργία, όπως μια πλακέτα επίδειξης για το τσιπ SPI Ethernet KSZ8851SNL, το σχηματικό μπορεί να χρειάζεται δεκάδες ή εκατοντάδες εξαρτήματα και εκατοντάδες δίκτυα. Ο τρόπος σχεδίασης ενός τέτοιου σχηματικού διαγράμματος είναι ένα μεγάλο θέμα. Αυτό το άρθρο δίνει μόνο μια επισκόπηση της ροής σχεδίασης της πλακέτας.
Βήμα 3 - Σχεδιάστε αποτυπώματα (πακέτα εξαρτημάτων)
Πριν τοποθετήσετε τα εξαρτήματα στο σχηματικό διάγραμμα, σχεδιάζετε το αποτύπωμα κάθε εξαρτήματος. Αφού σχεδιάσετε τα αποτυπώματα, τοποθετείτε ένα προς ένα τα εξαρτήματα στο σχηματικό διάγραμμα. Ο λόγος για τον οποίο φτιάχνουμε πρώτα τα αποτυπώματα είναι ότι όταν το ίδιο εξάρτημα χρησιμοποιείται πολλές φορές, δεν το ξανασχεδιάζουμε κάθε φορά. Απλώς επαναχρησιμοποιούμε το αποθηκευμένο αποτύπωμα. Με αυτόν τον τρόπο γλιτώνουμε πολλή επαναλαμβανόμενη εργασία. Αν όλα τα αποτυπώματα ήταν κοινά, οι σχεδιαστές θα παρέλειπαν αυτό το βήμα.
Στο παράδειγμα του φακού χρησιμοποιήσαμε τέσσερις τύπους εξαρτημάτων. Κάθε εξάρτημα έχει ένα σύμβολο στο σχηματικό διάγραμμα. Για κάθε σύμβολο προσθέτουμε ακροδέκτες και ονόματα. Αυτό ολοκληρώνει το σχηματικό σύμβολο ενός εξαρτήματος και τις συνδέσεις με το αποτύπωμά του. Για κοινά εξαρτήματα όπως αντιστάσεις, πυκνωτές ή πηνία, τα περισσότερα εργαλεία EDA παρέχουν παραδείγματα συμβόλων και αποτυπωμάτων. Μπορείτε να τα πάρετε από τη βιβλιοθήκη του προμηθευτή και να τα αποθηκεύσετε στη δική σας βιβλιοθήκη.
Για σπάνια εξαρτήματα, όπως ειδικά ολοκληρωμένα κυκλώματα ή συνδετήρες, συχνά πρέπει να σχεδιάσετε το αποτύπωμα με το χέρι χρησιμοποιώντας το φύλλο δεδομένων του τσιπ. Για παράδειγμα, εργάστηκα με το τσιπ πρωτοκόλλου Mechatrolink της Yaskawa. Το τσιπ προέρχεται μόνο από τη Yaskawa και παρέχει μόνο ένα φύλλο δεδομένων, όχι αποτυπώματα για κάθε εργαλείο EDA. Έπρεπε να τοποθετήσω τους 100 ακροδέκτες του έναν προς έναν και να δώσω ονόματα και αριθμούς.
Για μεγάλα τσιπ, όπως ένα ZYNQ XC7Z010-1CLG400I BGA με 400 ακίδες, η εργασία είναι μεγάλη. Θα πρέπει να τοποθετήσετε 400 ακίδες, να προσθέσετε αριθμούς και ονόματα. Για μεγάλα τσιπ κατασκευαστών, οι κατασκευαστές συνήθως παρέχουν αρχεία pinout που μπορείτε να κατεβάσετε. Για παράδειγμα, η Xilinx παρέχει αρχεία pinout του Zynq-7000 που μπορείτε να εισαγάγετε για να δημιουργήσετε σχηματικά σύμβολα και αποτυπώματα χωρίς να πληκτρολογήσετε 400 ακίδες με το χέρι:
https://www.xilinx.com/support/package-pinout-files/zynq7000-pkgs.html
Για πολλές κοινές μάρκες μπορείτε επίσης να βρείτε αποτυπώματα στο διαδίκτυο. Δείτε την απάντησή μου σχετικά με τον τρόπο αναζήτησης και λήψης σχηματικών σχεδίων τσιπ και αποτυπωμάτων PCB.
Βήμα 4 - Δημιουργία του έργου, των σελίδων και των τμημάτων θέσης
Αφού δημιουργήσετε ή εισαγάγετε αποτυπώματα και σύμβολα, δημιουργήστε το έργο και τις σελίδες. Τοποθετήστε όλα τα εξαρτήματα στο έργο PCB.
Βήμα 5 - Καλωδιώστε το σχηματικό διάγραμμα (συνδέστε τα εξαρτήματα)
Καλωδιώστε κάθε ακροδέκτη σύμφωνα με τη λίστα δικτύου. Έτσι δημιουργούνται οι λογικές συνδέσεις μεταξύ των εξαρτημάτων.
Βήμα 6 - Εξαγωγή / εισαγωγή λίστας δικτύου
Το σχηματικό διάγραμμα παραθέτει κάθε ακροδέκτη και τις συνδέσεις τους. Αφού ολοκληρωθεί το σχηματικό διάγραμμα, ξεκινήστε τη διάταξη της πλακέτας PCB. Για το PADS και το Cadence, τα εργαλεία σχηματογράφησης και PCB μπορεί να είναι ξεχωριστά. Πρέπει να εξάγετε τη λίστα δικτύων από το εργαλείο σχηματικού και να την εισάγετε στο εργαλείο PCB. Το Altium ενσωματώνει το σχηματικό και το PCB, οπότε μπορείτε να μεταφέρετε τη λίστα δικτύων με ένα κλικ. Οι μορφές της λίστας δικτύων είναι κοινά διαμοιραζόμενες, έτσι ώστε πολλά εργαλεία να μπορούν να εξάγουν και να εισάγουν μεταξύ τους. Το OrCAD και το Allegro ήταν κάποτε ξεχωριστά εργαλεία και αργότερα συγχωνεύτηκαν στο πλαίσιο της Cadence.
Βήμα 7 - Σχεδιάστε αποτυπώματα PCB
Όπως και τα σχηματικά σύμβολα, κάθε μέρος χρειάζεται ένα αποτύπωμα PCB. Το αποτύπωμα PCB είναι το σύνολο των pads, της μεταξοτυπίας και του χώρου που καταλαμβάνει το εξάρτημα στην πλακέτα. Από την εικόνα του τσιπ και το μηχανικό του σχέδιο γνωρίζετε πώς να σχεδιάσετε το αποτύπωμα. Τα pads είναι συνήθως ελαφρώς μεγαλύτερα από τις ακίδες. Τα ανοίγματα της μάσκας συγκόλλησης είναι μεγαλύτερα από τα pads. Το στρώμα στένσιλ ταιριάζει με τα μεγέθη των pad. Για εξαρτήματα διαμπερούς οπής μπορεί επίσης να χρειαστείτε ένα keep-out ή αρνητικό στρώμα για τα εσωτερικά στρώματα.
Η μεταξοτυπία δείχνει συνήθως το περίγραμμα του εξαρτήματος και το σήμα pin-1. Για κοινά πατήματα όπως το SO14, μπορείτε να αντιγράψετε από μια υπάρχουσα βιβλιοθήκη.
Εάν ένα εξάρτημα είναι ασυνήθιστο, χρησιμοποιήστε το φύλλο δεδομένων για να σχεδιάσετε το αποτύπωμα.
Βήμα 8 - Ρύθμιση βασικών παραμέτρων PCB
Μετά την εισαγωγή της λίστας δικτύου, ορίστε τα βασικά στοιχεία της πλακέτας: πάχος πλακέτας, αριθμός στρώσεων και στοίβα στρώσεων. Αυτά τα τρία είναι βασικά, αλλά μόνο ο αριθμός στρώσεων εμφανίζεται συνήθως στα αρχεία εξόδου. Η στοίβα στρώσεων και το πάχος της πλακέτας κοινοποιούνται συνήθως με κείμενο στον κατασκευαστή. Ο σχεδιασμός στοίβαξης έχει σημασία: ποια στρώματα μεταφέρουν σήματα, ποια είναι επίπεδα και ποια συνδυάζουν επίπεδο και ίχνη. Για μια πλακέτα με 4 στρώματα, τα στρώματα 2 και 3 είναι συχνά GND και VCC, με το πάνω και το κάτω μέρος για τη δρομολόγηση. Για μια πλακέτα 6 στρώσεων, μπορεί να τοποθετήσετε το GND στις 2 και 5 και το VCC στις 3 ή 4. Για 8+ στρώματα οι επιλογές είναι ευέλικτες.
Βήμα 9 - Σχεδιάστε το περίγραμμα του σκάφους
Καθορίστε το σχήμα του σκάφους και τις ζώνες αποκλεισμού.
Βήμα 10 - Τοποθετήστε τα εξαρτήματα στην πλακέτα PCB
Τοποθετήστε τα εξαρτήματα μόλις τα αποτυπώματα είναι έτοιμα. Εάν ένα αποτύπωμα είναι αβέβαιο επειδή δεν έχετε ακόμη το εξάρτημα, τοποθετήστε πρώτα τα άλλα εξαρτήματα και επιστρέψτε αργότερα.
Βήμα 11 - Ρύθμιση προεπιλογών για τα vias, το πλάτος των ιχνών και τις αποστάσεις
Ορισμός προεπιλεγμένων μεγεθών μέσω, πλάτους ίχνους και αποστάσεων. Αυτές οι προεπιλογές ισχύουν κατά τη δρομολόγηση. Για ειδικά δίκτυα ή δίκτυα ισχύος, προσαρμόστε τα προσωρινά.
Βήμα 12 - Ορισμός προηγμένων κανόνων
Εάν υπάρχουν σήματα υψηλής ταχύτητας, ορίστε κανόνες για τους περιορισμούς δρομολόγησης. Οι προηγμένοι κανόνες περιλαμβάνουν πλάτος/αποστάσεις διαφορικού ζεύγους, όρια αντιστοίχισης μήκους, στενώσεις των μαξιλαριών και ελάχιστες αποστάσεις. Για παράδειγμα, τα σήματα DDR3 απαιτούν αντιστοιχισμένα μήκη: οι γραμμές διεύθυνσης, ρολογιού και εντολών χρειάζονται ίσο μήκος- οι γραμμές δεδομένων και οι DQS χρειάζονται τη δική τους αντιστοιχία. Ο κακός έλεγχος μήκους μπορεί να σπάσει τον χρονισμό DDR και να επιβάλει χαμηλότερη ταχύτητα. Ανατρέξτε σε αυτούς τους πόρους DDR για περισσότερες λεπτομέρειες:
- Αρχή λειτουργίας DDR και χειρισμός DQS: www.elecfans.com/d/682335.html
- Διαφορικό ρολόι, DQS & DQM: www.cnblogs.com/edadoc/p/6387049.html
Ορισμένοι κανόνες μπορεί να χρειάζονται πρώτα δρομολόγηση, στη συνέχεια αλλαγές κανόνων και επανεπεξεργασία ώστε να πληρούν τους κανόνες.
Βήμα 13 - Διαδρομή και σχεδίαση πολυγωνικών σχημάτων (σχήματα)
Η δρομολόγηση συνδέει σχηματικά δίκτυα με χάλκινα ίχνη. Ο περισσότερος χρόνος στο σχεδιασμό PCB δαπανάται για τη δρομολόγηση. Υπάρχουν εργαλεία αυτόματης δρομολόγησης, αλλά για πολύπλοκες πλακέτες τα αποτελέσματά τους χρειάζονται συχνά μεγάλο καθαρισμό. Ορισμένοι ειδικοί μπορούν να θέσουν κανόνες για να χρησιμοποιούν καλά την αυτόματη δρομολόγηση. Για δίκτυα υψηλού ρεύματος μπορείτε να χρησιμοποιήσετε πλατιά ίχνη ή χάλκινα χυτά. Χρησιμοποιήστε επίπεδες ζώνες που συνδέονται με pads ως δίκτυα μπλοκ.
Η δρομολόγηση χρειάζεται προσοχή: πλάτος ίχνους, αποστάσεις, γωνίες και κατευθύνσεις. Θα καλύψω τις συμβουλές δρομολόγησης αργότερα.
Βήμα 14 - Προσαρμογή της μεταξοτυπίας
Προσαρμόστε το μέγεθος, τη θέση και τον προσανατολισμό της μεταξοτυπίας, ώστε οι αριθμοί των εξαρτημάτων να είναι σαφείς για τη συναρμολόγηση και τη δοκιμή. Οι κατασκευαστές συχνά εκτυπώνουν το λογότυπο ή τον κωδικό ημερομηνίας τους. Οι σχεδιαστές μπορεί να αφήσουν τις δικές τους σημειώσεις.
Βήμα 15 - Εξαγωγή αρχείων γεωτρήσεων και αρχείων Gerbers (plot files)
Μετά την τοποθέτηση, τη δρομολόγηση και τη μεταξοτυπία, μπορείτε να εξάγετε αρχεία κατασκευής. Για την Altium, ορισμένοι κινέζοι προμηθευτές δέχονται τα αρχεία έργου απευθείας. Για το PADS και την Cadence πρέπει να εξάγετε αρχεία γεωτρήσεων και Gerbers. Εάν υπάρχουν μη στρογγυλές οπές, εξάγετε επίσης αρχεία φρεζαρίσματος για κοπτικά.
Βήμα 16 - Παροχή παραμέτρων κατασκευής και σημειώσεων διαδικασίας
Τα αρχεία σχεδιασμού δεν καταγράφουν κάθε παράμετρο. Πρέπει να στείλετε οδηγίες κειμένου για τις παραμέτρους και τις απαιτήσεις που δεν εκφράζονται στα αρχεία. Ελέγξτε τα online board houses για τις επιλογές που πρέπει να καθορίσετε. Γνωρίζω μερικά επιτραπέζια σπίτια: JLCPCB, HQPCB, JietaiPCB, Xunjiexing, Xingsen, Lichuang κ.λπ. Ακολουθούν στιγμιότυπα οθόνης των παραμέτρων του JLCPCB - πολλές παράμετροι μπορεί να μην είναι ορατές εδώ, αλλά είναι απαραίτητες για πολύπλοκες πλακέτες. Η κατασκευή πρωτοτύπων σε απευθείας σύνδεση καλύπτει συνήθως απλούστερες ανάγκες.
Βήμα 17 - Ρυθμίσεις σύνθετης αντίστασης και στοίβαξης
Για σήματα υψηλής ταχύτητας, καθορίστε τη χαρακτηριστική αντίσταση στόχου. Κατά την αποστολή στο εργοστάσιο, σχεδιάστε τη στοίβασή σας και υπολογίστε τα πλάτη γραμμών και τις αποστάσεις για τη στοχευόμενη σύνθετη αντίσταση. Χρησιμοποιήστε τις τιμές που υπολογίσατε κατά τη δρομολόγηση. Μετά τη δρομολόγηση, δώστε στο εργοστάσιο τη στοίβαξη και τους στόχους σύνθετης αντίστασης. Το εργοστάσιο θα ελέγξει με τα υλικά και τις διεργασίες του και θα σας πει αν χρειάζονται προσαρμογές και ποιο είναι το αναμενόμενο σφάλμα σύνθετης αντίστασης. Στη συνέχεια, μπορείτε να επιβεβαιώσετε αν ο στόχος είναι εφικτός. Εάν δεν υπολογίσετε πρώτα την εμπέδηση και επιλέξετε τυχαία το stackup και τα πλάτη, το εργοστάσιο μπορεί να μην είναι σε θέση να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις τόσο για την εμπέδηση όσο και για τη διασταύρωση.
Βήμα 18 - PCBA (συναρμολόγηση και συγκόλληση)
Αφού ολοκληρώσετε τα αρχεία PCB και το εργοστάσιο κατασκευάσει τις πλακέτες, το επόμενο βήμα είναι η PCBA. Για τη μαζική παραγωγή, χρησιμοποιούνται γραμμές SMT. Για μικρές σειρές ή πρωτότυπα, πολλά εξαρτήματα (εκτός από BGA, μεγάλα μαξιλαράκια γείωσης ή πολύ μικρά εξαρτήματα 0201) μπορούν να συγκολληθούν με το χέρι. Για μικρές σειρές κάτω των 10 πλακετών, η χειροκίνητη συγκόλληση μπορεί να είναι φθηνότερη και ταχύτερη από τη συναρμολόγηση σε γραμμή.
Για τη συναρμολόγηση πρέπει να εξάγετε και να στείλετε:
- BOM (Bill of Materials),
- Αρχείο pick-and-place (συντεταγμένες και προσανατολισμός εξαρτήματος),
- Paste mask Gerber (από το επίπεδο pastemask).
Να επισημάνετε όλα τα εξαρτήματα και να στείλετε καταλόγους εξαρτημάτων και αναφορές. Στη συνέχεια, περιμένετε να τελειώσει το PCBA.
Χρησιμοποιώντας λογισμικό PCB EDA, μπορείτε να σχεδιάσετε κυκλώματα και να δημιουργήσετε αρχεία photoplot σε έναν υπολογιστή αρκετά εύκολα. Αλλά επειδή τα PCB είναι δομικά πολύπλοκα, τα πραγματικά βήματα εξακολουθούν να είναι αρκετά λεπτομερή. Αυτό το άρθρο δεν σας λέει ποιο κύκλωμα κάνει τι. Παρουσιάζει μόνο τη διαδικασία σχεδιασμού PCB. Καλύπτει: σχεδίαση αποτυπώματος, σχηματική σχεδίαση, διάταξη PCB και εξαγωγή Gerber. Δίνει τη χονδρική ροή και κάποιες λεπτομέρειες. Στόχος είναι να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τα βήματα σχεδιασμού PCB και να αντιστοιχίσετε κάθε βήμα σχεδιασμού με το πραγματικό βήμα κατασκευής.
Βήμα 1 - Επιλέξτε το σωστό εργαλείο EDA
Τα εργαλεία EDA που γνωρίζω ότι χρησιμοποιούν πολλοί άνθρωποι είναι τα Altium Designer, Mentor PADS και Cadence (OrCAD και Allegro). Έχω επίσης χρησιμοποιήσει τα EAGLE, Protel και Lichuang EDA. Για τους αρχάριους, συνιστώ το Altium Designer. Για εκείνους που μπορεί να γίνουν επαγγελματίες, συνιστώ την Cadence.
Ένα μεγάλο μέρος της εκμάθησης του σχεδιασμού PCB είναι η εκμάθηση του λογισμικού EDA. Μόλις γνωρίσετε το λογισμικό, η εστίαση της μάθησης μετατοπίζεται στη σχεδίαση κυκλωμάτων και στις διαδικασίες κατασκευής. Αργότερα μπορεί να μάθετε πρωτόκολλα, υλικολογισμικό, σήματα υψηλής ταχύτητας ή EMC. Τότε το εργαλείο EDA είναι απλώς ένα εργαλείο, όχι ο κύριος στόχος.
Βήμα 2 - Οριστικοποίηση του κυκλωματικού σχήματος
Για παράδειγμα, η σχηματική αναπαράσταση ενός κυκλώματος φακού μπορεί να φαίνεται απλή: δύο κυψέλες κερμάτων, ένας διακόπτης, μία αντίσταση περιορισμού ρεύματος και μία λυχνία LED. Αυτό αποτελεί ένα πολύ απλό σχηματικό διάγραμμα.
Για μια πιο σύνθετη λειτουργία, όπως μια πλακέτα επίδειξης για το τσιπ SPI Ethernet KSZ8851SNL, το σχηματικό μπορεί να χρειάζεται δεκάδες ή εκατοντάδες εξαρτήματα και εκατοντάδες δίκτυα. Ο τρόπος σχεδίασης ενός τέτοιου σχηματικού διαγράμματος είναι ένα μεγάλο θέμα. Αυτό το άρθρο δίνει μόνο μια επισκόπηση της ροής σχεδίασης της πλακέτας.
Βήμα 3 - Σχεδιάστε αποτυπώματα (πακέτα εξαρτημάτων)
Πριν τοποθετήσετε τα εξαρτήματα στο σχηματικό διάγραμμα, σχεδιάζετε το αποτύπωμα κάθε εξαρτήματος. Αφού σχεδιάσετε τα αποτυπώματα, τοποθετείτε ένα προς ένα τα εξαρτήματα στο σχηματικό διάγραμμα. Ο λόγος για τον οποίο φτιάχνουμε πρώτα τα αποτυπώματα είναι ότι όταν το ίδιο εξάρτημα χρησιμοποιείται πολλές φορές, δεν το ξανασχεδιάζουμε κάθε φορά. Απλώς επαναχρησιμοποιούμε το αποθηκευμένο αποτύπωμα. Με αυτόν τον τρόπο γλιτώνουμε πολλή επαναλαμβανόμενη εργασία. Αν όλα τα αποτυπώματα ήταν κοινά, οι σχεδιαστές θα παρέλειπαν αυτό το βήμα.
Στο παράδειγμα του φακού χρησιμοποιήσαμε τέσσερις τύπους εξαρτημάτων. Κάθε εξάρτημα έχει ένα σύμβολο στο σχηματικό διάγραμμα. Για κάθε σύμβολο προσθέτουμε ακροδέκτες και ονόματα. Αυτό ολοκληρώνει το σχηματικό σύμβολο ενός εξαρτήματος και τις συνδέσεις με το αποτύπωμά του. Για κοινά εξαρτήματα όπως αντιστάσεις, πυκνωτές ή πηνία, τα περισσότερα εργαλεία EDA παρέχουν παραδείγματα συμβόλων και αποτυπωμάτων. Μπορείτε να τα πάρετε από τη βιβλιοθήκη του προμηθευτή και να τα αποθηκεύσετε στη δική σας βιβλιοθήκη.
Για σπάνια εξαρτήματα, όπως ειδικά ολοκληρωμένα κυκλώματα ή συνδετήρες, συχνά πρέπει να σχεδιάσετε το αποτύπωμα με το χέρι χρησιμοποιώντας το φύλλο δεδομένων του τσιπ. Για παράδειγμα, εργάστηκα με το τσιπ πρωτοκόλλου Mechatrolink της Yaskawa. Το τσιπ προέρχεται μόνο από τη Yaskawa και παρέχει μόνο ένα φύλλο δεδομένων, όχι αποτυπώματα για κάθε εργαλείο EDA. Έπρεπε να τοποθετήσω τους 100 ακροδέκτες του έναν προς έναν και να δώσω ονόματα και αριθμούς.
Για μεγάλα τσιπ, όπως ένα ZYNQ XC7Z010-1CLG400I BGA με 400 ακίδες, η εργασία είναι μεγάλη. Θα πρέπει να τοποθετήσετε 400 ακίδες, να προσθέσετε αριθμούς και ονόματα. Για μεγάλα τσιπ κατασκευαστών, οι κατασκευαστές συνήθως παρέχουν αρχεία pinout που μπορείτε να κατεβάσετε. Για παράδειγμα, η Xilinx παρέχει αρχεία pinout του Zynq-7000 που μπορείτε να εισαγάγετε για να δημιουργήσετε σχηματικά σύμβολα και αποτυπώματα χωρίς να πληκτρολογήσετε 400 ακίδες με το χέρι:
https://www.xilinx.com/support/package-pinout-files/zynq7000-pkgs.html
Για πολλές κοινές μάρκες μπορείτε επίσης να βρείτε αποτυπώματα στο διαδίκτυο. Δείτε την απάντησή μου σχετικά με τον τρόπο αναζήτησης και λήψης σχηματικών σχεδίων τσιπ και αποτυπωμάτων PCB.
Βήμα 4 - Δημιουργία του έργου, των σελίδων και των τμημάτων θέσης
Αφού δημιουργήσετε ή εισαγάγετε αποτυπώματα και σύμβολα, δημιουργήστε το έργο και τις σελίδες. Τοποθετήστε όλα τα εξαρτήματα στο έργο PCB.
Βήμα 5 - Καλωδιώστε το σχηματικό διάγραμμα (συνδέστε τα εξαρτήματα)
Καλωδιώστε κάθε ακροδέκτη σύμφωνα με τη λίστα δικτύου. Έτσι δημιουργούνται οι λογικές συνδέσεις μεταξύ των εξαρτημάτων.
Βήμα 6 - Εξαγωγή / εισαγωγή λίστας δικτύου
Το σχηματικό διάγραμμα παραθέτει κάθε ακροδέκτη και τις συνδέσεις τους. Αφού ολοκληρωθεί το σχηματικό διάγραμμα, ξεκινήστε τη διάταξη της πλακέτας PCB. Για το PADS και το Cadence, τα εργαλεία σχηματογράφησης και PCB μπορεί να είναι ξεχωριστά. Πρέπει να εξάγετε τη λίστα δικτύων από το εργαλείο σχηματικού και να την εισάγετε στο εργαλείο PCB. Το Altium ενσωματώνει το σχηματικό και το PCB, οπότε μπορείτε να μεταφέρετε τη λίστα δικτύων με ένα κλικ. Οι μορφές της λίστας δικτύων είναι κοινά διαμοιραζόμενες, έτσι ώστε πολλά εργαλεία να μπορούν να εξάγουν και να εισάγουν μεταξύ τους. Το OrCAD και το Allegro ήταν κάποτε ξεχωριστά εργαλεία και αργότερα συγχωνεύτηκαν στο πλαίσιο της Cadence.
Βήμα 7 - Σχεδιάστε αποτυπώματα PCB
Όπως και τα σχηματικά σύμβολα, κάθε μέρος χρειάζεται ένα αποτύπωμα PCB. Το αποτύπωμα PCB είναι το σύνολο των pads, της μεταξοτυπίας και του χώρου που καταλαμβάνει το εξάρτημα στην πλακέτα. Από την εικόνα του τσιπ και το μηχανικό του σχέδιο γνωρίζετε πώς να σχεδιάσετε το αποτύπωμα. Τα pads είναι συνήθως ελαφρώς μεγαλύτερα από τις ακίδες. Τα ανοίγματα της μάσκας συγκόλλησης είναι μεγαλύτερα από τα pads. Το στρώμα στένσιλ ταιριάζει με τα μεγέθη των pad. Για εξαρτήματα διαμπερούς οπής μπορεί επίσης να χρειαστείτε ένα keep-out ή αρνητικό στρώμα για τα εσωτερικά στρώματα.
Η μεταξοτυπία δείχνει συνήθως το περίγραμμα του εξαρτήματος και το σήμα pin-1. Για κοινά πατήματα όπως το SO14, μπορείτε να αντιγράψετε από μια υπάρχουσα βιβλιοθήκη.
Εάν ένα εξάρτημα είναι ασυνήθιστο, χρησιμοποιήστε το φύλλο δεδομένων για να σχεδιάσετε το αποτύπωμα.
Βήμα 8 - Ρύθμιση βασικών παραμέτρων PCB
Μετά την εισαγωγή της λίστας δικτύου, ορίστε τα βασικά στοιχεία της πλακέτας: πάχος πλακέτας, αριθμός στρώσεων και στοίβα στρώσεων. Αυτά τα τρία είναι βασικά, αλλά μόνο ο αριθμός στρώσεων εμφανίζεται συνήθως στα αρχεία εξόδου. Η στοίβα στρώσεων και το πάχος της πλακέτας κοινοποιούνται συνήθως με κείμενο στον κατασκευαστή. Ο σχεδιασμός στοίβαξης έχει σημασία: ποια στρώματα μεταφέρουν σήματα, ποια είναι επίπεδα και ποια συνδυάζουν επίπεδο και ίχνη. Για μια πλακέτα με 4 στρώματα, τα στρώματα 2 και 3 είναι συχνά GND και VCC, με το πάνω και το κάτω μέρος για τη δρομολόγηση. Για μια πλακέτα 6 στρώσεων, μπορεί να τοποθετήσετε το GND στις 2 και 5 και το VCC στις 3 ή 4. Για 8+ στρώματα οι επιλογές είναι ευέλικτες.
Βήμα 9 - Σχεδιάστε το περίγραμμα του σκάφους
Καθορίστε το σχήμα του σκάφους και τις ζώνες αποκλεισμού.
Βήμα 10 - Τοποθετήστε τα εξαρτήματα στην πλακέτα PCB
Τοποθετήστε τα εξαρτήματα μόλις τα αποτυπώματα είναι έτοιμα. Εάν ένα αποτύπωμα είναι αβέβαιο επειδή δεν έχετε ακόμη το εξάρτημα, τοποθετήστε πρώτα τα άλλα εξαρτήματα και επιστρέψτε αργότερα.
Βήμα 11 - Ρύθμιση προεπιλογών για τα vias, το πλάτος των ιχνών και τις αποστάσεις
Ορισμός προεπιλεγμένων μεγεθών μέσω, πλάτους ίχνους και αποστάσεων. Αυτές οι προεπιλογές ισχύουν κατά τη δρομολόγηση. Για ειδικά δίκτυα ή δίκτυα ισχύος, προσαρμόστε τα προσωρινά.
Βήμα 12 - Ορισμός προηγμένων κανόνων
Εάν υπάρχουν σήματα υψηλής ταχύτητας, ορίστε κανόνες για τους περιορισμούς δρομολόγησης. Οι προηγμένοι κανόνες περιλαμβάνουν πλάτος/αποστάσεις διαφορικού ζεύγους, όρια αντιστοίχισης μήκους, στενώσεις των μαξιλαριών και ελάχιστες αποστάσεις. Για παράδειγμα, τα σήματα DDR3 απαιτούν αντιστοιχισμένα μήκη: οι γραμμές διεύθυνσης, ρολογιού και εντολών χρειάζονται ίσο μήκος- οι γραμμές δεδομένων και οι DQS χρειάζονται τη δική τους αντιστοιχία. Ο κακός έλεγχος μήκους μπορεί να σπάσει τον χρονισμό DDR και να επιβάλει χαμηλότερη ταχύτητα. Ανατρέξτε σε αυτούς τους πόρους DDR για περισσότερες λεπτομέρειες:
- Αρχή λειτουργίας DDR και χειρισμός DQS: www.elecfans.com/d/682335.html
- Διαφορικό ρολόι, DQS & DQM: www.cnblogs.com/edadoc/p/6387049.html
Ορισμένοι κανόνες μπορεί να χρειάζονται πρώτα δρομολόγηση, στη συνέχεια αλλαγές κανόνων και επανεπεξεργασία ώστε να πληρούν τους κανόνες.
Βήμα 13 - Διαδρομή και σχεδίαση πολυγωνικών σχημάτων (σχήματα)
Η δρομολόγηση συνδέει σχηματικά δίκτυα με χάλκινα ίχνη. Ο περισσότερος χρόνος στο σχεδιασμό PCB δαπανάται για τη δρομολόγηση. Υπάρχουν εργαλεία αυτόματης δρομολόγησης, αλλά για πολύπλοκες πλακέτες τα αποτελέσματά τους χρειάζονται συχνά μεγάλο καθαρισμό. Ορισμένοι ειδικοί μπορούν να θέσουν κανόνες για να χρησιμοποιούν καλά την αυτόματη δρομολόγηση. Για δίκτυα υψηλού ρεύματος μπορείτε να χρησιμοποιήσετε πλατιά ίχνη ή χάλκινα χυτά. Χρησιμοποιήστε επίπεδες ζώνες που συνδέονται με pads ως δίκτυα μπλοκ.
Η δρομολόγηση χρειάζεται προσοχή: πλάτος ίχνους, αποστάσεις, γωνίες και κατευθύνσεις. Θα καλύψω τις συμβουλές δρομολόγησης αργότερα.
Βήμα 14 - Προσαρμογή της μεταξοτυπίας
Προσαρμόστε το μέγεθος, τη θέση και τον προσανατολισμό της μεταξοτυπίας, ώστε οι αριθμοί των εξαρτημάτων να είναι σαφείς για τη συναρμολόγηση και τη δοκιμή. Οι κατασκευαστές συχνά εκτυπώνουν το λογότυπο ή τον κωδικό ημερομηνίας τους. Οι σχεδιαστές μπορεί να αφήσουν τις δικές τους σημειώσεις.
Βήμα 15 - Εξαγωγή αρχείων γεωτρήσεων και αρχείων Gerbers (plot files)
Μετά την τοποθέτηση, τη δρομολόγηση και τη μεταξοτυπία, μπορείτε να εξάγετε αρχεία κατασκευής. Για την Altium, ορισμένοι κινέζοι προμηθευτές δέχονται τα αρχεία έργου απευθείας. Για το PADS και την Cadence πρέπει να εξάγετε αρχεία γεωτρήσεων και Gerbers. Εάν υπάρχουν μη στρογγυλές οπές, εξάγετε επίσης αρχεία φρεζαρίσματος για κοπτικά.
Βήμα 16 - Παροχή παραμέτρων κατασκευής και σημειώσεων διαδικασίας
Τα αρχεία σχεδιασμού δεν καταγράφουν κάθε παράμετρο. Πρέπει να στείλετε οδηγίες κειμένου για παραμέτρους και απαιτήσεις που δεν μπορούν να εκφραστούν στα αρχεία σχεδιασμού. Για τις επιλογές που πρέπει να καθοριστούν, μπορείτε να ελέγξετε τις σελίδες ηλεκτρονικής παραγγελίας του Philifast (https://flj-pcb.com/).
Παρακάτω παρουσιάζονται στιγμιότυπα οθόνης με παραδείγματα παραμέτρων. Για πολύπλοκους πίνακες, ενδέχεται να απαιτούνται πρόσθετες παράμετροι πέραν αυτών που παρουσιάζονται. Η online προτυποποίηση PCB καλύπτει συνήθως απλούστερες απαιτήσεις.
Βήμα 17 - Ρυθμίσεις σύνθετης αντίστασης και στοίβαξης
Για σήματα υψηλής ταχύτητας, καθορίστε τη χαρακτηριστική αντίσταση στόχου. Κατά την αποστολή στο εργοστάσιο, σχεδιάστε τη στοίβασή σας και υπολογίστε τα πλάτη γραμμών και τις αποστάσεις για τη στοχευόμενη σύνθετη αντίσταση. Χρησιμοποιήστε τις τιμές που υπολογίσατε κατά τη δρομολόγηση. Μετά τη δρομολόγηση, δώστε στο εργοστάσιο τη στοίβαξη και τους στόχους σύνθετης αντίστασης. Το εργοστάσιο θα ελέγξει με τα υλικά και τις διεργασίες του και θα σας πει αν χρειάζονται προσαρμογές και ποιο είναι το αναμενόμενο σφάλμα σύνθετης αντίστασης. Στη συνέχεια, μπορείτε να επιβεβαιώσετε αν ο στόχος είναι εφικτός. Εάν δεν υπολογίσετε πρώτα την εμπέδηση και επιλέξετε τυχαία το stackup και τα πλάτη, το εργοστάσιο μπορεί να μην είναι σε θέση να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις τόσο για την εμπέδηση όσο και για τη διασταύρωση.
Βήμα 18 - PCBA (συναρμολόγηση και συγκόλληση)
Αφού ολοκληρώσετε τα αρχεία PCB και το εργοστάσιο κατασκευάσει τις πλακέτες, το επόμενο βήμα είναι η PCBA. Για τη μαζική παραγωγή, χρησιμοποιούνται γραμμές SMT. Για μικρές σειρές ή πρωτότυπα, πολλά εξαρτήματα (εκτός από BGA, μεγάλα μαξιλαράκια γείωσης ή πολύ μικρά εξαρτήματα 0201) μπορούν να συγκολληθούν με το χέρι. Για μικρές σειρές κάτω των 10 πλακετών, η χειροκίνητη συγκόλληση μπορεί να είναι φθηνότερη και ταχύτερη από τη συναρμολόγηση σε γραμμή.
Για τη συναρμολόγηση πρέπει να εξάγετε και να στείλετε:
- BOM (Bill of Materials),
- Αρχείο pick-and-place (συντεταγμένες και προσανατολισμός εξαρτήματος),
- Paste mask Gerber (από το επίπεδο pastemask).
Να επισημάνετε όλα τα εξαρτήματα και να στείλετε καταλόγους εξαρτημάτων και αναφορές. Στη συνέχεια, περιμένετε να τελειώσει το PCBA.
