一般的な PCB の基本設計プロセスは次のとおりです。
事前準備→PCB構造設計→ガイドネットワークテーブル→ルール設定→PCBレイアウト→配線→配線最適化とスクリーン印刷→ネットワークとDRCチェックと構造チェック→出力ライトペインティング→ライトペインティングレビュー→PCB基板生産/サンプリング情報→PCB基板工場エンジニアリングEQ確認→SMD情報出力→プロジェクト完了。
1: 事前準備
これには、パッケージ ライブラリと回路図の準備が含まれます。PCB 設計の前に、まず回路図の SCH ロジック パッケージと PCB パッケージ ライブラリを準備します。PADS にはパッケージ ライブラリが付属していますが、一般に適切なものを見つけるのは難しいため、選択したデバイスの標準サイズ情報に基づいて独自のパッケージ ライブラリを作成するのが最善です。原則として、最初に PCB パッケージ ライブラリを実行し、次に SCH ロジック パッケージを実行します。PCB パッケージ ライブラリはより要求が厳しく、ボードのインストールに直接影響します。SCH ロジック パッケージの要件は、適切なピン プロパティの定義とライン上の PCB パッケージとの対応に注意を払う限り、比較的緩やかです。PS: 隠しピンの標準ライブラリに注意してください。その後、回路図の設計が行われ、PCB 設計を開始する準備が整います。
2: PCB 構造設計
このステップは、基板サイズと機械的位置決め、PCB 基板表面を描画するための PCB 設計環境、および必要なコネクタ、キー/スイッチ、ネジ穴、アセンブリ穴などの配置に関する位置決め要件に応じて決定されます。また、配線領域と非配線領域（ネジ穴の周囲がどの程度が非配線領域に属するかなど）を十分考慮して決定してください。
3: ネットリストをガイドする
ネットリストをインポートする前にボード フレームをインポートすることをお勧めします。DXF形式の基板フレームまたはemn形式の基板フレームをインポートします。
4: ルールの設定
特定の PCB 設計に応じて合理的なルールを設定できます。このルールについて話しているのは、PADS 制約マネージャーが、設計プロセスのどの部分においても、線幅と安全間隔の制約に関する制約マネージャーを介して、制約を満たしていない場合です。後続の DRC 検出は、DRC マーカーでマークされます。
一般的なルール設定はレイアウトの前に配置されます。これは、レイアウト中に一部のファンアウト作業を完了する必要がある場合があるため、ファンアウトの前にルールを設定する必要があり、デザイン プロジェクトが大きい場合、デザインをより効率的に完了できるためです。
注: ルールは、設計をより適切かつ迅速に完了するために、つまり設計者を容易にするために設定されています。
通常の設定は次のとおりです。
1. コモン信号のデフォルトの線幅/線間隔。
2. オーバーホールの選択と設定
3. 重要な信号と電源の線幅と色の設定。
4. ボード層の設定。
5: PCB レイアウト
一般的なレイアウトは次の原則に従っています。
(1) 適切なパーティションの電気的特性に従って、一般的にデジタル回路領域 (つまり、干渉の恐れがあるが、干渉も発生する)、アナログ回路領域 (干渉の恐れ)、パワードライブ領域 (干渉源) に分けられます。 ）。
(2) 回路の同じ機能を実現するには、できるだけ近くに配置し、最も簡潔な接続を確保するようにコンポーネントを調整する必要があります。同時に、機能ブロック間の相対位置を調整して、機能ブロック間の接続を最も簡潔にします。
(3) 部品の質量については、設置場所と設置強度を考慮する必要があります。発熱するコンポーネントは温度に敏感なコンポーネントとは別に配置する必要があり、必要に応じて熱対流対策を考慮する必要があります。
(4) I/O ドライバ デバイスは、プリント基板の側面、引き込みコネクタにできるだけ近い位置に配置します。
(5) クロック発生器 (水晶またはクロック発振器など) は、クロックに使用されるデバイスのできるだけ近くに配置してください。
(6) 各集積回路では、電源入力ピンとグランドの間にデカップリング コンデンサを追加する必要があります (通常はモノリシック コンデンサの高周波性能を利用します)。基板スペースが高密度であるため、複数の集積回路の周囲にタンタル コンデンサを追加することもできます。
(7) リレーコイルに放電ダイオード (1N4148 缶) を追加します。
(8) バランスが取れており、整然としており、頭が重かったり沈み込んだりしないレイアウト要件。
コンポーネントの配置には特別な注意を払う必要があり、基板の電気的性能と生産の実現可能性と利便性を確保するために、コンポーネントの実際のサイズ (占有面積と高さ)、コンポーネント間の相対位置を考慮する必要があります。同時に、同じデバイスを同じ方向にきちんと配置するなど、デバイスの配置を適切に変更することを前提として、上記の原則がきちんと反映されていることを確認する必要があります。「千鳥配置」はできません。
この工程は基板の全体像や次の配線の難易度に関係しますので、少しの手間を考慮する必要があります。基板をレイアウトする際、不安な箇所は事前に配線し、十分考慮してレイアウトしてください。
6: 配線
配線は、PCB 設計全体の中で最も重要なプロセスです。これは、PCB ボードのパフォーマンスの良し悪しに直接影響します。PCB の設計プロセスでは、配線は一般に 3 つの領域に分かれます。
1 つ目は、PCB 設計の最も基本的な要件であるクロススルーです。どこもかしこもラインが飛んでしまうほどラインが敷かれていなければ、いわば導入されていない規格外のボードになってしまいます。
次に満たすべき電気的性能です。これは、プリント基板が規格に適合しているかどうかの尺度です。これは布を通した後、配線を慎重に調整して、最高の電気的性能を達成できるようにします。
次に美学が来ます。配線布が通っていれば、その場所の電気的性能には何の影響もありませんが、過去の無秩序を一見すると、カラフルで花のように、たとえ電気的性能がいくら良くても、他人の目にはゴミかゴミのように見えます。これはテストやメンテナンスに大きな不便をもたらします。配線はきちんと整頓されている必要があり、ルールなしに交差させてはいけません。これらは、電気的性能を確保し、ケースを達成するためのその他の個別の要件を満たすためのものであり、そうでなければ本末転倒です。
以下の原則に従って配線します。
(1) 一般に、ボードの電気的性能を確保するために、最初のラインは電源ラインとグランド ラインに配線する必要があります。条件の範囲内で、電源、グランド線の幅を広げるようにしてください。できれば電源線よりも広くしてください。その関係は、グランド線 > 電源線 > 信号線、通常、信号線幅: 0.2 ～ 0.3mm (約8-12mil）、最薄幅は0.05〜0.07mm（2-3mil）まで、電力線は一般的に1.2〜2.5mm（50-100mil）です。100ミル）。デジタル回路の PCB を使用して、幅の広いアース線の回路を形成する、つまり、使用するアース ネットワークを形成することができます (アナログ回路のアースはこの方法では使用できません)。
(2) より厳しい要件の線路 (高周波線路など) を事前に配線する場合、反射干渉を生じないように、入力側線路と出力側線路が並列に隣接することは避けてください。必要に応じて、グランド絶縁を追加し、隣接する 2 つの層の配線を互いに直交し、寄生結合が容易に生成されるように平行にする必要があります。
(3) 発振器のシェルを接地する場合、クロック ラインはできるだけ短くする必要があり、どこにでも配線することはできません。以下のクロック発振回路、特殊な高速ロジック回路部分はグランドの面積を増やし、周囲の電界をゼロに近づけるために他の信号線を通さないようにしています。
（4）高周波信号の放射を減らすために、可能な限り45°折り曲げ配線を使用し、90°折り曲げは使用しないでください。(ラインの要件が高い場合は二重円弧ラインも使用します)
(5) 信号線はループを形成しないようにする必要があります。ループはできるだけ小さくする必要があります。信号線の穴はできるだけ少なくする必要があります。
(6) キー線はできるだけ短く太く、両側に保護アースを付けてください。
(7) フラットケーブルを介して敏感な信号やノイズフィールド帯域の信号を伝送し、「グラウンド-信号-グラウンド」の方法で引き出します。
(8) 生産および保守テストを容易にするために、主要な信号はテスト ポイント用に予約される必要があります。
(9) 回路図の配線が完了したら、配線を最適化する必要があります。同時に、最初のネットワークチェックとDRCチェックが正しい後、プリント基板内のグランド充填用の未配線領域と、グランド用の銅層の広い領域は、その場所では使用されていないため、グランドに接続されます。地面。または、多層基板を作成し、電源とグランドがそれぞれ 1 層を占めます。
基板配線工程要件（ルールで設定可能）
(1) ライン
一般に、信号線幅は 0.3mm (12mil)、電源線幅は 0.77mm (30mil) または 1.27mm (50mil) です。ラインとラインの間、およびラインとパッドの間の距離は 0.33 mm (13mil) 以上です。実際のアプリケーションでは、距離が増加する場合は条件を考慮する必要があります。
配線密度が高く、2 つのラインの間に IC ピンを使用することも検討できます (推奨されません)。ライン幅は 0.254mm (10mil)、ライン間隔は 0.254mm (10mil) 以上です。特殊なケースでは、デバイスのピンの密度が高く、幅が狭い場合、線幅と線間隔を必要に応じて減らすことができます。
(2) はんだパッド(PAD)
はんだパッド (PAD) とトランジション ホール (VIA) の基本要件は次のとおりです。ディスクの直径がホールの直径よりも 0.6 mm より大きくなければなりません。たとえば、ディスク/穴サイズ 1.6mm / 0.8mm (63mil / 32mil) を使用する汎用ピン抵抗、コンデンサ、集積回路など、1.8mm / 1.0mm を使用するソケット、ピン、ダイオード 1N4007 など(71ミル/39ミル)。実際のアプリケーションでは、コンポーネントの実際のサイズに基づいて、パッドのサイズを大きくするのが適切であるかどうかを判断する必要があります (利用可能な場合)。
PCB ボード設計のコンポーネント実装開口部は、コンポーネント ピンの実際のサイズよりも 0.2 ～ 0.4 mm (8 ～ 16mil) 程度大きくする必要があります。
(3) オーバーホール(VIA)
一般的には1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)です。
配線密度が高い場合、オーバーホールサイズは適度に小さくすることができますが、小さすぎず、1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)を検討してください。
(4) パッド、ライン、ビアの間隔要件
PADおよびVIA: ≥ 0.3mm (12mil)
パッドとパッド: ≥ 0.3mm (12mil)
パッドとトラック: ≥ 0.3mm (12mil)
トラックとトラック: ≥ 0.3mm (12mil)
より高い密度で。
PADおよびVIA: ≥ 0.254mm (10mil)
パッドとパッド: ≥ 0.254mm (10mil)
パッドとトラック: ≥ 0.254mm (10mil)
トラックとトラック: ≥ 0.254mm (10mil)
7: 配線の最適化とシルクスクリーン
「最高のものはない、より良いものがあるだけだ」！いくらデザインを掘り下げても、描き終わって見に行くと、まだまだ修正できる箇所が多いと感じます。一般的な設計経験では、配線の最適化には初期配線の 2 倍の時間がかかります。修正する場所がないと感じたら、銅を敷きます。銅線の敷設は一般にグランドを敷設します (アナログとデジタルのグランドの分離に注意してください)。多層基板では電源も敷設する必要がある場合があります。シルクスクリーンの場合は、デバイスによってブロックされたり、オーバーホールやパッドによって剥がれたりしないように注意してください。同時にコンポーネント側を正面から見てデザインし、レベルを混乱させないように最下層のワードは鏡像処理にする必要があります。
8: ネットワーク、DRC チェック、構造チェック
事前に軽い図面をチェックする必要があり、原則、設計、製造、その他の要件を含む独自のチェックリストが各企業にあります。以下に、本ソフトウェアが提供する主な2つのチェック機能を紹介します。
9: ライトペインティングを出力する
ライト図面を出力する前に、ベニアが完成した最新バージョンであり、設計要件を満たしていることを確認する必要があります。ライト図面出力ファイルは、基板を作成する基板工場、ステンシルを作成するステンシル工場、プロセスファイルを作成する溶接工場などで使用されます。
出力ファイルは次のとおりです（4層基板を例にします）
1)。配線層：従来の信号層を指し、主に配線を指します。
L1、L2、L3、L4 と名付けられます。ここで、L は配向層の層を表します。
2)。シルク スクリーン レイヤー: レベル内のシルク スクリーン情報を処理するためのデザイン ファイルを指します。通常、最上層と最下層にはデバイスまたはロゴ ケースがあり、最上層のシルク スクリーンと最下層のシルク スクリーンがあります。
命名: 最上位レイヤーの名前は SILK_TOP です。最下層の名前は SILK_BOTTOM です。
3)。ソルダー レジスト層: 緑色のオイル コーティングの処理情報を提供する設計ファイル内の層を指します。
命名: 最上位レイヤーには SOLD_TOP という名前が付けられます。最下層の名前は SOLD_BOTTOM です。
4)。ステンシル レイヤー: はんだペースト コーティングの処理情報を提供する設計ファイル内のレベルを指します。通常、最上層と最下層の両方に SMD デバイスがある場合、ステンシル最上層とステンシル最下層が存在します。
命名: 最上位レイヤーの名前は PASTE_TOP です。最下層の名前は PASTE_BOTTOM です。
5)。ドリルレイヤー (NC DRILL CNC 穴あけファイルと DRILL DRAWING 穴あけ図面の 2 つのファイルが含まれます)
それぞれNC DRILL、DRILL DRAWINGと呼ばれます。
10：ライト描画レビュー
光図面の出力後、光図面のレビュー、Cam350 のオープンとショートなどのチェックを行った後、基板工場の基板に送る前に、後から基板のエンジニアリングと問題の対応にも注意を払う必要があります。
11: PCB ボード情報(ガーバー ライト ペイント情報 + PCB 基板要件 + アセンブリ基板図)
12: PCB ボード工場エンジニアリング EQ 確認(ボードエンジニアリングと問題の回答)
13: PCBA 配置データ出力(ステンシル情報、配置ビット数マップ、部品座標ファイル)
ここでプロジェクトの PCB 設計のすべてのワークフローが完了します
プリント基板の設計は非常に細かい作業であるため、組み立てや加工の生産、その後のメンテナンスやその他の問題を考慮した設計を含め、あらゆる要素を十分に考慮して、非常に慎重かつ忍耐強く設計する必要があります。さらに、いくつかの良い作業習慣を設計することで、設計がより合理的になり、より効率的になり、生産が容易になり、パフォーマンスが向上します。良いデザインが日常の製品に使われると、消費者の安心感や信頼も高まります。
投稿日時: 2022 年 5 月 26 日