Piirilevyn reitityssäännöt: Jäljityksen leveys, väli ja valmistusvalinnat, joilla on merkitystä

Jokainen tehtaallamme näkemämme reititystaulu kertoo tarinan ennen saapumista tehdyistä päätöksistä. Kaavakuva määrittelee sähköisen toiminnon, mutta reititys päättää, voidaanko toiminto valmistaa järkevin kustannuksin, realistisen läpimenoajan sisällä ja riittävällä marginaalilla kestämään vuosia kuumuutta, tärinää ja jännitteitä. Kokemuksemme piirilevyjen valmistajana useimmat estettävissä olevat tuotanto-ongelmat – palamisjäljet, epäonnistuneet välykset, vääntyneet paneelit, huono pinnoitus – juontavat juurensa muutamaan reitityssääntöön, jotka joko jätettiin huomiotta tai ymmärrettiin väärin. Tässä artikkelissa kerrotaan, mitä PC-levyn reitittämiseen todella kuuluu, mitkä parametrit ovat tärkeimpiä ja kuinka asettaa reititysrajoituksia, joita tehdas voi rakentaa ilman kiistaa.

Mitä PC-levyn reititys oikeastaan sisältää

Reititys on asetteluvaihe, jossa jokaisesta kaavion sähköverkosta tulee fyysinen kuparipolku. Ohjelmisto voi piirtää nämä polut automaattisesti, mutta tulos on vain niin hyvä kuin suunnittelijan asettamat rajoitukset: jäljen leveys, johtimien välinen etäisyys, sallitut kerrokset, läpivientityypit ja kuparijakauma, jonka syövytys- ja pinnoitusprosessi näkee.

Reitti luo myös maan vertailutasot, voimasaarekkeet ja lämpöpolut, jotka saavat suunnittelun toimimaan todellisessa maailmassa. Komponenttien sijoittaminen päättää, missä osat sijaitsevat; reititys päättää, kuinka ne muodostavat yhteyden. Näiden kahden välillä reitityksellä on suurempi vaikutus valmistuskustannuksiin ja tuottoon, koska jälkigeometria ja kuparitasapaino vaikuttavat suoraan siihen, miten tehdas syövyttää, levyttää ja laminoi paneelia.

Jäljityksen leveys: Ensimmäinen reittipäätös

Jäljen leveys on ensimmäinen asetettava numero, koska sillä on kolme vaatimusta kerralla: virtakapasiteetti, jännitehäviö ja ominaisimpedanssi. Signaalijäljet ​​voivat olla ohuita; voimaverkot tarvitsevat poikkileikkauksen. Useimpien tehtaiden käyttämä viite on IPC-2221. 1 unssin (35 µm) kuparille ulkoisella kerroksella, jonka lämpötila nousee 10 °C, arvioitu virtakapasiteetti on suunnilleen seuraava.

Kahdella korjauksella on käytännössä merkitystä. Sisäisten kerrosten jäljet ​​haihduttavat noin puolet niin paljon lämpöä kuin ulkoiset jäljet, joten nykyistä taulukkoa tulee vähentää vastaavasti. Ja nämä arvot olettavat vaatimattoman 10 °C:n nousun; Jos ympäröivä kotelo estää ilmavirran tai ympäristön lämpötila on korkea, turvavirta laskee edelleen. Kun mallin on kuljettava jatkuvaa korkeaa virtaa, reitillä tulisi käyttää kuparivalua, tasoa tai paksumpaa kuparikerrosta yksittäisen kapean jäljen sijaan. Linjamme ohjaa säännöllisesti 2–10 unssia paksuja kuparilevyjä, ja näiden painojen jäljitysleveystaulukot näyttävät hyvin erilaisilta kuin yllä olevat 1 unssin arvot.

Väli ja väli: Aseta ne jännitteen, ei vain suunnittelusäännön tarkistusta varten

Välys on kahden kuparielementin välinen etäisyys: jäljistä jälkiin, jäljistä tyynyyn, tyynystä läpivientiin. Suunnittelusäännön tarkistus varmistaa, mikä tahansa numero on kirjoitettu CAD-työkaluun, mutta oikea numero tulee jännitteestä, signaalin eheydestä ja tehdasominaisuuksista, ei oletussäännöstä. Pienjännitesignaaliverkoissa suljetun tuotteen sisällä 0,1 mm:n (4 mil) väli on yleinen; vakiokapasiteettimme on 4 milj., ja voimme pitää sisällään 3 milj. jälkeä ja tilaa, missä suunnittelutiheys sitä vaatii.

Selvitys ei saa olla yksittäinen globaali arvo. Käyttöjännite, pilaantumisaste, pinnoite, korkeus ja transienttijännitteet vaikuttavat kaikki tuotteen tarvitsemaan ryömintäetäisyyteen. IPC-2221B sisältää etäisyys vs. jännite -taulukot, joita vaatimustenmukaisuusinsinöörit käyttävät; Käytännön sääntönä on, että yli 50 V:n jännitettä kuljettavien verkkojen tai levyn reunan lähelle reititettyjen raitojen tulee käyttää oletusarvoista suunnittelusääntöä huomattavasti suurempaa välystä.

Suurinopeuksisille signaaleille etäisyys ohjaa sekä kytkentää että impedanssia. Sovitettu differentiaalipari säilyttää tavoiteimpedanssinsa vain, kun kahden juovan välinen rako pysyy vakiona ja alla olevalla vertailutasolla on enemmän merkitystä kuin absoluuttisella välysarvolla. RF-piireissä 50 Ω:n jälki määritellään sen leveyden, dielektrisen paksuuden ja etäisyyden sen alapuolella olevasta maatasosta.

Layer Stackup: Reititystiheys ohjaa kustannuksia ja läpimenoaikaa

Kerrosten määrä on suunnittelun suurin reitityspäätös. Jos kaksi kerrosta kestää tiheyden, kuusikerroksinen pino on hukkaan heitettyä rahaa. Jos suunnittelu vaatii jatkuvaa tehoa ja maatasoja, tiukkaa impedanssin säätöä tai tiheää BGA-fan-outia, pino siirtyy neljään, kuuteen tai useampaan kerrokseen. Siirtyminen kahdesta kerroksesta neljään karkeasti kaksinkertaistaa prosessikustannukset, koska sisäkerroksen kuvantaminen, laminointi, kohdistus ja lisäporausvaiheet lisätään reitille. Myös toimitusajat kasvavat kerrosten määrän myötä. Guangden talouskehitysvyöhykkeellä sijaitsevassa laitoksessamme julkaistut tuotannon läpimenoajat kerrosten mukaan ovat seuraavat.

Reitti asettaa pinon ja pino toimituspäivän. Jos malli tarvitsee vain 12 kerrosta, koska ulommat signaalikerrokset ovat huonosti käytettyjä, puhtaampi nelikerroksinen reitti olisi saapunut murto-osassa aikaa. Tehtaamme rakentaa 1–32 kerrosta, ja malli on johdonmukainen: tehokas reititys lyhentää toimitusaikaa luotettavammin kuin mikään nopeutettu maksu.

DFM-säännöt: Reititä tie tehtaan etsauksiin, levyihin ja laminaatteihin

Reitti, joka läpäisee verkkolistan ja signaalin tarkistukset, voi silti epäonnistua tehdaskerroksessa. Levy on syövytettävä, porattava, pinnoitettava ja puristettava, ja jokaisella prosessilla on geometriset rajat. Seuraavat säännöt estävät yleisimmät toistuvat viat.

Copper Balance and Thieving

Kun yksi kerroksen alue on kiinteää valumaa ja toinen on lähes tyhjä, pinnoitteen paksuudesta tulee epätasainen ja laminointi voi vääntää paneelia. Hyvä reititys jakaa kuparin jokaiseen kerrokseen; jos se on mahdotonta, lisää varkauksia tai ristiviivottua kuparia. CAM-tiimimme lisää varkautta työkalujen aikana, mutta reititetty malli, joka saapuu tasapainoisesti, käy läpi nopeammin ja levyt tasaisemmin.

Vias ja rengasrengas

Jokainen läpivienti tarvitsee rengasmaisen renkaan: kuparirenkaan poratun reiän ympärillä, joka yhdistää piipun jälkiin. Jos rengas on liian pieni, porausvirhe katkaisee yhteyden. Vähintään 4 mil (0,1 mm) rengasmainen rengas on turvallinen työsääntö normaalikäsittelyssä. Sokeat ja haudatut läpiviennit vähentävät kerrosten määrää tiheissä malleissa, mutta jokainen läpivientityyppi lisää poraus- ja laminointivaiheita; via-in-pad, hyödyllinen BGA:n alla, vaatii täyttöä ja lisäpinnoitusta. Mikroviailla varustetut HDI-levyt muodostavat erillisen prosessiperheen, jonka HDI-sarjamme toimittaa 25 päivässä.

Thermal Reliefs

Kun läpimenevä reikäpehmuste liittyy suureen kuparivaluon, valu toimii jäähdytyselementtinä juottamisen aikana. Ilman lämpökevennyspinnoja tyyny ei ehkä saavuta juotoslämpötilaa. Ohjaa tasoon liitetyt tyynyt, joissa on lämpökuormitus, aina kun nykyinen luokitus sen sallii.

Käytännön reitityksen tarkistuslista suoritettavana ennen tiedostojen lähettämistä:

• Tehojäljet ja kaatopaikat jatkuvalle pahimman tapauksen virralle, ei tyypilliselle kuormitukselle.
• Käytä verkkoluokkakohtaisia ​​selvityssääntöjä; suurjännitteiset, nopeat ja yleiset signaaliverkot tarvitsevat harvoin samaa väliä.
• Pidä jokaisen kerroksen kuparin jakautuminen kohtuullisen tasaisena ja lisää varkautta kerroksiin, jotka ovat enimmäkseen tyhjiä.
• Varmista tehtaalta vähimmäisjälki/tila, pienin rengasrengas ja minimiporan koko ennen reitin viimeistelyä.
• Aseta kiinteä vertailutaso jokaisen nopean tai impedanssiohjatun reitin alle.

Materiaalit ja pintakäsittelyt, jotka muuttavat reitityssääntöjä

Substraatti ja viimeistely muuttavat reititysparametreja yhtä paljon kuin sähköpiiri. Vakio FR-4 käsittelee hyvin yleisiä digitaalisia ja analogisia kortteja. Korkean Tg:n FR-4 kestää CAF-vikoja paksuissa monikerroksisissa levyissä ja on yleinen autoelektroniikassa; halogeeniton FR-4 kattaa ympäristövaatimukset; Korkeataajuuslaminaatteja, joissa on ohjattu Dk ja Df, käytetään RF- ja nopean digitaalilähetyksiin, ja 50 Ω:n linjan tarvittava jälkileveys muuttuu jokaisen materiaalin mukaan.

Metallisydänlevyt – alumiini- tai kuparipohja – johtavat lämpöä alustan läpi, joten virtapiirit voivat käyttää kapeampia reittejä, mutta metalliytimien poraus ja syövytys noudattavat erilaisia ​​suunnittelusääntöjä. Tuotevalikoimaamme kuuluvat FR-4, korkean Tg:n, halogeenittomat, korkeataajuiset, alumiinipohjaiset, kuparipohjaiset ja keramiikkapohjaiset levyt, joiden pintakäsittelyt kuten OSP, lyijytön HASL, upotuskulta ja upotustina. Viimeistelyvalinta vaikuttaa pääasiassa juotettavuuteen ja säilyvyyteen, joten se tulisi sovittaa kokoonpanoprosessiin eikä käsitellä jälkikäteen.

Reitti valmistusta ajatellen

Reititys tarkoittaa sitä, että mallista tulee fyysinen esine, ja tehdas arvioi objektin. Levyt, jotka toimitetaan ajoissa ja toimivat luotettavasti, ovat harvoin älykkäiden automaattisten reitittimen asetusten tuotteita. ne ovat tuloja virtaa varten mitoitetun jäljitysleveyden, jännitteelle asetettujen välysten, tiheyden mukaan valittujen pinojen ja DFM-yksityiskohtien tuloksista, joita kunnioitetaan ensimmäisestä layout-kierroksesta lähtien. Jos olet epävarma, kysy ajoissa: kaksipuolinen prototyyppi tehtaaltamme voi kääntyä 24 tunnissa, ja yksi nopea iteraatio maksaa paljon vähemmän kuin 16-kerroksinen erä, joka epäonnistuu sähkötestissä välivirheen vuoksi. Jos tarvitset pinoamissuosituksen, DFM-arvioinnin tai tarjouksen reititetylle 1–32-kerroksiselle taululle, suunnittelutiimimme on valmiina vastaamaan yksityiskohtaisesti.