Jak zaprojektować PCB nośnika układu scalonego

Ustawmy scenę: zakończyłeś projektowanie układu PCB i wysłałeś płytę do produkcji. Po pomyślnej produkcji, płyta jest wysyłana do zakładu montażowego, a montażysta przygotowuje twoje PCB do lutowania falowego/reflow. Podczas przygotowywania płyty odkrywa, że jeden z twoich footprintów jest nieprawidłowy, i komponent nie może być zamontowany na PCB!

Czasami zdarza się, że footprinty są nieprawidłowe i po prostu nie zostają wykryte podczas przeglądu projektu. Ponadto, niektóre komponenty nie mają części zamiennych w pasującym footprintcie, a dostępne inne komponenty mogą nie pasować do rozmieszczenia wyprowadzeń na urządzeniu.

Jak powinieneś poradzić sobie z tym problemem? Czy powinieneś zezłomować PCB? Jednym z rozwiązań jest zaprojektowanie płytki nośnej IC, która może przetłumaczyć między nieprawidłowym footprintem a wybraną alternatywną częścią. Aby zobaczyć przykład projektu, obejrzyj poniższy film, a następnie czytaj dalej, aby dowiedzieć się o niektórych szczegółach związanych z projektowaniem płytki nośnej IC.

Jak używać płytki nośnej IC

Płytka PCB pod układ scalony to prosty moduł, który umożliwia umieszczenie wymaganego komponentu, gdy na PCB znajduje się nieprawidłowy ślad. Innym przypadkiem, gdy można użyć płytki nośnej, jest sytuacja, gdy wzór lądowania dla zamierzonego komponentu jest poprawny, ale potrzebny jest alternatywny element z powodu niskiego stanu magazynowego, nieprawidłowego rozmieszczenia wyprowadzeń i

Płytki nośne zazwyczaj nie są używane w produkcji i argumentowałbym, że nie powinny być w ten sposób wykorzystywane. Zamiast tego są narzędziami prototypowymi, które pozwalają na ukończenie montażu PCB bez konieczności wyrzucania zestawu nieosadzonych płyt.

• Rozmiar PCB nośnego - Nośnik powinien być tylko tak duży, jak to konieczne, aby pasował do istniejącego wzoru lądowania.
• Montaż - Styl umieszczenia/montowania może być ząbkowany wzdłuż krawędzi, przelotowy lub SMD.
• Złożoność - Płytka nośna powinna być jak najprostsza, aby zminimalizować czas realizacji i koszty.

Idealnie, płyta powinna być dwuwarstwowa (2-layer PCB), nie powinna mieć zbyt małych otworów, a także nie wymagać procesu wytwarzania z bardzo cienkimi liniami. Jest to najlepsze podejście w scenariuszu prototypowym, kiedy potrzebujesz jak najszybciej wykonać i wysłać płytkę do zakładu montażowego. Upewnij się, że skontaktowałeś się z zakładem produkcyjnym w sprawie opcji szybkiego wykonania, aby móc jak najszybciej przejść do projektowania płytki nośnej, i upewnij się, że znasz czynniki wpływające na koszt produkcji PCB, aby zminimalizować koszt twojego nośnika układów scalonych.

Ślady w nośniku układów scalonych

Schematy dla płytki nośnej układów scalonych są bardzo proste: wystarczy umieścić dwa symbole dla komponentów, które chcesz przetłumaczyć na nośnik układów scalonych. Przykład jest pokazany poniżej, gdzie jedynymi komponentami potrzebnymi w schemacie są dwa komponenty będące przedmiotem translacji. Kolejną ważną częścią są ślady, które muszą być umieszczone na górnej i dolnej stronie, aby zapewnić wymaganą translację.

Dla zabawy, ważne jest, aby zauważyć, że nadal można dodawać dodatkowe komponenty do tych pakietów płytek nośnych, w razie potrzeby. Na przykład, jeśli okaże się, że wybrany pakiet potrzebuje dodatkowych kondensatorów do obwodów bypass lub decoupling, mogą one zostać dodane do pakietu płytki nośnej, jeśli na podłożu jest wystarczająco dużo miejsca. Gdy ślady zostaną umieszczone po obu stronach płytki, nadszedł czas na trasowanie między padami.

Trasowanie do płytki nośnej

Istnieją trzy możliwe przypadki dotyczące trasowania na płytce nośnej, w zależności od tego, czy pakiety i rozmieszczenie pinów są zgodne między przetłumaczonymi komponentami:

• Pakiety się nie zgadzają, rozmieszczenie pinów się zgadza (proste)
• Pakiety się zgadzają, rozmieszczenie pinów się nie zgadza (trudne)
• Pakiety się nie zgadzają, rozmieszczenie pinów się nie zgadza (trudne)

Pierwszy przypadek jest bardzo prosty: via może być umieszczona za każdą parą padów, a ścieżki mogą być trasowane bezpośrednio między padami przez vie.

Zazwyczaj polecam używanie powłoki miedzianej po obu stronach, aby zapewnić pozostałe połączenia z masą i ekranowanie, chyba że istnieje jakiś powód, aby tego nie robić. Upewnij się, że połączysz powłoki górne i dolne za pomocą kilku via łączących.

W innym przypadku, gdy wyprowadzenia i/lub obudowy nie pasują, trudno jest uogólnić strategię trasowania. W niektórych przypadkach, po prostu będzie zbyt wiele przecięć, aby utrzymać płytę na dwóch warstwach, szczególnie jeśli przetłumaczone komponenty mają wysoką liczbę pinów. Miej to na uwadze i upewnij się, że uzyskałeś ważny układ warstw dla swojej płyty nośnej, jeśli potrzebujesz więcej niż dwie warstwy.

Weryfikacja w 3D

Po zaprojektowaniu i sfinalizowaniu płyty nośnej, dobrym pomysłem jest wyeksportowanie płyty nośnej do pliku STEP, aby można było zweryfikować jej obszar umieszczenia. Plik STEP można następnie zaimportować do modelu 3D płyty i umieścić w docelowym obszarze, aby zweryfikować umieszczenie. Celem tutaj jest sprawdzenie obszaru wokół płyty nośnej, aby upewnić się, że nie ma kolizji z innymi komponentami. Dodatkowo, jeśli istnieje ograniczenie osi z, płyta nośna wraz z modelem komponentów górnych może być zweryfikowana względem modelu obudowy.

Gdy potrzebujesz szybko stworzyć i zweryfikować mechaniczne umiejscowienie płytki PCB pod układ scalony, użyj narzędzi CAD 2D i 3D w Altium Designer®. Kiedy zakończysz projektowanie i będziesz chciał przekazać pliki swojemu producentowi, platforma Altium 365™ ułatwia współpracę i udostępnianie projektów.

Dopiero zaczynamy odkrywać możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.