Проектирование печатных плат

В предыдущей статье мы рассмотрели, какие материалы используются для изготовления односторонних, двусторонних и многослойных печатных плат, какие структуры МПП возможны и какие бывают конструктивные особенности.В данной публикации мы поговорим о том, как избежать искажений цифрового сигнала, связанных с его передачей по проводнику на печатной плате. Несмотря на то, что это в первую очередь задача для инженера-схемотехника, разработчик печатной платы тоже зачастую повинен в проблемах с передачей сигналов по плате, наводками и перекрестными искажениями.

В этой части статьи мы обсудим, какие бывают варианты согласования высокочастотных сигналов на печатной плате. Как мы уже говорили в предыдущей статье, согласование сигналов крайне необходимо практически в любой современной цифровой схеме. � решение этой проблемы возлагается не только на разработчика схемы, но и на конструктора печатной платы. �менно от него зависит, насколько грамотно будут решены все вопросы согласования линий передачи.

Рано или поздно любой инженер-разработчик многослойных печатных плат (МПП) сталкивается с необходимостью применения несквозных переходных отверстий. Это может быть связано с увеличением плотности монтажа, использованием BGA с маленьким шагом выводов, необходимостью иметь переходное отверстие в SMT-площадке, невозможностью организовать площадки для переходных отверстий на обратной стороне платы или с другими факторами.

В процессе изготовления печатных плат для защиты проводящего рисунка на плату наносится паяльный резист (или, иначе говоря, паяльная маска). Обычно она имеет зеленый цвет, хотя есть возможность выбрать красный, синий, черный, белый, а также указать глянцевый или матовый вариант. По методу нанесения маски делятся на сухие (пленочные) и жидкие (отверждаемые высокой температурой).

В статье приведено сравнение результатов СВЧ моделирования двух микрополосковых антенн, выполненных с помощью пяти предназначенных для этих целей широко распространенных коммерческих программных продуктов и одного научного пакета собственной разработки. Авторы приложили максимум усилий, чтобы гарантировать наиболее оптимальное использование настроек и возможностей каждой программы для выявления различий в полученных результатах. Данное исследование подчеркивает необходимость понимания принципов трехмерного моделирования электромагнитных (EM) полей и демонстрирует свойственные методам недостатки. Кроме того, предложены некоторые рекомендации, которые могут упростить начальный выбор EDA-продуктов для электромагнитного моделирования.

В статье рассматривается ряд общих проблем, возникающих при проектировании LTCC (технология низкотемпературной керамики) устройств. Большое внимание уделяется выбору правильной методики моделирования как отдельных элементов, так и законченных LTCC-модулей.

Всем компаниям необходимо расти год от года, чтобы удовлетворить интересы инвесторов и обеспечить себе перспективы на будущее. Необходимость приобретения специализированного СВЧ-измерительного оборудования, а также постоянная нехватка квалифицированных кадров создают дополнительные трудности для компаний, занятых в сфере проектирования средств связи. В результате для достижения поставленных целей инженеры таких быстро растущих компаний вынуждены испытывать на себе возрастающие нагрузки, сталкиваться с непривычной работой, а также необходимостью использовать незнакомые компоненты.

В предыдущей статье мы рассмотрели типовые варианты исполнения глухих и скрытых отверстий на многослойной печатной плате. Применение таких отверстий позволяет выполнить разводку довольно насыщенных печатных плат. Однако встречаются ситуации, когда этого недостаточно — например, для многослойных печатных плат малого размера с крайне высокой плотностью SMT-компонентов на обеих сторонах печатной платы или при использовании микросхем BGA c шагом 0,8, 0,65, 0,5 мм и менее.

Проектирование электронной аппаратуры с учетом физических моделей деградации позволяет предусмотреть выбор надежностно-ориентированных проектных решений. Долговременный опыт проектирования, испытаний аппаратуры, предназначенной для экстремальных условий эксплуатации, позволил выявить механизмы типичных отказов, на основе которых можно осуществлять осознанный выбор конструктивных и технологических решений, ориентированный на обеспечение требуемого уровня надежности с учетом дестабилизирующих факторов внешних воздействий.

Компания Hдusermann закончила разработку технологии HSMtec для реализации высоких токов на печатных платах. Данная технология готова для использования в серийном производстве. По сравнению с применяемыми до сих пор другими технологиями она обладает многими преимуществами относительно производственных затрат, экологичности производства и занимаемой площади печатной платы. Решения для отвода тепла могут быть также осуществлены на ограниченной площади.

В ходе квалификации бессвинцовой технологии были проведены многочисленные эксперименты с паяльными пастами SnAgCu с различными вариантами состава элементов. В основном были использованы стандартные методы тестирования качеств обработки паяльных паст и аспектов надежности паяных соединений для различных применений. В данной статье представлены результаты этих обширных исследований относительно качеств и параметров обработки при нанесении и оплавлении паяльных паст. С помощью статистического плана испытаний стало возможным определить оптимальные параметры и их границы при нанесении пасты и процессе пайки печатных плат. Также было проведено сравнение различных паст и анализ характерных признаков дефектов.

В этой статье мы расскажем о крайне интересной возможности реализации конструкторских решений — о гибко-жестких печатных платах. В целом для российского рынка этот продукт является новым и незнакомым. Крайне мало предприятий освоили или только начинают осваивать эту технологию. При этом за рубежом гибко-жесткие печатные платы применяются повсеместно — от бытовой электроники и мобильных телефонов до систем коммуникации корабля, самолета или космического аппарата.

Компанией Hдusermann закончена разработка технологии HSMtec для реализации высоких токов на печатных платах. Данная технология готова для использования в серийном производстве. По сравнению с применяемыми до сих пор другими технологиями она обладает многими преимуществами относительно производственных затрат, экологичности производства и занимаемой площади печатной платы. Решения для отвода тепла могут быть также осуществлены на ограниченной площади.

В статье описана новая вычислительная технология, позволяющая автоматизировать процесс анализа паразитных связей в топологиях высокочастотных кристаллов и печатных плат.

В предыдущем номере EDA Expert мы уже коснулись вопроса проектирования LTCC-устройств. Рассмотренный ранее пакет Microwave Office фирмы AWR более ориентирован на проектирование СВЧ-модулей, так как предлагает уникальный набор функций электродинамического моделирования многослойных структур. В этой статье будет рассмотрен специализированный продукт HYDE немецкой компании Durst CAD/Consulting GmbH, предназначенный для проектирования топологий гибридных и LTCC-устройств.

Осенью 2008 года один из ведущих производителей программного обеспечения для электротехнического проектирования, датская компания PC|SCHEMATIC отпраздновала свое тридцатилетие. Одновременно отметил свой 60-летний юбилей бессменный руководитель и основатель компании Ове Ларсен (Ove Larsen).

Компания Zuken является ведущим производителем программного обеспечения для проектирования печатных плат. Нельзя сказать, что прошедший 2008 год был для нее легким, но можно с уверенностью утверждать, что компания не только не потеряла лидирующих позиций, но и сделала ряд очень важных шагов в направлении совершенствования своих продуктов.

В 2008 году компания Mician совместно с корпорацией MDA (MacDonald, Dettwiler and Associates Corp.) по заказу Европейского космического центра исследований и технологий (ESA/ESTEC) выполнила разработку специального программного обеспечения, предназначенного для синтеза рупорных антенн различного типа. Несмотря на то, что коммерческая версия этого продукта в настоящий момент недоступна, информация о нем может быть интересна широкому кругу специалистов.

В предыдущей статье мы рассказали о преимуществах, которые дает разработчику применение гибких и гибко-жестких печатных плат, и описали основные варианты их применения. Теперь давайте разберемся, из каких материалов такие печатные платы выполнены, каковы наиболее типовые конструкции, а также какие моменты следует учитывать разработчику при их проектировании.

Один из основных принципов успешности бизнеса — это минимальное время, которое затрачено от момента возникновения идеи до создания готового продукта. То, что принято называть временем выхода на рынок, или “Time-to-market”. Во многом оно зависит от эффективности отдела разработки, от того, насколько полноценно загружен каждый сотрудник, насколько четко осуществляется взаимодействие между ними.

Мы продолжаем разговор об этапах проектирования печатной платы. Ранее было рассказано, как именовать электронные компоненты и на что обращать внимание при создании библиотеки посадочных мест, или символов. В этот раз мы рассмотрим следующий этап — так называемую «механику», то есть механическую часть проектирования печатной платы.

В предыдущих главах мы рассмотрели общие положения проектирования, взаимосвязь между инженером-схемотехником и разработчиком печатной платы. Автор рассказал о принципах построения библиотеки компонентов и определении механических параметров печатной платы при помощи САПР Allegro фирмы Cadence. В этот раз мы поговорим о размещении компонентов на печатной платы (то есть о так называемой «компоновке»).

При правильных настройках метод планарного электромагнитного моделирования в закрытом объеме (экранированный) может быть применен для анализа антенн. � хотя этот метод не может решить абсолютно все задачи анализа антенн, что доступно методу, работающему в неограниченном объеме (неэкранированному), он демонстрирует высокую ошибкоустойчивость. Это свойство позволяет однозначно идентифицировать, квалифицировать и затем устранить источники ошибок моделирования. Оно также дает возможность использовать группы идеально калиброванных внутренних портов, уникальных для экранированных методов EM-анализа. Все это позволяет разработать новые эффективные методологии проектирования и реализовать новую функцию экстракции компактных моделей, что фактически означает возможность синтеза EM-структур на схемотехническом уровне. В статье приводится описание этих методологий с реальными примерами.

РџСЂРё разработке РњРџРџ, содержащей РјРЅРѕРіРѕ одинаковых «РєР°РЅР°Р»РѕРІ» или «РјРѕРґСѓР»РµР№ памяти», можно ускорить процесс проектирования, если PCB-редактор позволяет автоматически определить схемотехническую похожесть этих фрагментов Рё, соответственно, «СЂР°Р·РјРЅРѕР¶Р°РµС‚» единожды сделанное РЅР° печатной плате размещение Рё трассировку РѕРґРЅРѕРіРѕ такого фрагмента. Особенно полезным может стать такое свойство, как дальнейшее «РѕС‚слеживание» изменений РІРѕ фрагменте-образце.

Описанный метод очистки гальваностоков с использованием ферроферригидрозоля дает возможность не только вернуть очищенную воду в водооборот предприятия, но и утилизировать ценные вещества с целью их безвредного захоронения или для использования в керамическом производстве.

Эта глава цикла посвящена методологии формирования рисунка маркировки на печатной плате (Silk Screen), а также построению чертежей для автоматической ее сборки. Описание процессов относится к интерфейсу САПР Cadence Allegro, но изложенные приемы можно с успехом применять и в других современных САПР.

�нженер-электронщик, имеющий дело с цифровыми и цифро-аналоговыми платами с высокой частотой сигналов, вынужден одновременно решать проблемы по нескольким направлениям: обеспечение контроля целостности сигналов; электромагнитная совместимость; распределение питания в схеме. Современный дизайн высокоскоростных печатных плат требует совмещения многих данных и эффективного управления ими в процессе разработки, что, в свою очередь, ведет к повышению качества разработки и сокращению времени выполнения проекта (time to market). Как следствие, системы управления данными стали одним из главных инструментов в разработке печатных плат.

Проект gEDA показывает, что созданный усилиями сообщества пакет САПР, распространяемый в виде исходных кодов бесплатно, может составить конкуренцию коммерческим аналогам. Статья знакомит читателя с некоторыми возможностями gEDA и дает сведения, необходимые для быстрого начала работы.

В предыдущей части мы научились создавать группы сигналов и определять для них законы по расстоянию между объектами [1].

В современных условиях, когда время выхода продукта на рынок (time to market) является одним из основных факторов успеха предприятия, возможность редактора печатных плат по увеличению скорости выполнения проектов становится очень важным свойством САПР печатных плат, используемой на предприятии.

В конце мая 2011 г. в Москве прошел очередной семинар компании PCB Technology, на котором рассматривались практические аспекты разработки и изготовления современных гибко-жестких печатных плат (ГЖПП). Комплекс сведений, полученных слушателями семинара, поможет грамотно и технологично спроектировать самые сложные платы и избежать потерь времени и денег на всем жизненном цикле изделия.

Сколько СЏ РЅРё прошу СЃРІРѕРёС… студентов показать РјРЅРµ пошаговую последовательность проектирования печатных узлов Рё плат, столько РѕРЅРё жалуются, что ничего нужного РЅРµ находят РЅРё РІ Р�нтернете, РЅРё РІ журналах. Действительно, профессиональные проектировщики электроники, наверное, считают это настолько простым Рё очевидным, что опубликовать статью РЅР° эту тему РѕРЅРё считают для себя чем-то малозначимым Рё потому ненужным. Самый успешный Рё интересный популяризатор процессов проектирования электроники Рђ. Р�. Акулин РЅР° СЃРІРѕРёС… семинарах так углубился РІ сложные проблемы проектирования, что возвращаться Рє началам ему уже РЅРµ резон. Поэтому РјРЅРµ захотелось вернуться Рє первым шагам РІ процессе проектирования печатных плат для начинающих работать РІ этой области творчества. Этому способствовал выпуск двухтомного справочника Рљ. Р¤. РљСѓРјР±Р·Р° «РџРµС‡Р°С‚ные платы», РіРґРµ глава 14, написанная профессором Ли Р’. Ричи (Lee W. Ritchey), посвящена именно процессу проектирования печатных плат.

В условиях современного предприятия, осуществляющего проектно-конструкторскую деятельность с применением САПР, особенно остро стоит проблема совместимости версий программного обеспечения и файлов проектов. В случае если одни подразделения работают в одной САПР, а другие — в иной, возникают сложности при переходе от одного файла проекта к другому либо от одной САПР к другой. Если предприятие занято производством работ по субподряду, то может возникнуть ситуация, требующая быстрого переноса файлов проекта в другой формат данных, применяемый в САПР этого предприятия.
   Отдельного рассмотрения заслуживает схема взаимодействия между конструкторами Рё технологами, РєРѕРіРґР° РЅР° печатную плату необходимо поместить трехмерный объект. Рассмотрим общую схему переноса файлов библиотек Рё РёС… дополнения РЅР° примере импорта библиотек РІ РЎРђРџР  Altium Designer.

Увеличение плотности монтажа компонентов на коммутационных платах приводит к повышению выделяемой удельной тепловой мощности. Необходимо обеспечивать эффективный отвод тепла для увеличения срока службы электронных приборов, поэтому в настоящее время появляются новые конструкторские решения и способы охлаждения. Одним из эффективных решений является использование в качестве коммутационного основания теплопроводящих подложек, изготавливаемых по технологии ALOX.

В статье рассматривается процесс создания штыревых и заказных контактных площадок, контактных площадок поверхностного монтажа, стеков контактных площадок, символов сверления, а также библиотечных компонентов при помощи редакторов Padstack Editor и Part Editor системы проектирования Expedition Enterprise.

Р’ статье предложен метод проектирования геометрии печатных плат (контур печатной платы, границы трассировки, области запрета трассировки Рё размещения), который заключается РІ разработке сложных контуров РІ программной среде Corel Draw Рё дальнейшей РёС… передаче РІ редактор топологии печатных плат. Corel Draw является графическим редактором, однако РІ нем есть возможность экспортировать данные РІ формат .dxf. Р’ СЃРІРѕСЋ очередь функцию импорта файлов РІ формате .dxf поддерживают практически РІСЃРµ современные редакторы топологии печатных плат. Corel Draw предназначен для рисования сложнейших векторных СЂРёСЃСѓРЅРєРѕРІ, Р° значит, создать РІ нем сложный контур печатной платы РЅРµ составит труда.

Р’ современном РјРёСЂРµ РІСЃРµ острее становится проблема формирования электромагнитной обстановки, обеспечивающей нормальное функционирование радиоэлектронной аппаратуры (Р Р­Рђ) Рё экологическую безопасность. Создание такой обстановки Рё поддержание электромагнитной безопасности объектов может осуществляться различными способами. Наиболее эффективным РёР· РЅРёС… сегодня является экранирование электромагнитных волн многослойными защитными экранами.

В высокопроизводительных электронных модулях с экранами от внешних электромагнитных полей возникает проблема отвода тепла от теплонагруженных микросхем. Предложен вариант отвода тепла с помощью контактных муфт и теплорассеивающих пластин. Моделированием получены численные значения температур основных теплонагруженных элементов и тепловые поля в электронных модулях.

Для большинства разрабатываемых многослойных печатных плат характерно наличие внутренних полностью или частично металлизированных слоев, используемых, как правило, для подводки питания, и отдельных областей металлизации на сигнальных слоях, в основном применяемых для экранирования. В статье рассмотрены возможности редактора PADS Layout системы Mentor Graphics PADS 9.5 по работе с областями металлизации.