КТОП теория
.pdf
Сопрягаемые размеры контура ПП должны иметь предельные отклонения по 12 квалитету* ГОСТ 25347 – 82. Несопрягаемые размеры контура ПП должны иметь предельные отклонения по 14 квалитету ГОСТ 25347 – 82.
Толщина ПП определяется толщиной исходного материала и выбирается в зависимости от используемой элементной базы и действующих механических нагрузок. Предпочтительными значениями номинальных толщин ОПП и ДПП являются 0,8; 1,0; 1,5; 2,0 мм. Допуск на толщину ПП в поставке устанавливают по соответствующим стандартам или ТУ на исходный материал (ГОСТ 23751 – 79). Допуск на суммарную толщину ПП в зоне печатных контактов устанавливают в зависимости от требований на соединитель.
*Квалитет - (от лат . qualitas - качество), характеристика точности изготовления изделия (детали), определяющая значения допусков.
Порядок конструкторского проектирования
ППвключает:
1.Ввод графического описания схемы ЭЗ(элементов замены), выполненного на этапе функционального (схемотехнического) проектирования или составление текстового описания электрических связей по схеме.
2.Контроль описания и исправление ошибок.
3.Проверка наличия технологических образов элементов в библиотеке, требуемых по перечню элементов схемы. В случае отсутствия необходимых элементов в библиотеке создание технологического образа этих элементов по справочнику и ввод их в библиотеку.
4.Формирование монтажного пространства по базовому чертежу, включая запрещенные зоны.
5.Размещение микросхем и радиоэлементов.
6.Трассировка печатного монтажа с выдачей статистики результатов трассировки.
7.Отображение изображения проводящих слоев ПП на мониторе или вывод на плоттер.
8.При наличии не разведенных проводников доразводка печатного монтажа в интерактивном режиме.
9.Контроль печатного монтажа на соответствие с схемы ЭЗ(элементов замены).
10.Вывод программ для управления технологическим оборудованием на носитель.
11.Документирование спроектированной ПП (сборочный чертеж, рабочий чертеж для изготовления основания платы и чертежи слоев ПП).
8.2. Конструкторские и технологические требования к размещению элементов ПП и к трассировке печатных проводников
Задача размещения. Исходными данными для этой задачи являются: принципиальная электрическая схема конструируемого блока (узла), полученная по результатам схемной компоновки; форма и геометрические размеры элементов и монтажного пространства; мощность и сила тока и т. п.
В процессе решения задачи необходимо определить оптимальное расположение элементов схемы в заданном монтажном пространстве с учетом конструктивных и технологических требований и ограничений.
Основные показатели задачи размещения: суммарная длина всех монтажных соединений; число электрически длинных проводников, максимально допустимые наводки и отражения сигналов в цепях связи элементов; планарность или минимальное число переходов из слоя в слой и другие характеристики печатного монтажа; концентрация тепла и теплоотвод в монтажном пространстве.
Проверить выполнение большинства из этих требований можно только после проведения трассировки соединений, однако совместное решение задач трассировки и размещения трудно формализуется и работа в этом направлении продолжается. В настоящее время применяют критерии оценки качества размещения, косвенно учитывающие эти требования.
Главная цель задачи размещения – облегчение следующей за ней трассировки. Если связи между элементами осуществляются проводным, то наилучшим критерием оптимальности размещения будет суммарная взвешенная длина соединений. Для печатного монтажа, помимо суммарной длины соединений, имеет большое значение взаимное положение соединений и число пересечений, что учитывается дополнительным критерием числа наиболее длинных соединений или критерием суммарной длины кратчайших деревьев, которые можно построить по схеме соединений при данном размещении.
Ограничения для задачи размещения связаны с конкретными конструктивно-технологическими особенностями узла и составляющих его элементов, а также с требованиями помехоустойчивости и теплообмена в конструкции. Например, ограничения на максимальную длину проводников, наличия определенных разъемов, положение которых в монтажном пространстве фиксировано; наличием современного оборудования для выпуска фотошаблонов высокой точности, технологий для изготовления печатного монтажа и оснований плат.
Формализация задач размещения
Рассмотрим эту процедуру на простейшем примере, когда элементы одинаковы, а монтажное пространство регулярно. Размещению подлежат микросхемы.
Поставим в соответствие схеме взвешенный мультиграф G = (X, A), который характеризуется матрицей смежности А = [a i j] n x n , где n
– число элементов, а i, j – число
соединений между элементами (микросхемами) х i и х j .
y |
d (x0, xi) |
d (xi, xs) |
|
|
xi |
x0 |
|
xs |
|
|
|
|
|
d (xs, xj) |
|
|
x |
|
d (x0, xj) |
d (xi, xj) |
|
Рис. 3.6 Модель ПП в виде полного орграфа Gr = (P, U) |
|
Разобьем площадь ПП в координатах XY на m областей (позиций) для размещения микросхем (рис.3.6), m>n. Поставим в соответствие ПП граф G r
= (P, U), множество вершин которого соответствует центрам посадочных областей, а множество ребер в евклидовой геометрии связям между элементами или в ортогональной геометрии – связям между вершинами по координатной решетке. Граф G r характеризуется матрицей расстояний D =
[ d i j ], где d i j – расстояние между позициями i и j в соответствии с выбранной метрикой.
Введем матрицу инциденций, называемую иногда матрицей назначений, которая характеризует результат решения задачи размещения: В = [bi j] n x m , где bi j =1, если элемент x i находится в
позиции pj , и bi j = 0 в противном случае.
Внешнему разъему соответствует вершина x0 , размещенная в
фиксированной позиции на плате. На рис. 3.6 (см. лекцию 3) показано взаимное положение выбранных микросхем и положение разъема, где видно, что суммарную длину соединений между xi и уj можно оценить
величиной аi j d (xi , yj), где d (xi , yj) – расстояние между выбранными
вершинами. Тогда суммарная взвешенная длина соединений при произвольном размещении элементов с учетом симметричности матрицы смежностей будет
F(B) = 0,5 å å a ij d (xi, xj ). i=1 j=1
Задача размещения состоит в минимизации функционала F при варьируемой матрице B и ограничениях
nn
å b ij = å b =1; b0k = 1, i=1 j=1
где к– номер позиции, соответствующий разъему.
В такой постановке эта задача известна как задача квадратичного назначения, для которой время решения точными методами растет экспоненциально. Для задач практической сложности, как правило, применяют приближенные методы.
Можно выделить три основные группы приближенных алгоритмов решения задач размещения: 1) последовательные; 2) итерационные; 3) непрерывно – дискретные.
Последовательные алгоритмы. В этих алгоритмах исходное множество элементов размещают на плате за определенное число шагов, меньшее n, так как обычно перед началом размещения часть элементов и разъемы получают фиксированные позиции. На каждом шаге выбирается очередной не размещенный модуль xi и
устанавливается в незанятую позицию рl . В дальнейшем элемент не
перемещается.
Правила выбора элемента и правила его установки определяют конкретные алгоритмы. В простейшем случае выбор элемента основан
на оценке числа связей элемента хi c размещенными (из множества Xp)
и не размещенными (из множества Хн) элементами: F(xi) = å aij − å aij .
xj Î Xp xj Î Xн
Из всех возможных элементов выбирается тот, у которого значение функционала максимально. В более сложных случаях функционал F учитывает параметры электрических цепей, связывающих элементы, тогда схема соединений элементов представляется двудольным графом. При наличии нескольких элементов с одинаковым значением F применяют правила для уточнения выбора: опережающий просмотр, вычисление вторичной функции или произвольный выбор.
Простейшее правило установки основано на оценке суммарной длины частичных соединений элемента хi с уже размещенными
элементами из подмножества Хр : F(pl) = å aij d (xi , xj ).
xj ÎXp
Выбирается та позиция рl, для которой значение F(pl)
минимально. В более сложных оценках этой величины учитывают параметры электрических цепей. К последовательным методам относятся методы связывания пар, расширения ядра, обратного размещения.