Elektroniikkakerho Elko Eagle / Piirilevysuunnittelukurssi 13.10.2008 Perttu Piironen, perttu.piironen@iki.fi
Kurssin sisältö 1 Yleisesti piirilevysuunnittelusta 1.1Piirilevysuunnittelun päävaiheet 1.2 Piirilevysuunnittelu Ääriviiva Piirtokerrokset Komponenttisijoittelu Piirilevyn merkinnät Tarkistukset ja postprosessointi
Kurssin sisältö 2. Eagle 2.1 Library 2.2 Schematic 2.3 Layout 2.4 CAM Processor
1 Yleisesti piirilevynsuunnittelusta 1.1 Piirilevysuunnittelun päävaiheet 1. Piirilevygeometrian ja kiinnitysreikien ym. mekaniikan määrittely 2. Komponenttisijoittelu 3. Reititys 4. Dokumentointimerkinnät 5. Postprosessointi 6. Arkistointi
1.2 Piirilevysuunnittelu Piirilevygeometria - Ääriviiva Ääriviivalla osoitetaan se osa työalueesta, jonka sisällä komponentit ovat Ääriviiva tulee piirtää siten että piirilevy mahtuu koteloon! Ohjelmistot käyttävät ääriviivaa mm. sijoittelurutiineissa ja pinta-alan laskemiseksi raportteihin
1.2 Piirilevysuunnittelu Piirilevygeometria - Ääriviiva Suuri merkitys sillä on myös piirilevyvalmistajalle, joka tekee jyrsinreitin piirilevyn irroittamiseksi paneelista Käytännössä irroitus tehdään useimmiten 1 tai 2mm jyrsinterällä viivan keskilinjaa tai ulkoreunaa pitkin Jos sisäkulmia, niihin jää 1mm pyöristyssäde, joka kannattaa aina muistaa piirtää ääriviivaan, jollei nimenomaan tarvitse vaikeasti tehtäviä (=kalliita) teräviä sisäkulmia Myös V-scoring ohut V-mallinen terä, leveys n. 1mm, leikkaa piirilevylaminaattiin uran lähes keskelle asti molemmin puolin, jolloin levyt voidaan napsauttaa irti paneelista kuten suklaapalat levystä. Huom, vain suorat urat mahdollisia!
1.2 Piirilevysuunnittelu Komponenttisijoittelu 1. Ensin ne joiden sijainti on määrätty: Liittimet, kiinnitysreiät, painikkeet, näytöt, yms. 2. Edellisiin välittömästi liittyvät komponentit suurijännitteiset osat suurivirtaiset osat 3. Loput komponentit toiminnallisina ryhminä Järjestä komponentit toiminnallisiin ryhmiin ja mieti niiden keskinäinen paras sijoittelu Ne ryhmät vierekkäin joiden välillä kulkee paljon signaaleja
1.2 Piirilevysuunnittelu Komponenttisijoittelu Kevennykset (Thermal Relief) Kuparikerrosten määrän vaikutus suunnitteluu Yksi/kaksikerroksinen vai monikerroksinen Monikerroksisessa käyttöjännitetasot Yksi/kaksikerroksisessa käyttösähkötkin vedoin IC:iden suotokondensaattorit (Bypass Capacitor) Mahdollisimman lähelle käyttöjännitepinnejä Tarjotaan suuritaajuuksisille häiriöille ohituskaista piirin ohi (käykää BL50A0200 EMC)
1.2 Piirilevysuunnittelu Reititys 1. Suurivirtaiset ja -jännitteiset 2. Apujännitteet 3. Signaalit Toiminnallisten ryhmien väliset vedot samassa nipussa Paluujohtimet/virran paluureitti! Suurinopeuksiset signaalit kulkevat sieltä missä on pienin induktanssi Dokumentointimerkinnät Yleensä komponenttien tunnisteet ja asennustiedot, ei arvoja tai tyyppejä Pois pädeiltä
1.2 Piirilevysuunnittelu Postprosessointi Riippuen tuotantotavasta Maskin tulostus syövytys kerholla Gerberien teko jyrsintää tai kaupallista tuotantoa varten Arkistointi Versionhallinta Varmuuskopiointi
1.2 Piirilevysuunnittelu Top-3 mokat 1. Virhe / virheitä skemassa 2. Komponenttien footprinteissä virheitä 3. DRC tekemättä (Design Rule Check)
1.2 Piirilevysuunnittelu Suunnittelusäännöt Tee itsellesi järkevät suunnittelusäännöt kutakin piirilevyprosessia varten Yleisimpiä virheitä: Liian kapeat vedot yleensä 24mils=0.6mm jo hyvä Liian väljä levy koko käytettävissä olevaa suunnittelualaa ei ole pakko käyttää Ei kuparikaatoja maakaato vähintään toiselle puolelle
2 EAGLE = Easily Applicable Graphical Layout Editor http://www.cadsoft.de http://www.cadsoft.com Ei-kaupalliseen käyttöön on rajoitettu ilmaisversio 100x80mm piirilevykoko Vain yksi piirikaaviosivu käytettävissä Schematic piirikaavion suunnittelumoduuli Layout piirilevyn layoutsuunnittelumoduuli Library komponenttikirjastot (Autorouter)
2 EAGLE Piirtokerrokset Eaglessa Kuparikerrokset Top & Bottom (free) Pädit Pads: läpijuotettavien komponenttien pädit Läpiviennit Vias Porauskerrokset Drills & Holes (plated/non-plated) Merkintäkerrokset xvalues, xnames, xplace: arvot, nimet, paikat Juotteenestopinnoitteen avaukset xstop Tinapastakerrokset xcream Lisäksi mm. Asennusohjekerros, viimeistelykerros, yms.
2.1 EAGLE - Schematic Info Display Move Mirror Group Cut Delete Pinswap Name Työkalut Show Mark Kopiointi Kääntö Muutos Liimaa Lisää komponentti Gateswap Value
2.1 EAGLE - Schematic Työkalut Smash Split Line Circle Rectangle Bus Junction ERC Miter Invoke Text Arc Polygon Net Label
2.2 EAGLE - Layout Info Display Move Mirror Group Cut Delete Pinswap Name Smash Työkalut Show Mark Copy Rotate Change Paste Add Replace Value Miter
2.2 EAGLE - Layout Työkalut Split Route Line Circle Rectangle Via Hole Ratsnest ERC Errors Optimize Ripup Text Arc Polygon Signal Autorouter DRC
2.3 Eagle - Oman komponentin luonti 1. Symbol Piirikaaviossa näkyvä komponenttia kuvaava symboli Käytä valmiita kopioimalla tai piirrä käyttäen standardinmukaisia merkintöjä (IEC 617 / ANSI Y32) 2. Package (Footprint) Mikäli olemassa valmiiksi, kopioi kyseinen footprintti kirjastoosi Muussa tapauksessa piirrä itse valmistajan datan perusteella Käytännössä aina joutuu piirtämään jonkun komponentin...
2.3 Eagle - Oman komponentin luonti 3. Device Yhdistää symbolin ja footprintin Lisää symboli ja footprint, linkitä footprintin pädit symbolin pinneihin Tarvittaessa määrää komponentin nimen prefiksi Kirjoita lyhyt kuvaus komponentista helppoa tunnistamista varten Linkki datalehteen on hyvä lisä kuvaukseen 4. TARKISTA!
Lähteet 1. PADS Piirilevynsuunnitteluopas II, Hannu Tikkanen, DS-Design Systems Oy, ISBN 95291-6642-7, Gummerus, Jyväskylä 2004 2. EAGLE 4.1 Manual, Cadsoft Computer Inc., 2004