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FlowCAD EDA-Software Vertriebs GmbH

Beta LAYOUT GmbH

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

Eurocircuits GmbH

Miniaturisierung erfordert meist eine optimierte Integration von Leiterplatten in mechanische Gehäuse. Die bisherigen Formate (DXF und IDF) zum Austausch von eCAD- und mCAD-Daten haben Limitierungen. Deshalb hat sich das ProStep-Konsortium, bestehend aus vielen EDA- und mCAD-Herstellern und -Anwendern aus verschiedenen Branchen, auf die Definition eines geeigneten Standards EDMD (.ifx) geeinigt. Die Leiterplatten-Entwicklungssoftware Allegro PCB Designer unterstützt dieses Datenformat zum inkrementellen und dokumentierten Datenaustausch.

Back Drilling: Wenn Signale mit hohen Frequenzen in einem PCB übertragen werden, dann wirken unbeschaltete Leitungsstücke (Stubs) wie Antennen und verursachen SI- und EMV-Probleme. Dies tritt etwa auf, wenn ein Signal an einer Durchkontaktierung (Via 1 bis 8) nur von Lage 2 auf Lage 3 wechselt. Dann bleibt von 3 bis 8 ein unbenutztes Stück Via in der Leiterplatte. Mit der Funktion Backdrill werden regelkonforme und optimierte Fertigungsanweisungen erzeugt, wo und wie tief mit einem Bohrer dieses Reststück entfernt wird. Backdrilling wird typisch ab Taktraten ab 3 GBit/s eingesetzt.

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Paket-Optionen für den Allegro PCB Designer

Mit der High-Speed-Option wird der Constraint Manager um viele elektrische Designregeln und deren Online-Prüfung im PCB Editor erweitert. Abgebildet sind hier alle Regeln, die zum Design moderner Highspeed-Schnittstellen wie DDR2, DDR3, DDR4, PCI Express und USB 3.0 erforderlich sind.

Eine typische Regel ist zum Beispiel die dynamische Phasenkontrolle, bei der ein angegebener Phasenversatz bei differentiellen Paaren durch bumps in der kürzeren Leitung des differentiellen Paares innerhalb eines definierten Bereiches ausgeglichen werden muss. Die Regelverletzung des dynamischen Phasenausgleichs wird als farblich gekennzeichneter Zahlenwert im Constraint Manager und als DRC-Verletzung im PCB Editor in Echtzeit angezeigt.

PCB Miniaturization Option: Die fortschreitende Miniaturisierung erfordert auch ein dichteres Zusammenrücken von Durchkontaktierungen. HDI-Leiterplatten erlauben ein sehr dichtes Platzieren von Anschlussflächen zueinander, die sich ggf. sogar überlappen dürfen. Die Grenzen legt jeweils der Leiterplattenfertiger fest. In der Option PCB Miniaturization wird auch das Platz sparende Stapeln von Vias unterstützt. Unter Beachtung der Fertigungsschritte des Lagenaufbaus können damit Platz sparende Kombinationen von Blind und Buried Vias vorgeschlagen werden, um von einer Lage auf eine andere zu wechseln. HDI-Regeln werden vermehrt in impedanzkontrollierten Designs mit schnellen Anstiegszeiten verwendet.

Miniaturisierung durch Embedded Components

Embedded oder auch vergrabene (buried) Bauteile haben gleich mehrere Vorteile. Dabei werden die Leiterplatten in verschiedenen Einzelschritten erstellt, Bauteile aufgebracht und die innen bestückten Lagengruppen anschließend miteinander zu der endgültigen Leiterplatte verpresst. Herkömmliche PCB-Layout-Software kann keine Bauteile in den Innenlagen platzieren und alle erforderlichen Designregel für Embedded Components überprüfen.

In der Miniaturization-Option sind alle für das Design dieser Technologie wichtigen Design-Regeln integriert. So können Bauteile nicht nur auf den bisherigen äußeren Lötseiten platziert werden. Die Platzierung erfolgt auf Innenlagen, die zuvor für diese Art der Bauteilanordnung freigegeben wurden. Es wird auch definiert, ob die Innenlage von oben oder unten, gemäß der Fertigungsschritte, zu bestücken ist. Die Abstände zu den Kupferelementen benachbarter Lagen werden geprüft und bei Unterschreitungen ein Design-Fehler angezeigt. Auch werden beim Platzieren eines Bauteils, rund um dessen Abmessungen, Sicherheits- und Verbotszonen sowie Aussparungen automatisch erzeugt.

Welche Komponenten eignen sich für heutige Herstellverfahren, um in Leiterplatten integriert zu werden? Bei passiven Bauteilen können große Wertebereiche eingesetzt werden (Widerstände von 10 Ω bis zu 10 MΩ und Kondensatoren mit Kapazitäten bis 100 nF). Bei den passiven Bauformen sind 0402 und 0201 mit einer Bauelementhöhe von 100 bis 300 µm möglich. Bei aktiven Bauteilen, wie Dioden und ICs, werden ultradünne Chips ohne Gehäuse (bare-die) mit einer Höhe von 100 bis 150 µm und bis zu einer Anzahl von 50 Anschlüssen verarbeitet.

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64-Bit-Technologie fördert Produktivität und neue Ideen

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