Магистерская диссертация

Создание и применение библиотеки элементной базы в маршруте проектирования модулей из

состава вычислительных комплексов

Суриков А. В. 418 гр. ФРТК

Научный руководитель

к.т.н. Бычков И.Н.

Введение в процесс разработки печатной платы

1. Разработка функциональной схемы2. Создание принципиальной

электрической схемы Описание состава радиоэлементов, участвующих в проекте,

задание электрических связей между контактами этих радиоэлементов. Схемный редактор использует схемную (символьную) библиотеку.

3. Проектирование топологии печатных проводников платы

Осуществляется переход к технологическому образу проекта. Компоненты размещаются на плате, выполняется трассировка соединений. Проектировщик использует технологические библиотечные элементы

4. Подготовка производства печатной платы Электрический и технологический контроль печатной платы,

контроль за идентичностью электрических соединений на электрической схеме и на печатной плате. Закупка необходимых компонентов.

Печатная плата MB3S2, тема “Экскурсовод” (до пайки компонентов)

Подходы к организации и ведению библиотеки

Каждый разработчик составляет отдельную библиотеку элементов

Гибкость в отношении к конкретному проекту Разработчик может делать электрические модели компонентов удобными и привычными для себя.

Центральная библиотека элементов Однообразие представления электрической схемы Стандартизация топологии печатных плат Унификация элементной базы Минимизация ошибок Ускорение производственного цикла. Обеспечение возможности одновременной работы над проектом Централизованный контроль над закупками элементов и их заменой.

Разработка и поддержка библиотеки элементной базы

Создание центральной библиотеки Определение компонентов, составляющих основу элементной базы. Разработка удобной структуры центральной библиотеки. Внесение элементов.

Поддержка центральной библиотеки Внесение элементов для новых проектов. Корректировка набора компонентов, выбранных в функциональных

схемах, исключение дублирующих компонентов. Помощь в выборе элементной базы. Создание и внесение элементов. Внесение компонент в список разрешенных к применению

министерством обороны, ведение закупок.

Удаление неактуальных компонентов. Небольшой размер элементной базы.

Устранение ошибок, найденных на этапе проверки дизайна ПП, либо во время отладки опытных образцов модулей.

Поддержка разработки модулей с использованием центральной библиотеки

Изучение всех используемых схемотехнических решений.

Определение принципиально новых решений.

Контроль модификаций ранее использованных решений.

Предварительный анализ доступности впервые используемых электронных компонентов.

Контроль стоимости закупок компонентов с учётом бюджета текущего проекта и возможности использования в будущих разработках.

Поиск наиболее эффективных компонентов для реализации новых схемотехнических решений

Этапы создания компонента библиотеки

Широкая автоматизация. Соответствие мировым стандартам физического дизайна печатных плат.

Спецификация элемента

используемой элементной базы

Создание электрического

символа

Создание посадочного места

Обеспечение поддержки

различных классов сложности ПП

Задание правил переназначения

сигналов

Объединение, внесение дополнительной

информации, автоматическая

верификация

Проектирование символов компонентовс использованием Pin Box Manager

Спецификация элемента

используемой элементной базы

Pin Box Manager

Визуализация, группировка, сортировка

выводов и их размещение на символах

Система для работы с библиотекой

элементов

Информация о корпусе, характеристики блоков ввода/вывода

графическое представление символа

таблица переназначений сигналов

Шаблоны проектов

правила графического представления

Этап проектирования посадочных мест

Использование САПР для проектирования посадочных мест компонентов, имеющих стандартные корпуса.

Для большинства стандартных корпусов, таких так BGA, SIOC, TSSOP, QPF, TO, CHIP, посадочные спроектированы с помощью САПР PCB Libraries LP, соответствующей стандарту IPC 7351A

Создание посадочных мест в соответствии с мировыми промышленными стандартами. Контактные площадки Шелкография Assembly Outline Placement Outline.

Результаты работы

Создана центральная библиотека элементов

Элементная база на основе центральной библиотеки элементов используется в большинстве текущих проектов по разработке ПП

С применением библиотеки изготовлены модули в рамках ОКР “Кубик-ку” и “Новичок-ЦОС”

Малое количество выявленных ошибок

Эффективно решаются вопросы закупок компонентов, их замены; поддерживается малый объём элементной базы

Дальнейшее развитие Переход к полностью

бессвинцовой элементной базе С 2006 года вступила в силу директива ЕС,

ограничивающая применение опасных веществ в коммерческой электронике (ROHS)

Недостатки бессвинцовых покрытий: Самопроизвольные образования (усы) Трещины и разломы при ударах или тряске. Несовместимость со свинцовой

технологией.

Проблема снятия компонентов с производства

Продукты имеют длинные циклы проектирования и жизни.

Компоненты, выбранные на начальном этапе проектирования, ко времени сдачи проекта могут быть уже сняты с производства