Dans le paysage actuel de la conception, c'est au concepteur qu'il revient d'être le maître de l'agencement de la carte, tout comme l'ingénieur est le maître du circuit. L'une des façons pour un concepteur de cartes de démontrer sa maîtrise est de mettre en œuvre des techniques de placement et de routage de qualité, glanées en lisant et en comprenant les fiches techniques et les notes d'application du fabricant.
L'évolution du rôle du designer
Dans le passé, les concepteurs utilisaient les fiches techniques pour obtenir des informations sur les portes et l'encombrement, sans plus, et lisaient rarement les notes d'application. Ils comptaient sur les ingénieurs pour expliquer les composants et/ou les circuits et pour attirer l'attention sur les points critiques en matière de placement ou de routage.
Mais aujourd'hui, le rôle du concepteur est plus important en raison de la complexité croissante des signaux, des structures des couches, de l'évolution des matériaux des cartes et d'une série de problèmes de fabrication. Les concepteurs doivent savoir comment les signaux peuvent réagir sur une carte particulière et comment les contrôler. Ils doivent comprendre comment une question apparemment insignifiante peut affecter d'autres questions de conception sur la carte - autant d'éléments que l'ingénieur en circuits imprimés peut ne pas connaître ou comprendre parfaitement.
L'évolution de l'information sur les fabricants
Les informations fournies par les fabricants évoluent tout comme les besoins des concepteurs. On trouve aujourd'hui des informations qui n'étaient pas nécessaires ou qui n'étaient pas disponibles il y a seulement quelques années. Ces informations comprennent le temps de montée et de descente du signal, les informations sur la source et la charge des broches, l'impédance en électricité, la mesure en ohms du degré de résistance d'un circuit électrique au flux de courant électrique lorsqu'une tension est appliquée à ses bornes, les questions, les conseils de placement, les questions relatives à la directive RoHS, les informations sur l'assemblage, et bien plus encore.
Connaître le temps de montée et de descente des composants est beaucoup plus critique aujourd'hui parce que les temps de signal sont beaucoup plus rapides et qu'il faut beaucoup plus de connaissances et d'efforts de conception pour acheminer les signaux correctement. Nous ne pouvons pas compter sur la vitesse d'horloge pour nous dire ce que nous devons savoir. Dans n'importe quel cours de conception à grande vitesse, on explique pourquoi le contrôle est nécessaire, même sur une carte à faible vitesse d'horloge. Malheureusement, ces informations ne figurent pas toujours dans les fiches techniques ou les notes d'application du fabricant, alors qu'il s'agirait du premier endroit où les chercher.
L'importance de l'affectation des broches et du routage des signaux
Comment un concepteur peut-il placer des composants s'il ne sait pas quel composant peut être à l'origine d'un signal ? Comment peut-il router une carte s'il ne sait pas si le signal nécessite des techniques de routage critiques ou des talons ?
Les stubs sont utilisés à diverses fins. Par exemple, un stub peut être installé dans une machine cliente et son homologue dans un serveur, les deux devant résoudre un protocole, une procédure à distance ou un contrôle de longueur sur leur carte particulière. L'affectation des broches figurant sur les fiches techniques doit être incorporée dans les parties de la bibliothèque et définie comme source ou charge (sortie ou entrée) tout en définissant la fonction d'un signal comme un bus, une horloge, une validation, une lecture/écriture, etc.
Cela permet d'accéder aux informations nécessaires pendant les processus de mise en page et d'ECO. Les cartes "lentes" pardonnent mieux les mauvaises techniques de placement et de routage, mais comme toutes les pièces fabriquées sont de plus en plus rapides, il est bon de concevoir les cartes en tenant compte de ces considérations, même si elles ne sont pas pertinentes aujourd'hui, car toutes les réparations ultérieures de la carte utiliseront invariablement des pièces plus rapides.
Spécifications d'impédance et adaptation de la longueur des bus
Les fiches techniques des fabricants indiquent parfois les spécifications d'impédance nécessaires pour un bus ou des signaux. Ces informations sont extrêmement importantes pour l'intégrité des signaux et doivent être suivies et incorporées dans la conception de la carte aussi étroitement que possible. La méthode utilisée pour obtenir cette impédance est moins importante que le respect de cette exigence.
Ainsi, si les informations du fabricant spécifient une largeur de trace, une épaisseur, un espacement, etc. particuliers, il convient de déterminer si ces exigences peuvent être mises en œuvre sur la carte. Souvent, ce n'est pas le cas, et le concepteur devra calculer comment respecter l'impédance requise en utilisant d'autres méthodes.
Des informations sur la correspondance des longueurs de bus peuvent également être incluses dans les notes d'application. Le décalage de longueur admissible (ou la différence de temps d'arrivée entre les signaux) est déterminé par la partie réceptrice du bus et est généralement compris entre 20 et 60 psec, ce qui équivaut à environ 0,100 à 0,300 pouce.
Une fois de plus, les informations figurant sur la fiche technique doivent être soigneusement examinées pour en vérifier l'exactitude si elles indiquent une tolérance arbitrairement élevée de +/- 0,050 pouce. Les concepteurs doivent préférer les informations exprimées en temps plutôt qu'en longueur, car les signaux voyagent plus vite sur les couches extérieures de la carte que sur les couches intérieures.
Considérations relatives au placement et à l'acheminement
Le placement et le routage des pièces sur la base des seules informations fournies par le fabricant suscitent une certaine controverse, mais méritent d'être pris en considération. Même si ces informations ne tiennent pas compte de tous les problèmes spécifiques à une carte donnée, le concepteur doit lire et comprendre les données techniques du fabricant pour connaître les exigences de la pièce. Si les informations ne semblent pas valables pour une conception particulière, une discussion avec le concepteur du circuit, le fabricant ou les personnes chargées des essais et des réparations peut s'avérer nécessaire.
Intégrer les nouveaux enjeux de la fabrication
Le concepteur doit également intégrer les nouvelles questions de fabrication, y compris les informations relatives à la conformité RoHS, dans la disposition des pièces et de la carte. Ces questions peuvent inclure, sans s'y limiter, le type ou la taille du masque de soudure requis, le type de pâte à braser ou l'épaisseur du pochoir, la pression de la raclette, la taille et la forme de l'ouverture de la pâte, les spécifications du pochoir en escalier, les informations relatives au nettoyage, les cycles thermiques et les informations relatives au soudage à la vague et à la refusion.
Conclusion
Les concepteurs doivent lire et apprendre à intégrer les données techniques et les exigences de conception qui les accompagnent pour devenir les maîtres de la mise en page de cartes dont on a besoin aujourd'hui. Qu'une nouvelle conception soit complexe, largement ouverte, lente ou rapide, l'intégrité du signal et les interférences électromagnétiques (RFI) provenant des puces et autres dispositifs électroniques. Les limites autorisées sont régies par la FCC. (et donc les performances de la carte) peuvent être affectées par la façon dont les composants sont placés et les traces acheminées. Il est essentiel que le concepteur comprenne les informations fournies par le fabricant et qu'il incorpore toutes les données applicables dans l'agencement de sa carte.
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