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Altium Designer Projects Pi.MX8 项目 - 板布局第3部分欢迎来到Pi.MX8开源计算机模块项目的新一期！在这个系列中，我们将深入探讨基于NXP的i.MX8M plus处理器的系统模块的设计和测试。在上一次更新中，我们完成了布局准备。这包括创建阻抗配置文件，根据板材制造商的规格添加设计规则，并定义应用特殊设计规则的区域。我们还完成了LPDDR4接口的布线，但暂时没有进行长度调整。在我们开始对DRAM接口进行长度调整之前，我们将查看Pi.MX8模块上其余接口的布线。板上有很多高速和低速总线，其中一些是占用大量布线空间的宽并行总线。为了给每个接口分配足够的空间，我们将首先为模块上的每个布线层创建一个粗略的平面图。布线规划路由计划将帮助我们确定如何在可用的信号层中分配所有高速和低速接口。通过提前设置一个大致指南，我们可以确保在当前工作的层上有足够的路由空间。这也有助于我们最小化层之间的转换，并减少在路由过程中需要重做的工作量。设置布局规划有几种方法，主要取决于可用的工具。我们只需要一个基本的绘图工具，允许我们在现有图像上进行草图绘制。在这个例子中，我们将使用Inkscape。在Inkscape中，我们可以添加一个背景图像，显示组件放置和以彩色气线形式展示的未路由接口。注意，这个截图中隐藏了电源网络，因为我们将只关注将在信号层上路由的网络。在原理图中，我们在每个电源网络上放置了一个网络类指令，通过简单地在布局编辑器中启用或隐藏相关的网络类，就可以轻松识别哪些网络在平面层上被路由。对于实际的布线，我们只需在Inkscape中添加线条来代表我们想要在相应层上布线的接口。我们可以调整这些线条的宽度，以表示接口中将要布线的信号数量。线条的颜色可以从背景图像中选择，以便更容易识别正在表示的接口。由于层间转换也需要在所有层上分配空间，我们可以在每条线的末端添加一个块来详细说明层间转换。在Inkscape中使用Altium Designer截图作为背景图像进行布局规划一旦我们对每个布线层重复上述过程，我们就可以开始实际的布线过程了。顶层布线有了布线策略后，让我们开始在顶层布线接口。由于我们已经完成了顶层组件的风扇出线布线，我们可以使用所有剩余空间进行信号布线。剩下的空间不多，但我们所拥有的还是可以通过在不会干扰到内层布线的区域策略性地放置过孔来使得内层信号层的布线更加容易。这是提前规划布局的另一个好处，否则这些区域在这个阶段不会被定义。顶层对PiMX8模块的布线在顶层放置走线时，我们还应该考虑到我们需要一些空间来添加如定位点或标签等特征在顶层。激光蚀刻的数据矩阵码也可能需要一个纯铜区域或一个没有走线的区域来提供均匀的对比度，意味着这些区域不能用于布线。内层信号层布线大多数连接将放置在我们在层堆栈管理器中定义的两个内部信号层上。让我们开始布线所有高速同步接口。在我们的案例中，这些接口可能包括MIPI-CSI、MIPI-DSI和LVDS接口。这些接口都使用低压差分信号，并且都带有一个专用的时钟线和至少两条数据线。它们需要大量的布线空间，因为每条数据线的长度必须在一定的时间范围内与时钟线匹配。匹配多个差分对的长度可能需要很多空间，因为很可能接口内的一个或多个对会引入必须考虑的显著延迟。通过首先布线这些接口，我们可以确保稍后进行长度调整时有足够的空间。

Altium Designer Projects Pi. MX8 项目 - 板布局第1部分欢迎来到Pi.MX8开源计算机模块项目的第三部分！在这个系列文章中，我们将深入探讨基于NXP的i.MX8M plus处理器的系统模块的设计和测试。在上次更新中，我们查看了模块的原理图结构，并开始准备初步的元件布局。现在我们已经放置了元件，我们对设计的密度和这对层叠的要求有了一个好的了解。今天，我们将选择一个合适的层叠并开始布线第一条轨迹。定义层叠基于元件布局和一些战略因素，我们可以决定在设计中向前使用哪种PCB技术和哪种层叠。让我们首先看看元件密度：顶层元件布局初步的元件布局揭示了一个中等的整体设计密度。所有的活动元件都位于板的顶面，而底面主要包含去耦电容和其他被动电路。因此，板的底面相对空旷，为我们留下了充足的布线空间。然而，目标是为将要实施的额外功能分配这些空间，因为Pi.MX8模块旨在作为一个可以根据特定请求更新和扩展的平台。底层元件布局观察靠近板对板连接器的元件布局时，我们注意到许多元件直接放置在连接器的对面板上。如果我们决定只使用连接顶层到底层的标准通孔VIAs，那么在这些区域内我们将无法放置任何VIAs。为了打通板对板连接器上的所有引脚，并有效地布线连接器对面的活动电路，我们需要设计一种不仅仅依赖于通孔VIAs的方法。为此，我们将需要使用HDI层叠。使用HDI层叠使得在后期扩展模块功能变得更加容易，因为我们不必一定要使用通孔VIAs来连接额外的元件，因此不必过多干预已建立的布线和元件布局。对于Pi.MX8模块，我们将使用2+N+2层层叠。这是IPC-2226标准中定义的III型层叠，也是最常用的HDI层叠之一。这种类型的层叠在制造过程中使用两个连续的层压步骤，以允许微通孔VIAs连接最外层的三层。一个埋藏的VIA用于连接不是连续制造过程一部分的核心层叠。这种类型层叠中使用的预浸料和预浸料厚度取决于PCB提供商的制造能力。连续层压预浸料的选择厚度受到微VIA的纵横比限制。与机械钻孔VIAs不同，微VIAs是通过使用短脉冲激光在预浸料中打孔创建的。通常使用的VIA直径在0.08mm到0.15mm之间。适合大规模制造的纵横比通常在0.6:1 – 0.8:1范围内。薄的预浸料将确保不违反纵横比要求，同时为给定阻抗控制的走线减少走线宽度。对于只有一个参考平面的顶层或底层上的简单微带线来说，这不是问题。然而，我们必须小心第一个接地平面下面的嵌入式带状线，因为带状线上下到参考平面的短距离可能会导致某些阻抗控制接口的走线非常窄。 Pi.MX8板的最终层叠是与PCB制造商合作创建的，如下所示： Pi.MX8层叠总体而言，该模块将基于10层堆叠构建。顶层、L2层、L7层和底层将被用作信号层。L1层、L3层、L6层和L8层将被用作地平面。剩下的两层L4和L5将作为电源层。电源层是使用仅18μm厚度的薄箔构建的。我们必须密切关注这些层的IR降。电源层与相邻的地平面紧密耦合，仅有75μm的预浸料将这些层分隔开。这导致额外的平面电容，这对于在高频下提供低PDN阻抗非常有益。一旦我们完成布局，我们将通过仿真验证PDN行为。关于这个堆叠的另一个重要方面是，我们将仅使用交错的微通孔而不是堆叠的微通孔。这意味着微通孔不能直接叠放在彼此之上，而必须至少以0.35mm的中心到中心的间距错开。使用交错的通孔使得连续层的注册更加容易，这降低了一些PCB提供商的制造成本。对于使用两个以上微通孔程序的HDI堆叠，也推荐使用这种方法来增加微通孔的可靠性。使用交错微通孔的缺点是需要额外的空间来满足最小偏移要求。在管理邻近走线的返回路径时，还需要考虑地平面中创建的空隙。

Altium Designer Projects 设计阶段 - 盖子组件电子部件第二部分欢迎回到开源笔记本电脑项目系列！到目前为止，我们已经讨论了盖板电子组件的功能和部件选择，我们已经更仔细地查看了原理图捕获，并且我们已经为PCB布局设计准备了项目。在这次更新中，我们将解决网络摄像头板的PCB设计，面临一些预期的挑战；例如，处理板子整体的小尺寸因素或者打破微小的网络摄像头图像传感器。图像传感器封装让我们开始更仔细地看看网络摄像头图像传感器和匹配的脚印。图像传感器OV2740有几种封装，图像传感器通常作为裸片销售，直接粘贴或焊接在PCB上。然后使用薄金属键合线将传感器键合到板上，以打开所有必要的信号。 OV2740芯片键合到PCB上使用裸片而不是完整封装的传感器有几个原因。三个最突出的原因是成本、形状因子和光学属性。首先，让我们考虑成本：不影响光学性能的情况下封装图像传感器是一个昂贵的过程。直接将传感器芯片无封装地键合到PCB上可以节省封装成本，但带来了更高的组装/制造成本。在PCB上键合光学组件通常需要一个洁净室设置以及一个可键合的PCB表面处理。这两个选项都会增加制造成本，这就是为什么直接芯片贴装通常只适用于高体积或高度专业化的产品。选择直接芯片贴装方法的另一个好理由是为了减少整体解决方案的高度，特别是在笔记本电脑或智能手机等密集集成的摄像解决方案中，Z轴上的每一分毫米都很重要。如果图像传感器的活动芯片在板面上方升高0.5mm，则额外的高度必须通过镜头组件来补偿。这通常导致整个图像传感器和镜头堆栈的厚度增加。此外，镜头组件的安装便捷性是使用裸传感器芯片的另一个有力理由。为了获得无畸变的图像，传感器芯片必须与镜头组件轴线完全垂直。镜头组件是以PCB表面为机械参考的，该表面必须与图像传感器芯片完全平行。例如，如果图像传感器被封装为BGA组件，很难保证它与板面完全平行。这种效应需要通过镜头组件来补偿，但在直接芯片贴装方法中通常不存在这个问题。对于我们的笔记本电脑设计，由于制造成本增加，直接将传感器芯片贴装到PCB表面不是一个选项。因此，我们将使用以细间距BGA组件形式封装的OV2740。以BGA封装的OV2740图像传感器图像传感器封装印记传感器封装不是常规的BGA封装，而是一个多间距网格阵列。在我们的案例中，这意味着焊球在X轴和Y轴上有不同的间距：图像传感器的BGA印记截图显示，BGA印记在X轴上使用0.53mm的间距，在Y轴上使用0.48mm的间距。这对我们必须为电路板选择的PCB设计和制造技术有一些影响。大多数PCB提供商可以在标准工艺中制造0.1mm的走线宽度和间距。如果我们想选择标准设计规则而不为更高技术等级支付额外费用，我们只能在Y轴上打破传感器引脚： BGA元件引出由于X轴的引脚间距略大，我们可以方便地在两个焊盘之间放置一条0.1mm的走线。如果我们想要同时引出X轴的第二排，我们需要选择0.09mm的走线间距，这是大多数制造商在他们的默认设计规则下无法处理的。图像传感器有五排引脚，我们可以毫无问题地引出最外面的两排引脚。中间还有一排我们无法从顶层到达。在焊盘之间放置一个带有0.4mm焊盘和0.2mm钻孔的通孔（VIA）—大多数标准PCB设计规则的极限—不是一个选项，因为从VIA到焊盘的间距不够：带有VIA的BGA足迹此时，我们可以在PCB制造过程中使用一个额外的步骤，那就是堵塞和封顶VIA。通过使用封顶VIA，我们可以直接将VIA放置在焊盘上，而不会在PCB组装期间引起任何可靠性问题。这样，图像传感器的逃逸布线可能如下所示：

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