В началото на новия дизайн по -голямата част от времето беше отделено за проектиране на вериги и избор на компоненти, както и PCB схемата на оформление и окабеляване често не се разглежда цялостно поради липса на опит. Неспазването на достатъчно време и усилия за оформлението на печатната платка и фазата на маршрутизиране на дизайна може да доведе до проблеми на етапа на производство или функционални дефекти, когато дизайнът се прехвърля от цифровата област към физическата реалност. И така, какъв е ключът към проектирането на платка, която е автентична както на хартия, така и във физическа форма? Нека разгледаме петте най -добри насоки за проектиране на печатни платки, които да знаете, когато проектирате производима, функционална печатна платка.

1 – Фина настройка на компонентното оформление

Фазата на поставяне на компоненти в процеса на подреждане на печатни платки е едновременно наука и изкуство, изискващи стратегическо разглеждане на основните компоненти, налични на дъската. Въпреки че този процес може да бъде предизвикателство, начинът, по който поставяте електрониката, ще определи колко лесно е да се произведе вашата дъска и доколко тя отговаря на вашите първоначални дизайнерски изисквания.

Въпреки че съществува общ ред за разположение на компоненти, като последователно поставяне на съединители, монтажни компоненти на печатни платки, силови вериги, прецизни вериги, критични вериги и т.н., има и някои специфични насоки, които трябва да имате предвид, включително:

Ориентация-Гарантирането, че подобни компоненти са разположени в една и съща посока, ще помогне за постигане на ефективен и безгрешен процес на заваряване.

Поставяне – Избягвайте поставянето на по -малки компоненти зад по -големи компоненти, където те могат да бъдат засегнати от запояване на по -големи компоненти.

Организация-Препоръчва се всички компоненти за повърхностно монтиране (SMT) да се поставят от една и съща страна на дъската, а всички компоненти през отвора (TH) да се поставят върху дъската, за да се сведат до минимум стъпките на сглобяване.

Една последна насока за проектиране на печатни платки-когато се използват компоненти със смесена технология (компоненти с отвор и повърхностен монтаж), производителят може да изисква допълнителни процеси за сглобяване на платката, което ще допринесе за общите ви разходи.

Добра ориентация на компонента на чипа (вляво) и лоша ориентация на компонента на чипа (вдясно)

Добро разположение на компонентите (вляво) и лошо разположение на компоненти (вдясно)

№ 2 – Правилно поставяне на захранване, заземяване и сигнално окабеляване

След като поставите компонентите, можете да поставите захранването, заземяването и сигналното окабеляване, за да сте сигурни, че вашият сигнал има чист, безпроблемен път. На този етап от процеса на оформление имайте предвид следните насоки:

Намерете слоевете на захранването и равнината на заземяване

Винаги се препоръчва захранването и слоевете заземяване да се поставят вътре в платката, докато са симетрични и центрирани. Това помага да се предотврати огъването на вашата платка, което също има значение, ако компонентите ви са разположени правилно. За захранване на интегралната схема се препоръчва да се използва общ канал за всяко захранване, да се осигури стабилна и стабилна ширина на окабеляване и да се избягват връзките за захранване на веригата Дейзи от устройство към устройство.

Сигналните кабели са свързани чрез кабели

След това свържете сигналната линия според дизайна в схематичната диаграма. Препоръчва се винаги да се вземе възможно най -краткият път и директен път между компонентите. Ако вашите компоненти трябва да бъдат разположени хоризонтално без отклонение, се препоръчва основно да свържете компонентите на дъската хоризонтално, където излизат от проводника, и след това вертикално да ги окабелите, след като излязат от проводника. Това ще задържи компонента в хоризонтално положение, докато спойката мигрира по време на заваряването. Както е показано в горната половина на фигурата по -долу. Сигналното окабеляване, показано в долната част на фигурата, може да причини отклонение на компонента, тъй като спойката тече по време на заваряване.

Препоръчително окабеляване (стрелките показват посоката на потока на спойката)

Непрепоръчително окабеляване (стрелките показват посоката на потока на спойката)

Определете ширината на мрежата

Вашият дизайн може да изисква различни мрежи, които ще носят различни токове, което ще определи необходимата ширина на мрежата. Като се има предвид това основно изискване, се препоръчва да се осигурят ширини от 0.010 инча (10 мили) за нискотокови аналогови и цифрови сигнали. Когато линейният ви ток надвишава 0.3 ампера, той трябва да бъде разширен. Ето безплатен калкулатор на ширината на линията, за да улесните процеса на преобразуване.

Номер три. – Ефективна карантина

Вероятно сте изпитали как големи скокове на напрежение и ток в захранващите вериги могат да повлияят на вашите вериги за управление на ток с ниско напрежение. За да сведете до минимум подобни проблеми, следвайте следните указания:

Изолация – Уверете се, че всеки източник на захранване е отделен от източника на захранване и източника на управление. Ако трябва да ги свържете заедно в печатната платка, уверете се, че е възможно най -близо до края на пътя на захранването.

Разположение – Ако сте поставили заземяваща равнина в средния слой, не забравяйте да поставите малка импедансна пътека, за да намалите риска от смущения в захранващата верига и да защитите контролния си сигнал. Същите указания могат да се следват, за да се запазят цифровите и аналоговите ви разделени.

Свързване – За да намалите капацитивната връзка поради поставянето на големи равнини на земята и окабеляване над и под тях, опитайте се да пресечете симулацията на земята само чрез аналогови сигнални линии.

Примери за изолация на компоненти (цифрова и аналогова)

No.4 – Решете проблема с топлината

Имали ли сте някога влошаване на производителността на веригата или дори повреда на платката поради проблеми с топлината? Тъй като не се взема предвид разсейването на топлина, много дизайнери са имали много проблеми. Ето някои насоки, които трябва да имате предвид, за да решите проблемите с разсейването на топлина:

Идентифицирайте обезпокоителни компоненти

Първата стъпка е да започнете да мислите кои компоненти ще разсейват най -много топлина от дъската. Това може да стане, като първо се намери нивото на „термично съпротивление“ в информационния лист на компонента и след това се следват предложените насоки за прехвърляне на генерираната топлина. Разбира се, можете да добавите радиатори и охлаждащи вентилатори, за да поддържате компонентите охладени, и не забравяйте да държите критичните компоненти далеч от източници на висока топлина.

Добавете подложки за горещ въздух

Добавянето на подложки с горещ въздух е много полезно за произведените платки, те са от съществено значение за компоненти с високо съдържание на мед и приложения за запояване на вълни на многослойни платки. Поради трудностите при поддържане на температурата на процеса, винаги се препоръчва използването на подложки с горещ въздух върху компонентите през отворите, за да се улесни максимално опростяването на процеса на заваряване чрез забавяне на скоростта на разсейване на топлината в щифтовете на компонентите.

Като общо правило, винаги свързвайте всеки отвор или отвор, свързан към земята или захранващата равнина с помощта на подложка за горещ въздух. В допълнение към подложките с горещ въздух, можете също да добавите разкъсвания на мястото на свързващата линия на подложката, за да осигурите допълнителна опора от медно фолио/метал. Това ще помогне за намаляване на механичното и термично напрежение.

Типична връзка с подложка за горещ въздух

Наука за горещ въздух:

Много инженери, отговарящи за Process или SMT във фабрика, често се сблъскват със спонтанна електрическа енергия, като дефекти на електрическата платка, като спонтанно изпразване, обезводняване или студено намокряне. Без значение как да промените условията на процеса или температурата на заваръчната пещ за повторно нагряване, как да регулирате, има определена част от калай, която не може да бъде заварена. Какво по дяволите става тук?

Отделно от проблема с окисляването на компонентите и печатните платки, разследвайте неговото връщане, след като много голяма част от съществуващите лоши заварки всъщност идват от липсващата схема на окабеляване на печатната платка (оформление) и един от най -често срещаните е върху компонентите на някои заваръчни крачета, свързани с меден лист с голяма площ, тези компоненти след повторно запояване, заваръчни заваръчни крака, Някои ръчно заварени компоненти също могат да причинят проблеми с фалшиво заваряване или облицовка поради подобни ситуации, а някои дори не успяват да заварят компонентите поради твърде дълго нагряване.

Общите печатни платки в дизайна на веригата често трябва да поставят голяма площ от медно фолио като захранване (Vcc, Vdd или Vss) и заземяване (GND, Ground). Тези големи площи от медно фолио обикновено са директно свързани към някои управляващи вериги (ICS) и щифтове на електронни компоненти.

За съжаление, ако искаме да загреем тези големи площи от медно фолио до температурата на топене на калай, обикновено отнема повече време от отделните подложки (загряването е по -бавно), а разсейването на топлината е по -бързо. Когато единият край на такова голямо окабеляване от медно фолио е свързан към малки компоненти като малко съпротивление и малък капацитет, а другият край не е, лесно е да се заварят проблеми поради несъответствието на топенето на калай и времето за втвърдяване; Ако температурната крива на повторно заваряване не се регулира добре и времето за предварително загряване е недостатъчно, краката на запояване на тези компоненти, свързани в голямо медно фолио, лесно могат да причинят проблема с виртуалното заваряване, тъй като те не могат да достигнат температурата на топящия се калай.

По време на ръчно запояване спойките на компонентите, свързани към големи медни фолиа, ще се разсеят твърде бързо, за да завършат в рамките на необходимото време. Най -честите дефекти са запояване и виртуално запояване, където спойката е заварена само към щифта на компонента и не е свързана с подложката на платката. От външния вид цялата спойка ще образува топка; Нещо повече, операторът, за да заварява заваръчните крачета върху платката и постоянно да повишава температурата на поялника или да се загрява твърде дълго, така че компонентите да надвишават температурата на топлоустойчивост и да се повредят, без да го знаят. Както е показано на фигурата по -долу.

Тъй като знаем проблемната точка, можем да разрешим проблема. Като цяло се нуждаем от така наречения дизайн на подложка с терморелеф, за да разрешим проблема със заваряването, причинен от заваръчните крачета на големи свързващи елементи от медно фолио. Както е показано на фигурата по -долу, окабеляването вляво не използва подложка за горещ въздух, докато окабеляването вдясно е свързало връзката с горещ въздух. Може да се види, че има само няколко малки линии в контактната зона между подложката и голямо медно фолио, което може значително да ограничи загубата на температура върху подложката и да постигне по -добър ефект на заваряване.

№ 5 – Проверете работата си

Лесно е да се почувствате претоварени в края на дизайнерски проект, когато разбърквате и надувате всички парчета заедно. Следователно, двойната и тройната проверка на вашите усилия за проектиране на този етап може да означава разликата между успеха на производството и провала.

За да завършите процеса на контрол на качеството, винаги препоръчваме да започнете с електрическа проверка на правилата (ERC) и проверка на правилата за проектиране (DRC), за да се уверите, че вашият дизайн напълно отговаря на всички правила и ограничения. И с двете системи можете лесно да проверите ширините на хлабините, ширините на линиите, общите производствени настройки, изискванията за висока скорост и късите съединения.

Когато вашият ERC и DRC дават резултати без грешки, се препоръчва да проверите окабеляването на всеки сигнал, от схематично към печатна платка, по една сигнална линия наведнъж, за да се уверите, че не пропускате никаква информация. Също така, използвайте възможностите за сондиране и маскиране на вашия инструмент за проектиране, за да сте сигурни, че материалът за оформление на вашата печатна платка съответства на вашата схема.