Na početku novog dizajna, većinu vremena trošili su na projektiranje kruga i odabir komponenti, a PCB raspored i faza ožičenja često se nisu razmatrali sveobuhvatno zbog nedostatka iskustva. Neusmjeravanje dovoljno vremena i truda u rasporedu PCB -a i fazi usmjeravanja dizajna može rezultirati problemima u fazi proizvodnje ili funkcionalnim nedostacima pri prelasku dizajna iz digitalne domene u fizičku stvarnost. Dakle, koji je ključ za dizajniranje ploče koja je autentična i na papiru iu fizičkom obliku? Istražimo pet najboljih smjernica za dizajn PCB -a koje treba znati prilikom projektiranja proizvodnog, funkcionalnog PCB -a.

1 – Fino podesite izgled komponente

Faza postavljanja komponenti procesa postavljanja PCB -a je i nauka i umjetnost, koja zahtijeva strateško razmatranje primarnih komponenti dostupnih na ploči. Iako ovaj proces može biti izazovan, način na koji postavljate elektroniku odredit će koliko je lako proizvesti vašu ploču i koliko dobro ispunjava vaše izvorne zahtjeve dizajna.

Iako postoji opći opći redoslijed postavljanja komponenti, kao što je uzastopno postavljanje konektora, komponenti za montažu na PCB, strujna kola, precizna kola, kritična kola itd., Postoje i neke posebne smjernice koje treba imati na umu, uključujući:

Orijentacija-Osiguravanje da su slične komponente postavljene u istom smjeru pomoći će u postizanju efikasnog procesa zavarivanja bez grešaka.

Postavljanje – Izbjegavajte postavljanje manjih komponenti iza većih komponenti na koje može utjecati lemljenje većih komponenti.

Organizacija-Preporučuje se da se sve komponente za površinsko montiranje (SMT) postave na istu stranu ploče, a sve komponente kroz rupe (TH) na vrh ploče kako bi se smanjili koraci montaže.

Jedna posljednja smjernica za dizajn PCB-a-kada se koriste komponente mješovite tehnologije (komponente kroz otvor i komponente za površinsko montiranje), proizvođač može zahtijevati dodatne procese za sastavljanje ploče, što će povećati vaše ukupne troškove.

Dobra orijentacija komponente čipa (lijevo) i loša orijentacija komponente čipa (desno)

Dobar položaj komponenti (lijevo) i loš položaj komponenti (desno)

Br. 2 – Pravilno postavljanje napajanja, uzemljenja i signalnog ožičenja

Nakon postavljanja komponenti, tada možete postaviti napajanje, uzemljenje i signalno ožičenje kako biste osigurali da vaš signal ima čistu stazu bez problema. U ovoj fazi procesa izgleda imajte na umu sljedeće smjernice:

Pronađite slojeve napajanja i ravnine uzemljenja

Uvijek se preporučuje da se slojevi za napajanje i ravninu uzemljenja smjeste unutar ploče, dok su simetrični i centrirani. To pomaže u sprječavanju savijanja ploče, što je također važno ako su vaše komponente pravilno postavljene. Za napajanje IC-a, preporučuje se korištenje zajedničkog kanala za svako napajanje, osiguravanje čvrste i stabilne širine ožičenja i izbjegavanje povezivanja lančanog napajanja između uređaja.

Signalni kablovi su povezani kablovima

Zatim spojite signalni vod prema nacrtu u shematskom dijagramu. Preporučuje se da uvijek idete najkraćim mogućim putem i direktnim putem između komponenti. Ako vaše komponente moraju biti postavljene vodoravno bez pristranosti, preporučuje se da u osnovi ožičite komponente ploče vodoravno tamo gdje izlaze iz žice, a zatim ih okomito ožičite nakon što izađu iz žice. To će komponentu držati u vodoravnom položaju dok lemljenje migrira tijekom zavarivanja. Kao što je prikazano u gornjoj polovici donje slike. Signalno ožičenje prikazano u donjem dijelu slike može uzrokovati otklon komponente dok lem teče tijekom zavarivanja.

Preporučeno ožičenje (strelice pokazuju smjer strujanja lemljenja)

Ne preporučeno ožičenje (strelice označavaju smjer strujanja lemljenja)

Odredite širinu mreže

Vaš dizajn može zahtijevati različite mreže koje će nositi različite struje, što će odrediti potrebnu širinu mreže. Uzimajući u obzir ovaj osnovni zahtjev, preporučuje se pružanje širine od 0.010 “(10mil) za niskostrujne analogne i digitalne signale. Kada vaša mrežna struja prelazi 0.3 ampera, treba je proširiti. Evo besplatnog kalkulatora širine linije koji olakšava proces pretvorbe.

Broj tri. – Efikasan karantin

Vjerojatno ste iskusili kako veliki skokovi napona i struje u krugovima napajanja mogu ometati vaša niskonaponska strujna kola. Da biste smanjili takve smetnje, slijedite sljedeće smjernice:

Izolacija – Pobrinite se da svaki izvor napajanja bude odvojen od izvora napajanja i izvora upravljanja. Ako ih morate spojiti zajedno na tiskanu ploču, provjerite je li što je moguće bliže kraju puta napajanja.

Raspored – Ako ste postavili ravninu uzemljenja u srednji sloj, obavezno postavite malu putanju impedancije kako biste smanjili rizik od bilo kakvih smetnji u strujnom krugu i zaštitili svoj upravljački signal. Iste smjernice se mogu slijediti kako bi vaš digitalni i analogni bio odvojeni.

Spojnica – Da biste smanjili kapacitivnu spregu zbog postavljanja velikih ravnina uzemljenja i ožičenja iznad i ispod njih, pokušajte ukrstiti simulirano tlo samo kroz analogne signalne vodove.

Primjeri izolacije komponenti (digitalni i analogni)

Br.4 – Riješite problem topline

Jeste li ikada imali problema sa smanjenjem performansi kruga ili čak oštećenja ploče zbog problema s toplinom? Budući da se ne uzima u obzir rasipanje topline, bilo je mnogo problema koji su mučili mnoge dizajnere. Evo nekoliko smjernica koje treba imati na umu kako biste lakše riješili probleme s rasipanjem topline:

Identificirajte problematične komponente

Prvi korak je početi razmišljati o tome koje će komponente odvoditi najviše topline s ploče. To se može učiniti tako što ćete prvo pronaći “toplinski otpor” u podatkovnom listu komponente, a zatim slijediti predložene smjernice za prijenos proizvedene topline. Naravno, možete dodati radijatore i ventilatore za hlađenje kako bi komponente bile hladne, i zapamtite da kritične komponente držite podalje od izvora velike topline.

Dodajte jastučiće za topli vazduh

Dodavanje jastučića za topli zrak vrlo je korisno za proizvodne ploče, bitno je za komponente s visokim udjelom bakra i aplikacije za talasno lemljenje na višeslojnim pločama. Zbog poteškoća u održavanju procesne temperature, uvijek se preporučuje korištenje jastučića s vrućim zrakom na komponentama kroz rupe kako bi se postupak zavarivanja učinio što jednostavnijim usporavanjem brzine rasipanja topline na iglama komponenti.

Kao opće pravilo, uvijek spojite bilo koju prolaznu rupu ili rupu povezanu na tlo ili ravninu napajanja pomoću jastučića za vrući zrak. Osim jastučića s toplim zrakom, možete dodati i kapljice suza na mjestu priključnog voda jastučića kako biste osigurali dodatnu potporu od bakrene folije/metala. To će pomoći u smanjenju mehaničkog i toplinskog naprezanja.

Tipičan spoj jastučića za topli zrak

Nauka o toplim vazdušnim jastučićima:

Mnogi inženjeri zaduženi za Process ili SMT u tvornici često nailaze na spontanu električnu energiju, poput defekata na električnoj ploči, poput spontanog pražnjenja, odvlaživanja ili hladnog vlaženja. Bez obzira na to kako promijeniti uvjete procesa ili temperaturu peći za zavarivanje kako prilagoditi, postoji određeni dio kositra koji se ne može zavariti. Šta se dođavola ovde događa?

Osim problema oksidacije komponenti i ploča, istražite njegovo vraćanje nakon što vrlo veliki dio postojećih kvarova zavarivanja zapravo dolazi iz nedostatka dizajna ožičenja (rasporeda) pločica, a jedan od najčešćih je na komponentama određene noge za zavarivanje povezane s bakrenim limom velike površine, te komponente nakon reflow lemljenja za zavarivanje, Neke ručno zavarene komponente također mogu uzrokovati lažne probleme zavarivanja ili oblaganja zbog sličnih situacija, a neke čak ne uspijevaju zavariti komponente zbog predugog zagrijavanja.

Općenito, PCB u dizajnu kola često mora položiti veliku površinu bakrene folije kao izvor napajanja (Vcc, Vdd ili Vss) i uzemljenje (GND, Ground). Ove velike površine bakrene folije obično su izravno povezane s nekim upravljačkim krugovima (ICS) i pinovima elektroničkih komponenti.

Nažalost, ako želimo zagrijati ove velike površine bakrene folije na temperaturu taljenja kositra, obično je potrebno više vremena nego pojedinim jastučićima (zagrijavanje je sporije), a rasipanje topline je brže. Kada je jedan kraj tako velikog ožičenja od bakrene folije povezan s malim komponentama, poput malog otpora i malog kapaciteta, a drugi kraj nije, lako je doći do problema sa zavarivanjem zbog nedosljednosti taljenja lima i vremena skrućivanja; Ako temperaturna krivulja ponovnog zavarivanja nije dobro podešena, a vrijeme predgrijavanja nedovoljno, lemne noge ovih komponenata spojenih u veliku bakrenu foliju lako mogu uzrokovati problem virtualnog zavarivanja jer ne mogu doseći temperaturu taljenja kositra.

Tokom ručnog lemljenja, lemljeni spojevi komponenti spojenih na velike bakrene folije će se rasipati prebrzo da bi se završili u potrebnom roku. Najčešći nedostaci su lemljenje i virtualno lemljenje, pri čemu je lemljenje zavareno samo na pin komponente i nije spojeno na podlogu ploče. Po izgledu će cijeli lemni spoj formirati kuglu; Štaviše, operater radi zavarivanja nožica za zavarivanje na ploči i konstantno povećava temperaturu lemilice ili predugo zagrijavanje, tako da komponente prelaze temperaturu otpornosti na toplinu i oštećuju se, a da to i ne znaju. Kao što je prikazano na donjoj slici.

Budući da znamo problematičnu točku, možemo riješiti problem. Općenito, za rješavanje problema zavarivanja uzrokovanog zavarenim nogama velikih spojnih elemenata od bakrene folije potreban nam je takozvani Thermal Relief jastučić. Kao što je prikazano na donjoj slici, ožičenje s lijeve strane ne koristi jastučić za topli zrak, dok ožičenje s desne strane ima priključak jastučića za topli zrak. Može se vidjeti da postoji samo nekoliko malih linija u dodirnom području između podloge i velike bakrene folije, što može uvelike ograničiti gubitak temperature na podlozi i postići bolji učinak zavarivanja.

Br. 5 – provjerite svoj rad

Lako je osjećati se preopterećenim na kraju dizajnerskog projekta kada gutate i skupljate sve dijelove zajedno. Stoga dvostruko i trostruko provjeravanje vašeg dizajnerskog napora u ovoj fazi može značiti razliku između uspjeha proizvodnje i neuspjeha.

Da biste lakše dovršili proces kontrole kvalitete, uvijek preporučujemo da započnete s električnom provjerom pravila (ERC) i provjerom pravila dizajna (DRC) kako biste provjerili da li vaš dizajn u potpunosti zadovoljava sva pravila i ograničenja. S oba sistema možete jednostavno provjeriti širine zazora, širine linija, uobičajene proizvodne postavke, zahtjeve velike brzine i kratke spojeve.

Kada vaši ERC i DRC daju rezultate bez grešaka, preporučuje se da provjerite ožičenje svakog signala, od shematskog do PCB-a, jednu po jednu signalnu liniju kako biste bili sigurni da vam ne nedostaju nikakve informacije. Također, koristite mogućnosti sondiranja i maskiranja vašeg alata za dizajn kako biste bili sigurni da vaš materijal za postavljanje PCB -a odgovara vašoj shemi.