Na začátku nového návrhu byla většina času věnována návrhu obvodů a výběru součástek a PCB fáze rozložení a zapojení nebyla často zvažována komplexně kvůli nedostatku zkušeností. Nevěnování dostatečného času a úsilí fázi rozvržení a směrování desky plošných spojů může mít za následek problémy ve fázi výroby nebo funkční vady při přechodu návrhu z digitální domény do fyzické reality. Co je tedy klíčem k návrhu desky plošných spojů, která je autentická jak na papíře, tak ve fyzické podobě? Prozkoumejme pět nejlepších návrhů desek plošných spojů, které bychom měli vědět při navrhování vyrobitelných a funkčních desek plošných spojů.

1 – Doladěte rozložení komponent

Fáze umístění komponent procesu rozložení DPS je jak věda, tak umění, které vyžaduje strategické zvážení primárních komponent dostupných na desce. I když může být tento proces náročný, způsob umístění elektroniky určí, jak snadné je vyrobit desku a jak dobře splňuje vaše původní požadavky na design.

I když existuje obecná obecná objednávka pro umístění komponent, jako je postupné umístění konektorů, součástky pro montáž na desku plošných spojů, silové obvody, přesné obvody, kritické obvody atd., Je zde také několik konkrétních pokynů, které je třeba mít na paměti, včetně:

Orientace-Zajištění umístění podobných součástí ve stejném směru pomůže dosáhnout efektivního a bezchybného procesu svařování.

Umístění – Vyhněte se umístění menších součástek za větší součásti tam, kde by mohly být ovlivněny pájením větších součástí.

Organizace-Doporučuje se, aby všechny součásti pro povrchovou montáž (SMT) byly umístěny na stejnou stranu desky a všechny součásti s průchozím otvorem (TH) byly umístěny na desku, aby se minimalizovaly kroky montáže.

Jedna konečná příručka návrhu desek plošných spojů-při použití komponentů smíšené technologie (součásti s průchozími otvory a povrchovou montáž) může výrobce požadovat dodatečné postupy pro montáž desky, což zvýší vaše celkové náklady.

Dobrá orientace součásti čipu (vlevo) a špatná orientace součásti čipu (vpravo)

Dobré umístění komponent (vlevo) a špatné umístění komponent (vpravo)

Č. 2 – Správné umístění napájecího, uzemňovacího a signálního vedení

Po umístění součástí můžete poté umístit napájecí zdroj, uzemnění a signálové vedení, abyste zajistili, že váš signál bude mít čistou a bezproblémovou cestu. V této fázi procesu rozvržení mějte na paměti následující pokyny:

Vyhledejte vrstvy napájecího zdroje a uzemňovací roviny

Vždy se doporučuje, aby vrstvy napájecího zdroje a základní desky byly umístěny uvnitř desky, přičemž budou symetrické a vystředěné. To pomáhá zabránit ohýbání desky plošných spojů, což je také důležité, pokud jsou vaše součásti správně umístěny. Pro napájení integrovaného obvodu se doporučuje použít pro každý napájecí zdroj společný kanál, zajistit pevnou a stabilní šířku kabeláže a vyhnout se řetězovému připojení napájení zařízení k zařízení.

Signální kabely jsou propojeny kabely

Dále připojte signální vedení podle návrhu ve schematickém diagramu. Doporučuje se vždy zvolit nejkratší možnou cestu a přímou cestu mezi součástmi. Pokud je potřeba, aby vaše součásti byly umístěny vodorovně bez předpětí, doporučujeme v zásadě zapojit součásti desky vodorovně tam, kde vycházejí z drátu, a poté je svisle zapojit poté, co vyjdou z drátu. Tím se součást udrží v horizontální poloze, jak pájka migruje během svařování. Jak ukazuje horní polovina obrázku níže. Signální kabeláž zobrazená ve spodní části obrázku může způsobit vychýlení součásti při proudění pájky během svařování.

Doporučené zapojení (šipky označují směr toku pájky)

Nedoporučené zapojení (šipky označují směr toku pájky)

Definujte šířku sítě

Váš návrh může vyžadovat různé sítě, které budou přenášet různé proudy, což určí požadovanou šířku sítě. Vzhledem k tomuto základnímu požadavku se doporučuje poskytnout šířky 0.010 “(10 mil.) Pro nízkoproudé analogové a digitální signály. Když proud vaší linky překročí 0.3 ampér, měl by být rozšířen. Zde je bezplatná kalkulačka šířky čáry, která usnadňuje proces převodu.

Číslo tři. – Účinná karanténa

Pravděpodobně jste zažili, jak velké napěťové a proudové špičky v napájecích obvodech mohou rušit vaše nízkonapěťové proudové řídicí obvody. Chcete -li tyto problémy s rušením minimalizovat, postupujte podle následujících pokynů:

Izolace – Zajistěte, aby byl každý zdroj energie oddělen od zdroje napájení a zdroje ovládání. Pokud je musíte spojit dohromady na desce plošných spojů, ujistěte se, že je co nejblíže konci napájecí cesty.

Rozložení – Pokud jste do střední vrstvy umístili zemnící rovinu, umístěte malou impedanční dráhu, aby se snížilo riziko rušení napájecího obvodu a pomohlo chránit váš řídicí signál. Stejné pokyny lze dodržovat, aby byl váš digitální a analogový signál oddělený.

Spojka – Chcete -li omezit kapacitní vazbu v důsledku umístění velkých zemních rovin a kabelů nad a pod nimi, zkuste simulovat zem pouze přes analogové signálové linky.

Příklady izolace součástí (digitální a analogové)

Č. 4 – Vyřešte problém s teplem

Zažili jste někdy zhoršení výkonu obvodu nebo dokonce poškození obvodové desky kvůli problémům s teplem? Protože se nepočítá s odvodem tepla, mnoho designérů trápilo mnoho návrhářů. Zde je několik pokynů, které je třeba mít na paměti při řešení problémů s odvodem tepla:

Identifikujte problematické součásti

Prvním krokem je začít přemýšlet o tom, které komponenty budou z desky odvádět nejvíce tepla. To lze provést nejprve vyhledáním úrovně „tepelného odporu“ v datovém listu součásti a následným dodržováním doporučených pokynů pro přenos generovaného tepla. Samozřejmě můžete přidat chladiče a chladicí ventilátory, aby byly součásti chladné, a pamatujte na to, abyste kritické součásti nepřibližovali k vysokým zdrojům tepla.

Přidejte horkovzdušné podložky

Přidání horkovzdušných podložek je velmi užitečné u vyrobitelných obvodových desek, jsou zásadní pro součásti s vysokým obsahem mědi a aplikace pro pájení vlnou na vícevrstvých obvodových deskách. Vzhledem k obtížnosti udržování procesní teploty se vždy doporučuje použít horkovzdušné polštářky na průchozí součásti, aby byl proces svařování co nejjednodušší zpomalením rychlosti odvodu tepla na kolících součástí.

Obecně platí, že jakýkoli průchozí otvor nebo průchozí otvor připojený k zemi nebo silové rovině vždy připojte pomocí horkovzdušné podložky. Kromě horkovzdušných podložek můžete také přidat kapky slz v místě spojovacího vedení podložky, abyste získali další podporu z měděné fólie/kovu. To pomůže snížit mechanické a tepelné napětí.

Typické připojení horkovzdušné podložky

Věda o horkém vzduchu:

Mnoho inženýrů, kteří mají v továrně na starosti proces nebo SMT, se často setkávají se spontánní elektrickou energií, jako jsou závady na elektrické desce, jako je spontánní vyprázdnění, odmáčení nebo zvlhčení za studena. Bez ohledu na to, jak změnit podmínky procesu nebo teplotu přetavovací svařovací pece upravit, určitý podíl cínu nelze svařovat. Co se to sakra děje?

Zcela na rozdíl od problému oxidace součástek a obvodových desek prozkoumejte její návrat poté, co velmi velká část stávajícího špatného svařování skutečně pochází z toho, že chybí návrh zapojení (rozvržení) obvodové desky a jeden z nejběžnějších je na součástech určité svařovací patky spojené s měděným plechem velké plochy, tyto součásti po přetavení pájením svařovací svařovací patky, Některé ručně svařované součásti mohou také kvůli podobným situacím způsobit problémy s falešným svařováním nebo oplášťováním a některé dokonce nedokáží svařovat součásti kvůli příliš dlouhému zahřívání.

Obecná deska plošných spojů v návrhu obvodu často potřebuje položit velkou oblast měděné fólie jako napájecí zdroj (Vcc, Vdd nebo Vss) a uzemnění (GND, Ground). Tyto velké oblasti měděné fólie jsou obvykle přímo připojeny k některým řídicím obvodům (ICS) a kolíkům elektronických součástek.

Pokud chceme tyto velké oblasti měděné fólie zahřát na teplotu tání cínu, obvykle to zabere více času než jednotlivé podložky (zahřívání je pomalejší) a odvod tepla je rychlejší. Když je jeden konec tak velkého vedení měděné fólie připojen k malým součástkám, jako je malý odpor a malá kapacita, a druhý konec není, je snadné problémy se svařováním kvůli nekonzistenci tání cínu a času tuhnutí; Pokud není teplotní křivka přetaveného svařování správně nastavena a doba předehřívání je nedostatečná, mohou pájecí nožky těchto součástí spojených ve velké měděné fólii snadno způsobit problém virtuálního svařování, protože nemohou dosáhnout teploty tavného cínu.

Během ručního pájení se pájecí spoje součástí připojených k velkým měděným fóliím rozptýlí příliš rychle, než aby byly dokončeny v požadovaném čase. Nejčastějšími vadami jsou pájení a virtuální pájení, kdy je pájka přivařena pouze ke kolíku součástky a není spojena s podložkou desky plošných spojů. Ze vzhledu celý pájecí spoj vytvoří kouli; A co víc, operátor za účelem svařování svářecích nožiček na desce plošných spojů a neustálého zvyšování teploty páječky nebo zahřívání příliš dlouho, aby součásti překročily teplotu tepelného odporu a poškození, aniž by o tom věděly. Jak ukazuje obrázek níže.

Protože známe problémový bod, můžeme problém vyřešit. Obecně k vyřešení problému se svařováním způsobeným svařovacími patkami velkých spojovacích prvků z měděné fólie požadujeme takzvanou konstrukci tepelných odlehčovacích podložek. Jak je znázorněno na obrázku níže, kabeláž vlevo nepoužívá horkovzdušnou podložku, zatímco kabeláž vpravo má připojení teplovzdušné podložky. Je vidět, že v kontaktní oblasti mezi podložkou a velkou měděnou fólií je jen několik malých čar, které mohou značně omezit ztrátu teploty na podložce a dosáhnout lepšího svařovacího účinku.

Č. 5 – Zkontrolujte svou práci

Je snadné cítit se zahlceni na konci designového projektu, když nadáváte a nafukujete všechny kousky dohromady. Dvojitá a trojnásobná kontrola vašeho úsilí v této fázi v této fázi tedy může znamenat rozdíl mezi výrobním úspěchem a neúspěchem.

Abyste pomohli dokončit proces kontroly kvality, vždy doporučujeme začít s elektrickou kontrolou pravidel (ERC) a kontrolou pravidel návrhu (DRC), abyste ověřili, že váš návrh plně splňuje všechna pravidla a omezení. U obou systémů můžete snadno kontrolovat světlé šířky, šířky čar, běžná výrobní nastavení, požadavky na vysokou rychlost a zkraty.

Když vaše ERC a DRC poskytují bezchybné výsledky, doporučujeme zkontrolovat zapojení každého signálu, od schematického po PCB, vždy po jednom signálním vedení, abyste se ujistili, že vám nechybí žádné informace. Také použijte možnosti návrhu a maskování vašeho návrhového nástroje, abyste zajistili, že materiál rozvržení desky plošných spojů odpovídá vašemu schématu.