I begyndelsen af ​​det nye design blev det meste af tiden brugt på kredsløbsdesign og valg af komponenter, og PCB layout og ledningsfase blev ofte ikke overvejet omfattende på grund af manglende erfaring. Undladelse af at bruge tilstrækkelig tid og kræfter til design af PCB -layout og routing af designet kan resultere i problemer på fremstillingsstadiet eller funktionsfejl, når designet overføres fra det digitale domæne til den fysiske virkelighed. Så hvad er nøglen til at designe et printkort, der er autentisk både på papir og i fysisk form? Lad os undersøge de fem bedste PCB -designretningslinjer, du skal vide, når du designer et fremstilleligt, funktionelt printkort.

1 – Finjuster dit komponentlayout

Komponentplaceringsfasen i PCB -layoutprocessen er både en videnskab og en kunst, der kræver strategisk overvejelse af de primære komponenter, der er tilgængelige på tavlen. Selvom denne proces kan være udfordrende, bestemmer den måde, du placerer elektronikken på, hvor let det er at fremstille dit bræt, og hvor godt det opfylder dine originale designkrav.

Selv om der er en generel generel rækkefølge for komponentplacering, såsom sekventiel placering af stik, printkortmonteringskomponenter, strømkredsløb, præcisionskredsløb, kritiske kredsløb osv., Er der også nogle specifikke retningslinjer at huske på, herunder:

Orientering-At sikre, at lignende komponenter er placeret i samme retning, hjælper med at opnå en effektiv og fejlfri svejseproces.

Placering – Undgå at placere mindre komponenter bag større komponenter, hvor de kan blive påvirket af lodning af større komponenter.

Organisation-Det anbefales, at alle overflademonterede (SMT) komponenter placeres på den samme side af brættet, og at alle gennemgående huller (TH) placeres oven på brættet for at minimere samlingstrin.

En sidste PCB-designretningslinje-ved brug af blandede teknologikomponenter (gennemgående huller og overflademonterede komponenter) kan producenten kræve yderligere processer for at samle pladen, hvilket vil øge dine samlede omkostninger.

God chipkomponentorientering (venstre) og dårlig chipkomponentorientering (højre)

God komponentplacering (venstre) og dårlig komponentplacering (højre)

Nr. 2 – Korrekt placering af strøm, jordforbindelse og signalledninger

Når du har placeret komponenterne, kan du derefter placere strømforsyningen, jordforbindelsen og signalledningerne for at sikre, at dit signal har en ren, problemfri vej. Husk på følgende trin i layoutprocessen:

Find strømforsyningen og jordingsplanlagene

Det anbefales altid, at strømforsyningen og jordplanlagene placeres inde i brættet, mens de er symmetriske og centreret. Dette hjælper med at forhindre, at dit printkort bøjer, hvilket også betyder noget, hvis dine komponenter er placeret korrekt. Til strømforsyning af IC’en anbefales det at bruge en fælles kanal til hver strømforsyning, sikre en fast og stabil ledningsbredde og undgå strømforbindelser mellem en Daisy-kæde fra enhed til enhed.

Signalkabler forbindes via kabler

Tilslut derefter signallinjen i henhold til designet i det skematiske diagram. Det anbefales altid at tage den kortest mulige vej og direkte vej mellem komponenter. Hvis dine komponenter skal placeres vandret uden forspænding, anbefales det, at du grundlæggende leder komponenterne på brættet vandret, hvor de kommer ud af tråden og derefter lodret leder dem, når de kommer ud af tråden. Dette vil holde komponenten i vandret position, når loddet vandrer under svejsning. Som vist i den øverste halvdel af figuren herunder. Signalledningerne vist i den nederste del af figuren kan forårsage komponentbøjning, når loddet flyder under svejsning.

Anbefalet ledningsføring (pile angiver lodningsstrømningsretning)

Ikke anbefalet ledningsføring (pile angiver lodningsstrømningsretning)

Definer netværksbredde

Dit design kan kræve forskellige netværk, der vil bære forskellige strømme, hvilket bestemmer den nødvendige netværksbredde. I betragtning af dette grundlæggende krav anbefales det at tilvejebringe 0.010 “(10mil) bredder til lavstrøm analoge og digitale signaler. Når din netstrøm overstiger 0.3 ampere, skal den udvides. Her er en gratis linjebreddeberegner til at gøre konverteringsprocessen let.

Nummer tre. – Effektiv karantæne

Du har sikkert oplevet, hvordan store spændings- og strømspidser i strømforsyningskredsløb kan forstyrre dine lavspændingsstrømstyringskredsløb. Følg følgende retningslinjer for at minimere sådanne interferensproblemer:

Isolation – Sørg for, at hver strømkilde holdes adskilt fra strømkilden og styrekilden. Hvis du skal forbinde dem sammen i printkortet, skal du sørge for, at det er så tæt på enden af ​​strømstien som muligt.

Layout – Hvis du har placeret et jordplan i det midterste lag, skal du sørge for at placere en lille impedanssti for at reducere risikoen for strømkredsløb og hjælpe med at beskytte dit styresignal. De samme retningslinjer kan følges for at holde din digitale og analoge adskilt.

Kobling – For at reducere kapacitiv kobling på grund af placering af store jordplaner og ledninger over og under dem, prøv kun at krydse simulere jorden gennem analoge signallinjer.

Komponentisolering Eksempler (digital og analog)

No.4 – Løs varmeproblemet

Har du nogensinde haft en forringelse af kredsløbets ydelse eller endda beskadigelse af printkortet på grund af varmeproblemer? Fordi der ikke tages hensyn til varmeafledning, har der været mange problemer, der plager mange designere. Her er nogle retningslinjer, du skal huske på for at hjælpe med at løse varmespredningsproblemer:

Identificer besværlige komponenter

Det første trin er at begynde at tænke over, hvilke komponenter der vil aflede mest varme fra brættet. Dette kan gøres ved først at finde “termisk modstand” -niveauet i komponentens datablad og derefter følge de foreslåede retningslinjer for overførsel af den genererede varme. Selvfølgelig kan du tilføje radiatorer og køleventilatorer for at holde komponenterne kølige, og husk at holde kritiske komponenter væk fra enhver høj varmekilde.

Tilføj varme luftpuder

Tilføjelsen af ​​varmluftspuder er meget nyttig til fremstillbare printkort, de er afgørende for komponenter med højt kobberindhold og bølgelodningsprogrammer på flerlags kredsløb. På grund af vanskelighederne med at opretholde procestemperaturen anbefales det altid at bruge varmluftspuder på komponenter i gennemgående huller for at gøre svejseprocessen så enkel som muligt ved at bremse hastigheden for varmeafledning ved komponenternes ben.

Som hovedregel skal du altid tilslutte ethvert gennemgående eller gennemgående hul, der er tilsluttet jorden eller elplanet, ved hjælp af en varmluftpude. Ud over varmluftspuder kan du også tilføje tåredråber på placeringen af ​​pudeforbindelseslinjen for at give ekstra kobberfolie/metalunderstøttelse. Dette hjælper med at reducere mekanisk og termisk belastning.

Typisk varmluftpudeforbindelse

Hot air pad videnskab:

Mange ingeniører med ansvar for proces eller SMT på en fabrik støder ofte på spontan elektrisk energi, f.eks. Defekter på tavler som spontan tømning, affugtning eller kold fugtning. Uanset hvordan procesbetingelserne ændres eller svejseovnstemperaturen tilstrømmes, hvordan den justeres, er der en vis mængde tin, der ikke kan svejses. Hvad fanden foregår her?

Helt bortset fra komponenterne og kredsløbets oxidationsproblem, skal du undersøge dets tilbagevenden, efter at en meget stor del af den eksisterende svejsning dårligt faktisk kommer fra printkortets ledningsdesign (layout) mangler, og en af ​​de mest almindelige er på komponenterne i en visse svejsefødder forbundet til kobberpladen i stort område, disse komponenter efter omstrømning lodning svejsning svejsning fødder, Nogle håndsvejste komponenter kan også forårsage falske svejsning eller beklædningsproblemer på grund af lignende situationer, og nogle undlader endda at svejse komponenterne på grund af for lang opvarmning.

Generelt printkort i kredsløbets design skal ofte lægge et stort område af kobberfolie som strømforsyning (Vcc, Vdd eller Vss) og Ground (GND, Ground). Disse store områder af kobberfolie er normalt direkte forbundet med nogle styrekredsløb (ICS) og stifter af elektroniske komponenter.

Desværre, hvis vi ønsker at opvarme disse store områder med kobberfolie til temperaturen af ​​smeltende tin, tager det normalt mere tid end individuelle puder (opvarmning er langsommere), og varmeafledningen er hurtigere. Når den ene ende af en så stor kobberfolieledning er forbundet til små komponenter såsom lille modstand og lille kapacitans, og den anden ende ikke er det, er det let at svejse problemer på grund af inkonsistensen af ​​smeltende tin og størkningstid; Hvis temperaturkurven for reflow -svejsning ikke er justeret godt, og forvarmningstiden er utilstrækkelig, er loddefødderne af disse komponenter forbundet i stor kobberfolie let at forårsage problemet med virtuel svejsning, fordi de ikke kan nå smeltetinnetemperaturen.

Under håndlodning vil loddeledene på komponenter, der er forbundet til store kobberfolier, forsvinde for hurtigt til at blive gennemført inden for den nødvendige tid. De mest almindelige defekter er lodning og virtuel lodning, hvor lodning kun svejses til komponentens ben og ikke er forbundet til kredsløbskortets pude. Fra udseendet danner hele loddetappen en kugle; Hvad mere er, operatøren for at svejse svejsefødderne på printkortet og konstant øge temperaturen på loddejernet eller varme for længe, ​​så komponenterne overstiger varmebestandighedstemperaturen og skader uden at vide det. Som vist i figuren herunder.

Da vi kender problempunktet, kan vi løse problemet. Generelt kræver vi det såkaldte Thermal Relief-padsdesign for at løse svejseproblemet forårsaget af svejsefødderne på store kobberfolieforbindelseselementer. Som vist i nedenstående figur bruger ledningerne til venstre ikke varmluftspude, mens ledningerne til højre har tilsluttet varmluftpudeforbindelse. Det ses, at der kun er få små linjer i kontaktområdet mellem puden og stor kobberfolie, hvilket i høj grad kan begrænse tabet af temperatur på puden og opnå bedre svejseeffekt.

Nr. 5 – Tjek dit arbejde

Det er let at føle sig overvældet i slutningen af ​​et designprojekt, når du huffer og puster alle brikkerne sammen. Derfor kan dobbelt og tredobbelt kontrol af din designindsats på dette trin betyde forskellen mellem fremstillingssucces og fiasko.

For at hjælpe med at fuldføre kvalitetskontrolprocessen anbefaler vi altid, at du starter med en elektrisk regelkontrol (ERC) og designregelkontrol (DRC) for at kontrollere, at dit design fuldt ud opfylder alle regler og begrænsninger. Med begge systemer kan du nemt kontrollere frihøjder, linjebredder, almindelige produktionsindstillinger, krav til høj hastighed og kortslutninger.

Når din ERC og DRC producerer fejlfrie resultater, anbefales det, at du kontrollerer ledningerne til hvert signal, fra skematisk til PCB, en signallinje ad gangen for at sikre, at du ikke mangler oplysninger. Brug også dit designværktøjs sonderings- og maskeringsmuligheder til at sikre, at dit PCB -layoutmateriale matcher dit skematiske.