Uue disaini alguses kulus suurem osa ajast vooluahela projekteerimisele ja komponentide valikule ning PCB layout and wiring stage was often not considered comprehensively due to lack of experience. Failure to devote sufficient time and effort to the PCB layout and routing phase of the design can result in problems at the manufacturing stage or functional defects when the design is transitioned from the digital domain to the physical reality. Mis on siis võtmeks nii paberil kui ka füüsilisel kujul autentse trükkplaadi kujundamisel? Uurime viit peamist trükkplaatide disainijuhendit, mida on vaja teada valmistatava ja funktsionaalse trükkplaadi kavandamisel.

1 – Komponentide paigutuse peenhäälestamine

PCB paigutusprotsessi komponentide paigutamise etapp on nii teadus kui ka kunst, mis nõuab tahvlil saadaolevate põhikomponentide strateegilist kaalumist. Kuigi see protsess võib olla keeruline, määrab elektroonika paigutamise viis selle, kui lihtne on plaati valmistada ja kui hästi see vastab teie esialgsetele disaininõuetele.

Kuigi komponentide paigutamisel on üldine üldine järjekord, näiteks pistikute järjestikune paigutus, trükkplaatide kinnitusdetailid, toiteahelad, täppisahelad, kriitilised ahelad jne, tuleb silmas pidada ka mõningaid konkreetseid juhiseid, sealhulgas:

Orienteerumine-sarnaste komponentide samas suunas paigutuse tagamine aitab saavutada tõhusa ja tõrgeteta keevitusprotsessi.

Paigutus – vältige väiksemate komponentide asetamist suuremate komponentide taha, kus neid võivad mõjutada suuremate komponentide jootmine.

Korraldus-paigaldusetappide minimeerimiseks on soovitatav paigutada kõik pinnale paigaldatavad (SMT) komponendid plaadi samale küljele ja kõik läbivad augud (TH) plaadi peale.

One final PCB design guideline – when using mixed technology components (through-hole and surface-mount components), the manufacturer may require additional processes to assemble the board, which will add to your overall cost.

Kiibikomponentide hea orientatsioon (vasakul) ja kiibikomponentide halb orientatsioon (paremal)

Komponentide hea paigutus (vasakul) ja halb komponentide paigutus (paremal)

Nr 2 – Toite, maanduse ja signaalijuhtmete õige paigutus

Pärast komponentide paigutamist saate paigutada toiteallika, maanduse ja signaali juhtmed, et tagada signaali puhas ja tõrgeteta tee. Paigutusprotsessi selles etapis pidage meeles järgmisi juhiseid.

Leidke toiteallika ja maandustasapinna kihid

Alati on soovitatav, et toiteplokk ja maandustasand asetatakse plaadi sisse sümmeetriliselt ja tsentreeritult. See aitab vältida teie trükkplaadi painutamist, mis on samuti oluline, kui teie komponendid on õigesti paigutatud. IC toiteallikaks on soovitatav kasutada iga toiteallika jaoks ühist kanalit, tagada kindel ja stabiilne juhtmestiku laius ning vältida seadmetevahelisi Daisy kettide toiteühendusi.

Signaalkaablid on ühendatud kaablite kaudu

Järgmisena ühendage signaaliliin vastavalt skemaatilisele skeemile. Soovitatav on alati valida võimalikult lühike tee ja otsene tee komponentide vahel. Kui teie komponendid tuleb paigutada horisontaalselt ilma eelarvamusteta, on soovitatav juhtplaadi komponendid põhimõtteliselt horisontaalselt juhtmesse juhtmest välja tõmmata ja seejärel pärast traadist väljumist vertikaalselt ühendada. See hoiab komponendi horisontaalses asendis, kuna jootet rändab keevitamise ajal. Nagu on näidatud alloleval joonisel. Joonise juhtmestik, mis on näidatud joonise alumises osas, võib põhjustada komponentide läbipainde, kuna jootmine voolab keevitamise ajal.

Soovitatav juhtmestik (nooled näitavad jootevoolu suunda)

Soovitamatu juhtmestik (nooled näitavad jootevoolu suunda)

Määrake võrgu laius

Teie disain võib vajada erinevaid võrke, mis kannavad erinevaid voolu, mis määravad vajaliku võrgu laiuse. Arvestades seda põhinõuet, soovitatakse nõrkade vooluga analoogsignaalide ja digitaalsignaalide jaoks ette näha laiusega 0.010 millimeetrit. When your line current exceeds 0.3 amperes, it should be widened. Here’s a free line width calculator to make the conversion process easy.

Number kolm. – Tõhus karantiin

Olete ilmselt kogenud, kuidas toiteahelate suured pinge- ja voolutõusud võivad teie madalpingevoolu juhtimisahelaid häirida. To minimize such interference problems, follow the following guidelines:

Isoleerimine – Veenduge, et iga toiteallikas oleks toiteallikast ja juhtimisallikast eraldi. Kui peate need trükkplaadil kokku ühendama, veenduge, et see oleks voolutee lõppu võimalikult lähedal.

Paigutus – kui olete asetanud maandustasandi keskmisesse kihti, asetage kindlasti väike takistusrada, et vähendada toiteahela häirete ohtu ja aidata kaitsta oma juhtsignaali. Digitaalse ja analoogse lahus hoidmiseks võib järgida samu juhiseid.

Haakeseadis – Suure maandustasandi ja juhtmestiku asetamise tõttu nende kohal ja all oleva mahtuvusliku sidumise vähendamiseks proovige maapinda simuleerida ainult analoogsignaalide kaudu.

Component isolation Examples (digital and analog)

No.4 – Solve the heat problem

Kas teil on kunagi olnud kuumuseprobleemide tõttu vooluahela jõudluse halvenemist või isegi trükkplaadi kahjustusi? Kuna soojuse hajumist ei arvestata, on palju disainereid kimbutanud palju probleeme. Siin on mõned juhised, mida tuleb soojuse hajumise probleemide lahendamisel silmas pidada:

Tuvastage tülikad komponendid

Esimene samm on hakata mõtlema, millised komponendid eraldavad plaadilt kõige rohkem soojust. Seda saab teha, kui kõigepealt leida komponendi andmelehelt „soojustakistuse” tase ja seejärel järgida soovitatud juhiseid tekkiva soojuse ülekandmiseks. Of course, you can add radiators and cooling fans to keep components cool, and remember to keep critical components away from any high heat sources.

Lisage kuuma õhu padjad

Kuumaõhupatjade lisamine on valmistatavate trükkplaatide jaoks väga kasulik, need on hädavajalikud suure vase sisaldusega komponentide ja lainejootmise rakenduste jaoks mitmekihilistel trükkplaatidel. Protsessi temperatuuri hoidmise keerukuse tõttu on alati soovitatav kasutada läbivavaga komponentidel kuumaõhupatju, et muuta keevitusprotsess võimalikult lihtsaks, aeglustades kuumuse hajumise kiirust komponentide tihvtidel.

As a general rule, always connect any through-hole or through-hole connected to the ground or power plane using a hot air pad. Lisaks kuuma õhu padjakestele võite lisada ka pisaratilku padja ühendusliini asukohta, et pakkuda täiendavat vaskfooliumist/metallist tuge. See aitab vähendada mehaanilist ja termilist pinget.

Tüüpiline kuumaõhupadja ühendus

Kuuma õhu padi teadus:

Paljud tehases protsessi või SMT eest vastutavad insenerid puutuvad sageli kokku spontaanse elektrienergiaga, näiteks elektriplaadi defektidega, nagu spontaanne tühi, niisutamine või külm niisutamine. Pole tähtis, kuidas protsessi tingimusi muuta või keevitusahju temperatuuri uuesti reguleerida, kuidas reguleerida, on teatud osa tina, mida ei saa keevitada. Mis kurat siin toimub?

Lisaks komponentide ja trükkplaatide oksüdatsiooniprobleemidele uurige selle tagasipöördumist pärast seda, kui väga suur osa olemasolevast keevitusvigastusest tuleneb tegelikult trükkplaadi juhtmestiku (paigutuse) disainist ja üks levinumaid on plaadi komponentidel. teatud keevitusjalad, mis on ühendatud suure ala vaseplekiga, need komponendid pärast keevituskeevitusjalade jootmist, Mõned käsitsi keevitatud komponendid võivad sarnaste olukordade tõttu põhjustada ka valekeevitus- või katteprobleeme ning mõned isegi ei suuda komponente liiga pika kuumutamise tõttu keevitada.

Vooluahela üldises trükkplaadis tuleb sageli toiteallikana (Vcc, Vdd või Vss) ja maandusena (GND, Ground) asetada suur osa vaskfooliumist. Need suured vasefooliumi alad on tavaliselt otse ühendatud mõne juhtimisahelaga (ICS) ja elektroonikakomponentide tihvtidega.

Kahjuks, kui tahame neid suuri vasefooliumi alasid soojendada sulavtina temperatuurini, võtab see tavaliselt rohkem aega kui üksikud padjad (kuumutamine on aeglasem) ja soojuse hajumine on kiirem. Kui sellise suure vasest fooliumist juhtmestiku üks ots on ühendatud väikeste komponentidega, nagu väike takistus ja väike mahtuvus, ja teine ​​ots ei ole, on keevitusprobleemide lahendamine lihtne, kuna tina sulamine ja tahkestumisaeg on ebajärjekindlad; Kui tagasijooksu keevitamise temperatuurikõverat ei ole hästi reguleeritud ja eelsoojendusaeg on ebapiisav, on nende suurte vaskfooliumiga ühendatud komponentide jootejalad virtuaalse keevitamise probleemi põhjustavad, kuna need ei suuda sulatustina temperatuuri saavutada.

Käsijootmise ajal hajuvad suurte vaskfooliumiga ühendatud komponentide jootekohad liiga kiiresti, et neid vajaliku aja jooksul täita. Kõige tavalisemad vead on jootmine ja virtuaalne jootmine, kus jootmine keevitatakse ainult komponendi tihvti külge ja pole ühendatud trükkplaadi padjaga. Välimuselt moodustab kogu jootekoht palli; Veelgi enam, operaator, et keevitusjalad keevitada trükkplaadil ja pidevalt tõsta jootekolvi või liiga kaua kuumutamise temperatuuri, nii et komponendid ületavad kuumuskindlustemperatuuri ja kahjustusi seda teadmata. Nagu on näidatud alloleval joonisel.

Kuna me teame probleemipunkti, saame probleemi lahendada. Üldiselt vajame nn termilise reljeefse padja konstruktsiooni, et lahendada keevitusprobleem, mis on põhjustatud suurte vaskfooliumi ühenduselementide keevitusjalgadest. Nagu on näidatud alloleval joonisel, ei kasuta vasakpoolne juhtmestik kuumaõhupadja, paremal asuv juhtmestik aga kuumaõhupadja ühendamiseks. On näha, et padja ja suure vaskfooliumi kontaktpiirkonnas on vaid mõned väikesed jooned, mis võivad oluliselt piirata padja temperatuuri kaotust ja saavutada parema keevitusefekti.

Nr 5 – kontrollige oma tööd

Kujundusprojekti lõpus on lihtne tunda end ülekoormatuna, kui kõik tükid kokku lööte ja pahvatate. Seetõttu võib teie disainipingutuste kahe- ja kolmekordne kontrollimine selles etapis tähendada erinevust tootmise edu ja ebaõnnestumise vahel.

Kvaliteedikontrolli lõpuleviimiseks soovitame alati alustada elektriliste reeglite kontrollimise (ERC) ja disainieeskirjade kontrolliga (DRC), et veenduda, et teie disain vastab täielikult kõigile reeglitele ja piirangutele. Mõlema süsteemiga saate hõlpsalt kontrollida vahekaugust, liini laiust, tavalisi tootmisseadeid, kiiruse nõudeid ja lühiseid.

Kui teie ERC ja DRC annavad veatuid tulemusi, on soovitatav kontrollida iga signaali juhtmestikku, alates skemaatilisest kuni PCB-ni, üks signaaliliin korraga, veendumaks, et te ei kaota teavet. Kasutage ka oma disainitööriista skaneerimis- ja maskeerimisvõimalusi tagamaks, et teie trükkplaadi paigutusmaterjal vastab teie skeemile.