Uuden suunnittelun alussa suurin osa ajasta käytettiin piirisuunnitteluun ja komponenttien valintaan PCB Asettelua ja johdotusvaihetta ei usein otettu huomioon kattavasti kokemuksen puutteen vuoksi. Jos suunnittelun piirilevyasetteluun ja reititysvaiheeseen ei käytetä riittävästi aikaa ja vaivaa, se voi aiheuttaa ongelmia valmistusvaiheessa tai toiminnallisia vikoja, kun malli siirretään digitaaliselta alueelta fyysiseen todellisuuteen. Joten mikä on avain piirilevyn suunnittelussa, joka on aito sekä paperilla että fyysisessä muodossa? Tarkastellaan viittä parasta piirilevyn suunnitteluohjetta, jotka ovat tiedossa, kun suunnitellaan valmistettavaa, toimivaa PCB: tä.

1 – Hienosäädä komponenttien asettelua

Piirilevyjen asettamisprosessin komponenttien sijoitusvaihe on sekä tiedettä että taidetta, joka vaatii strategisen harkinnan levylle saatavista ensisijaisista komponenteista. Vaikka tämä prosessi voi olla haastava, elektroniikan sijoittamistapasi määrittää sen, kuinka helppoa levysi valmistaminen on ja kuinka hyvin se täyttää alkuperäiset suunnitteluvaatimuksesi.

Vaikka komponenttien sijoittamisessa on yleinen yleinen järjestys, kuten liittimien, piirilevyasennuskomponenttien, virtapiirien, tarkkuuspiirien, kriittisten piirien jne. Sijoittaminen peräkkäin, on myös pidettävä mielessä joitakin erityisiä ohjeita, kuten:

Suunta-Varmistamalla, että samanlaiset komponentit on sijoitettu samaan suuntaan, saavutetaan tehokas ja virheetön hitsausprosessi.

Sijoitus – Vältä pienten komponenttien asettamista suurempien komponenttien taakse, jos suurempien osien juottaminen voi vaikuttaa niihin.

Järjestäminen-On suositeltavaa, että kaikki pinta-asennuskomponentit (SMT) sijoitetaan levyn samalle puolelle ja kaikki läpireikäiset (TH) komponentit asetetaan levyn päälle, jotta asennusvaiheet minimoituvat.

Yksi viimeinen piirilevyn suunnitteluohje-kun käytetään sekateknisiä komponentteja (läpireikä- ja pinta-asennuskomponentteja), valmistaja voi vaatia lisäprosesseja levyn kokoamiseksi, mikä lisää kokonaiskustannuksiasi.

Hyvä sirukomponenttien suunta (vasen) ja huono sirukomponenttien suunta (oikea)

Hyvä komponenttien sijoittelu (vasemmalla) ja huono komponenttien sijoittelu (oikealla)

Nro 2 – Virran, maadoituksen ja signaalijohtojen oikea sijoittaminen

Osien sijoittamisen jälkeen voit sijoittaa virtalähteen, maadoituksen ja signaalijohdot varmistaaksesi, että signaalisi kulku on puhdas ja ongelmaton. Pidä seuraavat ohjeet mielessä asetteluprosessin tässä vaiheessa:

Paikanna virtalähde ja maadoituskerrokset

On aina suositeltavaa, että virtalähde- ja maatasokerrokset sijoitetaan levyn sisään symmetrisesti ja keskitetysti. Tämä auttaa estämään piirilevyn taipumista, mikä on myös tärkeää, jos komponentit on sijoitettu oikein. IC: n virransyöttöön on suositeltavaa käyttää yhteistä kanavaa kullekin virtalähteelle, varmistaa kiinteä ja vakaa johdotusleveys ja välttää laitteiden välisiä Daisy-ketjun virtaliitäntöjä.

Signaalikaapelit on kytketty kaapeleiden kautta

Liitä seuraavaksi signaalijohto kaavion rakenteen mukaisesti. On suositeltavaa kulkea aina lyhin mahdollinen polku ja suora polku komponenttien välillä. Jos komponentit on sijoitettava vaakasuoraan ilman esijännitystä, on suositeltavaa, että johdotat levyn komponentit vaakasuoraan siihen kohtaan, missä ne tulevat ulos langasta, ja sitten langallisesti pystysuoraan langan jälkeen. Tämä pitää komponentin vaakasuorassa asennossa, kun juote kulkee hitsauksen aikana. Kuten alla olevan kuvan yläosassa näkyy. Kuvan alaosassa näkyvät signaalijohdot voivat aiheuttaa komponenttien taipumista, kun juote virtaa hitsauksen aikana.

Suositeltu johdotus (nuolet osoittavat juotosvirran suunnan)

Ei suositeltava johdotus (nuolet osoittavat juotosvirtauksen suunnan)

Määritä verkon leveys

Suunnittelusi saattaa vaatia erilaisia ​​verkkoja, jotka kuljettavat eri virtauksia, mikä määrittää tarvittavan verkon leveyden. Tämä perusvaatimus huomioon ottaen on suositeltavaa antaa 0.010 tuuman (10 millimetrin) leveys pienvirtaisille analogisille ja digitaalisille signaaleille. Kun verkkovirta ylittää 0.3 ampeeria, sitä on laajennettava. Tässä on ilmainen viivan leveyden laskin, joka helpottaa muuntamisprosessia.

Numero kolme. – Tehokas karanteeni

Olet todennäköisesti kokenut, kuinka suuret jännite- ja virtapiikit virtalähdepiireissä voivat häiritä pienjännitevirtapiirejä. Voit minimoida häiriöongelmat noudattamalla seuraavia ohjeita:

Eristys – Varmista, että jokainen virtalähde pidetään erillään virtalähteestä ja ohjauslähteestä. Jos ne on liitettävä yhteen piirilevyyn, varmista, että se on mahdollisimman lähellä tehoradan loppua.

Asettelu – Jos olet asettanut maatason keskikerrokseen, aseta pieni impedanssireitti pienentääksesi virtapiirin häiriöiden riskiä ja suojataksesi ohjaussignaalia. Samoja ohjeita voidaan noudattaa pitämään digitaalinen ja analoginen erillään.

Kytkentä – Vähennä kapasitiivista kytkentää, joka johtuu suurten maatasojen ja johdotusten sijoittamisesta niiden ylä- ja alapuolelle, yritä ylittää simuloitu maa vain analogisten signaalilinjojen kautta.

Esimerkkejä komponenttien eristämisestä (digitaalinen ja analoginen)

Nro 4 – Ratkaise lämpöongelma

Onko sinulla koskaan ollut piirin suorituskyvyn heikkenemistä tai jopa piirilevyn vaurioita lämpöongelmien vuoksi? Koska lämmönpoistoa ei oteta huomioon, monia suunnittelijoita on kohdannut monia ongelmia. Tässä on muutamia ohjeita, jotka on pidettävä mielessä lämmöntuottoon liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi:

Tunnista ongelmalliset komponentit

Ensimmäinen askel on alkaa miettiä, mitkä komponentit poistavat eniten lämpöä levyltä. Tämä voidaan tehdä etsimällä ensin “lämmönkestävyys” komponentin tietolomakkeesta ja noudattamalla sitten ehdotettuja ohjeita tuotetun lämmön siirtämiseksi. Voit tietysti lisätä jäähdyttimiä ja tuulettimia pitääksesi komponentit viileinä ja muista pitää tärkeät komponentit kaukana kaikista korkeista lämmönlähteistä.

Lisää kuumailmapatjat

Kuumailmatyynyjen lisääminen on erittäin hyödyllistä valmistettaville piirilevyille, ne ovat välttämättömiä korkean kuparipitoisuuden komponenteille ja aaltojuotosovelluksille monikerroksisissa piirilevyissä. Koska prosessilämpötilan ylläpitäminen on vaikeaa, on aina suositeltavaa käyttää kuuman ilman tyynyjä läpivientireikien osissa, jotta hitsausprosessi olisi mahdollisimman yksinkertainen hidastamalla lämmön haihtumista komponenttien nastoissa.

Liitä pääsääntöisesti aina kaikki läpivientireiät tai läpivientireiät, jotka on liitetty maahan tai voimatasoon, käyttämällä kuumailmapatjaa. Kuumailmapatjojen lisäksi voit myös lisätä kyynelpisaroita tyynyn liitäntäjohdon kohdalle, jotta saat lisää kuparikalvo-/metallitukea. Tämä auttaa vähentämään mekaanista ja lämpörasitusta.

Tyypillinen kuumailmapatjan liitäntä

Kuumailmapatja tiede:

Monet tehtaassa prosessista tai SMT: stä vastaavat insinöörit kohtaavat usein spontaania sähköenergiaa, kuten sähkökortin vikoja, kuten spontaania tyhjää, kostutusta tai kylmää kostutusta. Riippumatta siitä, miten prosessiolosuhteita muutetaan tai hitsausuunin lämpötilaa muutetaan, miten säädetään, tietty osa tinaa ei voida hitsata. Mitä helvettiä täällä tapahtuu?

Aivan komponenttien ja piirilevyjen hapettumisongelman lisäksi, tutkia sen palautumista sen jälkeen, kun suuri osa olemassa olevasta hitsausvirheestä johtuu itse asiassa piirilevyn johdotuksen (asettelun) suunnittelusta, ja yksi yleisimmistä on tietyt hitsausjalat, jotka on kytketty suuren alueen kuparilevyyn, nämä komponentit hitsausjalkojen hitsausjalkojen uudelleenjuoksutuksen jälkeen, Jotkin käsin hitsatut komponentit voivat myös aiheuttaa vääriä hitsaus- tai verhousongelmia vastaavien tilanteiden vuoksi, ja jotkut jopa eivät hitsaa komponentteja liian pitkän lämmityksen vuoksi.

Yleinen piirilevy piirisuunnittelussa joutuu usein asettamaan suuren alueen kuparikalvoa virtalähteenä (Vcc, Vdd tai Vss) ja maana (GND, Ground). Nämä suuret kuparikalvon alueet on yleensä kytketty suoraan joihinkin ohjauspiireihin (ICS) ja elektronisten komponenttien nastoihin.

Valitettavasti, jos haluamme lämmittää nämä suuret kuparikalvon alueet sulamispellin lämpötilaan, se kestää yleensä enemmän aikaa kuin yksittäiset tyynyt (lämmitys on hitaampaa) ja lämmöntuotto nopeutuu. Kun tällaisen suuren kuparikalvojännitteen toinen pää on kytketty pieniin komponentteihin, kuten pieni vastus ja pieni kapasitanssi, ja toinen pää ei ole, hitsausongelmien ratkaiseminen on helppoa, koska tinan sulamis- ja jähmettymisaika on epäjohdonmukainen; Jos palautushitsauksen lämpötilakäyrää ei ole säädetty hyvin ja esilämmitysaika on riittämätön, näiden komponenttien juotosjalat, jotka on liitetty suureen kuparikalvoon, aiheuttavat helposti virtuaalihitsausongelman, koska ne eivät voi saavuttaa sulamispellin lämpötilaa.

Käsin juottamisen aikana suuriin kuparikalvoihin liitettyjen komponenttien juotosliitokset hajoavat liian nopeasti, jotta ne saadaan valmiiksi vaaditussa ajassa. Yleisimpiä vikoja ovat juotos ja virtuaalinen juotos, jossa juote hitsataan vain komponentin tappiin eikä sitä ole kytketty piirilevyn tyynyyn. Ulkonäöstä koko juotosliitos muodostaa pallon; Lisäksi käyttäjä voi hitsata hitsausjalat piirilevylle ja nostaa jatkuvasti juotosraudan lämpötilaa tai kuumennusta liian kauan, jotta komponentit ylittävät lämmönkestävyyslämpötilan ja vauriot tietämättäsi. Kuten alla olevassa kuvassa näkyy.

Koska tiedämme ongelman, voimme ratkaista ongelman. Yleensä tarvitsemme niin sanottua Thermal Relief -suunnittelua suurten kuparikalvokytkentäelementtien hitsausjalkojen aiheuttaman hitsausongelman ratkaisemiseksi. Kuten alla olevassa kuvassa näkyy, vasemmanpuoleisessa johdotuksessa ei käytetä kuumailmatyynyä, kun taas oikeanpuoleisessa johdotuksessa on kuumailmapatja. On nähtävissä, että tyynyn ja suuren kuparikalvon välissä on vain muutamia pieniä viivoja, mikä voi rajoittaa suuresti tyynyn lämpötilan häviämistä ja saavuttaa paremman hitsaustehon.

Nro 5 – Tarkista työsi

Suunnitteluprojektin päättyessä on helppo tuntea olonsa hukkaan, kun huudat ja turvonnut kaikki kappaleet yhteen. Siksi kaksinkertainen ja kolminkertainen suunnittelutyön tarkistaminen tässä vaiheessa voi tarkoittaa eroa valmistuksen onnistumisen ja epäonnistumisen välillä.

Laadunvalvontaprosessin loppuunsaattamiseksi suosittelemme aina, että aloitat sähköisellä sääntöjen tarkistuksella (ERC) ja suunnittelusääntöjen tarkistuksella (DRC) varmistaaksesi, että suunnittelusi täyttää kaikki säännöt ja rajoitukset. Molemmilla järjestelmillä voit helposti tarkistaa välysleveydet, linjan leveydet, yleiset valmistusasetukset, nopeat vaatimukset ja oikosulut.

Kun ERC- ja DRC-laitteesi tuottavat virheettömiä tuloksia, on suositeltavaa tarkistaa jokaisen signaalin johdotus kaavamaisesta piirilevyyn yksi signaalilinja kerrallaan varmistaaksesi, että et menetä mitään tietoja. Käytä myös suunnittelutyökalusi mittaus- ja peittokykyjä varmistaaksesi, että piirilevyn asettelumateriaali vastaa kaaviota.