Ao comezo do novo deseño, a maior parte do tempo dedicábase ao deseño de circuítos e á selección de compoñentes, e PCB o deseño e a fase de cableado a miúdo non se consideraron de forma exhaustiva debido á falta de experiencia. O non dedicar tempo e esforzo suficientes á disposición de PCB e á fase de encamiñamento do deseño pode producir problemas na fase de fabricación ou defectos funcionais cando o deseño se transita do dominio dixital á realidade física. Entón, cal é a clave para deseñar unha placa de circuíto que sexa auténtica tanto en papel como en forma física? Exploremos as cinco principais pautas de deseño de PCB para saber cando se proxecta un PCB fabricable e funcional.

1 – Afina o deseño do teu compoñente

A fase de colocación de compoñentes do proceso de disposición de PCB é á vez unha ciencia e unha arte, requirindo unha consideración estratéxica dos compoñentes primarios dispoñibles no taboleiro. Aínda que este proceso pode ser un desafío, a forma en que coloque a electrónica determinará o fácil que é fabricar a súa placa e o ben que cumpre os seus requisitos de deseño orixinais.

Aínda que hai unha orde xeral xeral para a colocación de compoñentes, como a colocación secuencial de conectores, compoñentes de montaxe de PCB, circuítos de potencia, circuítos de precisión, circuítos críticos, etc., tamén hai algunhas pautas específicas a ter en conta, incluíndo:

Orientación – Asegurarse de que compoñentes similares se sitúan na mesma dirección axudará a conseguir un proceso de soldadura eficiente e sen erros.

Colocación – Evite colocar compoñentes máis pequenos detrás de compoñentes máis grandes onde poidan verse afectados pola soldadura de compoñentes máis grandes.

Organización: recoméndase que todos os compoñentes de montaxe superficial (SMT) se coloquen no mesmo lado da placa e que todos os compoñentes de orificios pasantes (TH) se coloquen na parte superior da placa para minimizar os pasos de montaxe.

Unha pauta final de deseño de PCB: ao empregar compoñentes de tecnoloxía mixta (compoñentes de orificio pasante e montaxe en superficie), o fabricante pode requirir procesos adicionais para montar a placa, o que engadirá ao seu custo global.

Unha boa orientación do compoñente do chip (esquerda) e unha mala orientación do compoñente do chip (dereita)

Colocación de compoñentes boa (esquerda) e colocación de compoñentes incorrecta (dereita)

No 2 – Colocación adecuada do cableado de alimentación, conexión a terra e sinal

Despois de colocar os compoñentes, pode colocar a fonte de alimentación, a toma de terra e o cableado do sinal para asegurarse de que o sinal ten un camiño limpo e sen problemas. Nesta fase do proceso de deseño, teña en conta as seguintes pautas:

Localiza a capa de alimentación e o plano de terra

Sempre se recomenda que a fonte de alimentación e as capas do plano de terra se coloquen dentro do taboleiro mentres sexan simétricas e centradas. Isto axuda a evitar que a placa de circuíto se dobre, o que tamén importa se os compoñentes están posicionados correctamente. Para alimentar o CI, recoméndase utilizar unha canle común para cada fonte de alimentación, garantir un ancho de cableado firme e estable e evitar as conexións de alimentación da cadea Daisy de dispositivo a dispositivo.

Os cables de sinal están conectados a través de cables

A continuación, conecte a liña de sinal segundo o deseño do diagrama esquemático. Recoméndase tomar sempre o camiño máis curto e directo entre os compoñentes. Se os seus compoñentes necesitan colocarse horizontalmente sen polarización, recoméndase que basicamente fire os compoñentes da placa horizontalmente onde saian do fío e logo fíos verticalmente despois de saír do fío. Isto manterá o compoñente en posición horizontal mentres a soldadura migra durante a soldadura. Como se mostra na metade superior da figura de abaixo. O cableado do sinal mostrado na parte inferior da figura pode provocar a desvío dos compoñentes mentres a soldadura flúe durante a soldadura.

Cableado recomendado (as frechas indican a dirección do fluxo de soldadura)

Cableado non recomendado (as frechas indican a dirección do fluxo de soldadura)

Definir o ancho da rede

O seu deseño pode requirir diferentes redes que transporten varias correntes, o que determinará o ancho de rede requirido. Tendo en conta este requisito básico, recoméndase proporcionar anchos de 0.010 “(10mil) para sinais analóxicos e dixitais de baixa corrente. Cando a corrente de liña supere os 0.3 amperios, debería ampliarse. Aquí tes unha calculadora de ancho de liña gratuíta para facilitar o proceso de conversión.

Número tres. – Corentena efectiva

Probablemente probaches como as grandes puntas de tensión e corrente nos circuítos de alimentación poden interferir cos teus circuítos de control de corrente de baixa tensión. Para minimizar estes problemas de interferencia, siga as seguintes pautas:

Illamento: asegúrese de que cada fonte de enerxía se manteña separada da fonte de enerxía e da fonte de control. Se debes conectalos na PCB, asegúrate de que estea o máis preto posible do final do camiño de alimentación.

Deseño: se colocou un plano de terra na capa media, asegúrese de colocar un pequeno camiño de impedancia para reducir o risco de interferencia no circuíto de enerxía e axudar a protexer o sinal de control. Pódense seguir as mesmas pautas para manter separado o dixital e o analóxico.

Acoplamento: para reducir o acoplamiento capacitivo debido á colocación de planos terrestres grandes e cableado por riba e por debaixo deles, intente cruzar simulando o chan só a través de liñas de sinal analóxicas.

Exemplos de illamento de compoñentes (dixital e analóxico)

No.4 – Resolve o problema da calor

Algunha vez tivo degradación do rendemento do circuíto ou incluso danos na placa de circuíto debido a problemas de calor? Debido a que non se ten en conta a disipación de calor, houbo moitos problemas que afectan a moitos deseñadores. Aquí tes algunhas pautas a ter en conta para axudar a resolver problemas de disipación de calor:

Identificar compoñentes problemáticos

O primeiro paso é comezar a pensar en que compoñentes disiparán máis calor da placa. Isto pódese facer atopando primeiro o nivel de “resistencia térmica” na folla de datos do compoñente e seguindo as pautas suxeridas para transferir a calor xerada. Por suposto, pode engadir radiadores e ventiladores de refrixeración para manter os compoñentes frescos e lembre de manter os compoñentes críticos afastados de calquera fonte de calor elevada.

Engade almofadas de aire quente

A adición de almofadas de aire quente é moi útil para placas de circuíto fabricables, son esenciais para compoñentes con alto contido de cobre e aplicacións de soldadura por ondas en placas de circuítos multicapa. Debido á dificultade de manter a temperatura do proceso, sempre se recomenda usar almofadas de aire quente nos compoñentes do burato pasante para facer o proceso de soldadura o máis sinxelo posible diminuíndo a velocidade de disipación de calor nos pinos dos compoñentes.

Como regra xeral, sempre conecte calquera orificio pasante ou orificio pasante conectado ao chan ou ao plano de alimentación mediante unha almofada de aire quente. Ademais das almofadas de aire quente, tamén podes engadir gotas de lágrimas no lugar da liña de conexión das almofadas para proporcionar soporte adicional de folla de cobre / metal. Isto axudará a reducir o estrés mecánico e térmico.

Conexión típica de almofada de aire quente

Ciencia de almofadas de aire quente:

Moitos enxeñeiros encargados do proceso ou SMT nunha fábrica adoitan atopar enerxía eléctrica espontánea, como defectos da tarxeta eléctrica como baleiro espontáneo, deshumectación ou mollado por frío. Non importa como cambiar as condicións do proceso ou a temperatura do forno de soldadura por refluxo como axustarse, hai unha certa proporción de estaño que non se pode soldar. Que carallo pasa aquí?

Ademais do problema de oxidación dos compoñentes e placas de circuíto, investigue o seu retorno despois de que unha gran parte da soldadura existente provén realmente do deseño de cableado (disposición) da placa de circuíto e un dos máis comúns está nos compoñentes dun certos pés de soldadura conectados á folla de cobre de gran superficie, estes compoñentes despois de soldar por refluído soldar pés de soldadura, Algúns compoñentes soldados a man tamén poden causar problemas de soldadura ou revestimento falsos debido a situacións similares, e algúns incluso non soldan os compoñentes por mor dun quentamento demasiado longo.

O PCB xeral no deseño do circuíto adoita ter que colocar unha gran área de folla de cobre como fonte de alimentación (Vcc, Vdd ou Vss) e Ground (GND, Ground). Estas grandes áreas de folla de cobre adoitan estar directamente conectadas a algúns circuítos de control (ICS) e pinos de compoñentes electrónicos.

Por desgraza, se queremos quentar estas grandes áreas de folla de cobre á temperatura de fundición do estaño, normalmente leva máis tempo que as almofadas individuais (o quecemento é máis lento) e a disipación de calor é máis rápida. Cando un extremo dun cableado de folla de cobre tan grande está conectado a compoñentes pequenos como resistencia pequena e pequena capacidade, e o outro extremo non o é, é fácil resolver problemas debido á inconsistencia de fundir estaño e o tempo de solidificación; Se a curva de temperatura da soldadura por refluxo non se axusta ben e o tempo de precalentamento é insuficiente, os pés de soldadura destes compoñentes conectados nunha gran folla de cobre son fáciles de provocar o problema da soldadura virtual porque non poden alcanzar a temperatura do estaño de fusión.

Durante a soldadura manual, as xuntas de soldadura de compoñentes conectados a grandes follas de cobre disiparanse demasiado rápido para completarse no tempo requirido. Os defectos máis comúns son a soldadura e a soldadura virtual, onde a soldadura só se solda ao pin do compoñente e non está conectada á almofada da placa de circuíto. A partir da aparición, toda a xunta de soldadura formará unha bola; É máis, o operador para soldar os pés de soldadura na placa de circuíto e aumentar constantemente a temperatura do soldador ou a calefacción durante demasiado tempo, de xeito que os compoñentes superan a temperatura de resistencia á calor e danan sen sabelo. Como se mostra na seguinte figura.

Xa que coñecemos o punto do problema, podemos solucionalo. Xeralmente, requirimos o chamado deseño de almofadas de alivio térmico para resolver o problema de soldadura causado polos pés de soldadura de grandes elementos de conexión de folla de cobre. Como se mostra na seguinte figura, o cableado á esquerda non usa almofada de aire quente, mentres que o cableado á dereita adoptou unha conexión de almofada de aire quente. Pódese ver que só hai algunhas liñas pequenas na zona de contacto entre a almofada e a gran folla de cobre, o que pode limitar moito a perda de temperatura na almofada e conseguir un mellor efecto de soldadura.

No 5 – Comprobe o seu traballo

É doado sentirse abrumado ao rematar un proxecto de deseño cando estás a soplar e inchar todas as pezas. Polo tanto, a comprobación dobre e tripla do seu esforzo de deseño nesta etapa pode significar a diferenza entre o éxito e o fracaso na fabricación.

Para axudar a completar o proceso de control de calidade, sempre recomendamos que comece cunha verificación de regras eléctrica (ERC) e unha verificación de regras de deseño (DRC) para verificar que o seu deseño cumpre plenamente todas as regras e restricións. Con ambos sistemas, pode comprobar facilmente os anchos de espazo, anchos de liña, axustes de fabricación comúns, requisitos de alta velocidade e curtocircuítos.

Cando o ERC e o DRC producen resultados sen erros, recoméndase comprobar o cableado de cada sinal, desde o esquemático ata o PCB, unha liña de sinal á vez para asegurarse de que non falta información. Ademais, utiliza as capacidades de enmascaramento e enmascaramento da túa ferramenta de deseño para asegurarte de que o material de deseño do PCB coincide co teu esquema.