Na početku novog dizajna, većinu vremena trošili su na projektiranje kruga i odabir komponenti, a PCB raspored i ožičenje se često nisu razmatrali sveobuhvatno zbog nedostatka iskustva. Neusmjeravanje dovoljno vremena i truda u raspored PCB -a i fazu usmjeravanja dizajna može rezultirati problemima u fazi proizvodnje ili funkcionalnim nedostacima pri prelasku dizajna iz digitalne domene u fizičku stvarnost. Dakle, koji je ključ za projektiranje ploče koja je autentična i na papiru iu fizičkom obliku? Istražimo pet najboljih smjernica za dizajn PCB -a koje treba znati pri projektiranju proizvodnog, funkcionalnog PCB -a.

1 – Fino podesite izgled komponente

Faza postavljanja komponenti procesa postavljanja PCB -a je i znanost i umjetnost, koja zahtijeva strateško razmatranje primarnih komponenti dostupnih na ploči. Iako ovaj proces može biti izazovan, način postavljanja elektronike odredit će koliko je lako proizvesti vašu ploču i koliko dobro zadovoljava vaše izvorne zahtjeve dizajna.

Iako postoji općeniti opći redoslijed postavljanja komponenti, kao što je uzastopno postavljanje konektora, komponenti za ugradnju na PCB, strujni krugovi, precizni krugovi, kritični krugovi itd., Valja imati na umu i neke posebne smjernice, uključujući:

Orijentacija-Osiguravanje da su slične komponente postavljene u istom smjeru pomoći će postići učinkovit postupak zavarivanja bez grešaka.

Postavljanje – Izbjegavajte postavljanje manjih komponenti iza većih komponenti na koje može utjecati lemljenje većih komponenti.

Organizacija-Preporučuje se da se sve komponente za površinsko montiranje (SMT) postave na istu stranu ploče, a sve komponente kroz rupe (TH) na vrh ploče kako bi se smanjili koraci montaže.

Jedna posljednja smjernica za dizajn PCB-a-kada se koriste komponente mješovite tehnologije (komponente kroz rupu i komponente za površinsko montiranje), proizvođač može zahtijevati dodatne procese za sastavljanje ploče, što će povećati vaše ukupne troškove.

Dobra orijentacija komponente čipa (lijevo) i loša orijentacija komponente čipa (desno)

Dobar položaj komponenti (lijevo) i loš položaj komponenti (desno)

Br. 2 – Pravilno postavljanje napajanja, uzemljenja i signalnog ožičenja

Nakon postavljanja komponenti, možete postaviti napajanje, uzemljenje i signalno ožičenje kako biste osigurali da vaš signal ima čistu stazu bez problema. U ovoj fazi procesa izgleda imajte na umu sljedeće smjernice:

Pronađite slojeve napajanja i ravnine uzemljenja

Uvijek se preporučuje da slojevi napajanja i ravnine uzemljenja budu postavljeni unutar ploče, dok su simetrični i centrirani. To pomaže u sprječavanju savijanja ploče, što je također važno ako su vaše komponente pravilno postavljene. Za napajanje IC-a, preporučuje se korištenje zajedničkog kanala za svako napajanje, osiguravanje čvrste i stabilne širine ožičenja i izbjegavanje povezivanja lančanog napajanja između uređaja.

Signalni kabeli spojeni su putem kabela

Zatim spojite signalni vod prema nacrtu u shematskom dijagramu. Preporuča se uvijek ići najkraćim mogućim putem i izravnim putem između komponenti. Ako vaše komponente moraju biti postavljene vodoravno bez pristranosti, preporučuje se da u osnovi ožičite komponente ploče vodoravno tamo gdje izlaze iz žice, a zatim ih okomito ožičite nakon što izađu iz žice. To će držati komponentu u vodoravnom položaju dok lemljenje migrira tijekom zavarivanja. Kao što je prikazano u gornjoj polovici donje slike. Signalno ožičenje prikazano u donjem dijelu slike može uzrokovati otklon komponente tijekom lemljenja tijekom zavarivanja.

Preporučeno ožičenje (strelice pokazuju smjer strujanja lemljenja)

Ne preporučeno ožičenje (strelice označavaju smjer strujanja lemljenja)

Odredite širinu mreže

Vaš dizajn može zahtijevati različite mreže koje će nositi različite struje, što će odrediti potrebnu širinu mreže. Uzimajući u obzir ovaj osnovni zahtjev, preporučuje se osiguravanje širine od 0.010 “(10mil) za niskostrujne analogne i digitalne signale. Kad mrežna struja prelazi 0.3 ampera, treba je proširiti. Evo besplatnog kalkulatora širine linije koji olakšava proces pretvorbe.

Broj tri. – Učinkovita karantena

Vjerojatno ste iskusili kako veliki skokovi napona i struje u krugovima napajanja mogu ometati vaše niskonaponske upravljačke krugove struje. Kako biste minimizirali takve smetnje, slijedite sljedeće smjernice:

Izolacija – Pobrinite se da svaki izvor napajanja bude odvojen od izvora napajanja i izvora upravljanja. Ako ih morate spojiti zajedno na tiskanu ploču, provjerite je li što bliže kraju puta napajanja.

Raspored – Ako ste postavili ravninu uzemljenja u srednji sloj, svakako postavite malu putanju impedancije kako biste smanjili rizik od bilo kakvih smetnji u strujnom krugu i zaštitili svoj upravljački signal. Iste se smjernice mogu slijediti kako bi vaš digitalni i analogni bio odvojeni.

Spajanje – Da biste smanjili kapacitivnu spregu zbog postavljanja velikih ravnina uzemljenja i ožičenja iznad i ispod njih, pokušajte ukrstiti simulirano tlo samo kroz analogne signalne vodove.

Primjeri izolacije komponenti (digitalni i analogni)

Br.4 – Riješite problem topline

Jeste li ikada imali problema s djelovanjem kruga ili čak oštetili ploču zbog problema s toplinom? Budući da se ne uzima u obzir odvođenje topline, mnogi su dizajneri mučili mnoge probleme. Evo nekoliko smjernica koje treba imati na umu kako biste lakše riješili probleme s rasipanjem topline:

Prepoznajte problematične komponente

Prvi korak je početi razmišljati o tome koje će komponente odvoditi najviše topline s ploče. To se može učiniti tako da se prvo pronađe “toplinski otpor” u podatkovnom listu komponente, a zatim slijede predložene smjernice za prijenos proizvedene topline. Naravno, možete dodati radijatore i ventilatore za hlađenje kako bi komponente bile hladne, i ne zaboravite držati kritične komponente dalje od izvora velike topline.

Dodajte jastučiće za vrući zrak

Dodavanje jastučića vrućeg zraka vrlo je korisno za proizvodne ploče, bitno je za komponente s visokim udjelom bakra i za lemljenje valova na višeslojnim pločama. Zbog poteškoća u održavanju procesne temperature, uvijek se preporučuje korištenje jastučića s vrućim zrakom na komponentama kroz rupe kako bi se postupak zavarivanja učinio što jednostavnijim usporavanjem brzine rasipanja topline na iglama komponenti.

Kao opće pravilo, uvijek spojite bilo koju prolaznu rupu ili rupu povezanu na tlo ili ravninu napajanja pomoću jastučića za vrući zrak. Osim jastučića s vrućim zrakom, možete dodati i kapljice suza na mjesto spojne linije jastučića kako biste osigurali dodatnu potporu od bakrene folije/metala. To će pomoći u smanjenju mehaničkog i toplinskog naprezanja.

Tipičan spoj jastučića s toplim zrakom

Znanost o toplim zračnim jastučićima:

Mnogi inženjeri zaduženi za Process ili SMT u tvornici često nailaze na spontanu električnu energiju, poput defekata na električnoj ploči, poput spontanog pražnjenja, odvlaživanja ili hladnog vlaženja. Bez obzira na to kako promijeniti uvjete procesa ili temperaturu peći za zavarivanje kako prilagoditi, postoji određeni dio kositra koji se ne može zavariti. Koji se vrag ovdje događa?

Osim problema oksidacije komponenti i ploča, istražite njegovo vraćanje nakon što vrlo veliki dio postojećih kvarova zavarivanja zapravo dolazi iz nedostatka dizajna ožičenja (rasporeda) pločica, a jedan od najčešćih je na komponentama određene noge za zavarivanje spojene na bakreni lim velike površine, te komponente nakon reflow lemljenja za zavarivanje, Neke ručno zavarene komponente također mogu uzrokovati lažne probleme zavarivanja ili oblaganja zbog sličnih situacija, a neke čak i ne uspijevaju zavariti komponente zbog predugog zagrijavanja.

Općenito PCB u dizajnu kruga često mora položiti veliko područje bakrene folije kao izvor napajanja (Vcc, Vdd ili Vss) i uzemljenje (GND, Ground). Ove velike površine bakrene folije obično su izravno povezane s nekim upravljačkim krugovima (ICS) i pinovima elektroničkih komponenti.

Nažalost, ako želimo zagrijati ove velike površine bakrene folije na temperaturu taljenja kositra, obično je potrebno više vremena nego pojedinim jastučićima (zagrijavanje je sporije), a rasipanje topline je brže. Kad je jedan kraj tako velikog ožičenja od bakrene folije spojen na male komponente kao što su mali otpor i mali kapacitet, a drugi kraj nije, lako je zavariti probleme zbog nedosljednosti taljenja kositra i vremena skrućivanja; Ako temperaturna krivulja ponovnog zavarivanja nije dobro podešena, a vrijeme predgrijavanja nedovoljno, lemne noge ovih komponenata spojenih u veliku bakrenu foliju lako mogu uzrokovati problem virtualnog zavarivanja jer ne mogu doseći temperaturu taljenja kositra.

Tijekom ručnog lemljenja lemni spojevi komponenti spojenih na velike bakrene folije će se prebrzo raspršiti kako bi se dovršili u potrebnom roku. Najčešći nedostaci su lemljenje i virtualno lemljenje, pri čemu je lemljenje zavareno samo na pin komponente i nije spojeno na podlogu ploče. Od izgleda, cijeli lemni spoj tvorit će kuglu; Štoviše, rukovatelj radi zavarivanja nožica za zavarivanje na pločici i neprestano povećava temperaturu lemilice ili predugo zagrijavanje, tako da komponente prelaze temperaturu otpornosti na toplinu i oštećuju se, a da to i ne znaju. Kao što je prikazano na donjoj slici.

Budući da znamo problematičnu točku, možemo riješiti problem. Općenito, za rješavanje problema zavarivanja uzrokovanog nogama za zavarivanje velikih spojnih elemenata od bakrene folije potreban nam je takozvani Thermal Relief jastučić. Kao što je prikazano na donjoj slici, ožičenje s lijeve strane ne koristi jastučić za vrući zrak, dok ožičenje s desne strane ima priključak jastučića za vrući zrak. Može se vidjeti da postoji samo nekoliko malih linija u dodirnom području između podloge i velike bakrene folije, što može uvelike ograničiti gubitak temperature na podlozi i postići bolji učinak zavarivanja.

Br. 5 – provjerite svoj rad

Lako je osjećati se preopterećenim na kraju dizajnerskog projekta kada gutate i skupljate sve dijelove zajedno. Stoga dvostruko i trostruko provjeravanje vašeg dizajnerskog napora u ovoj fazi može značiti razliku između uspjeha proizvodnje i neuspjeha.

Kako biste lakše dovršili proces kontrole kvalitete, uvijek vam preporučujemo da započnete s električnom provjerom pravila (ERC) i provjerom pravila projektiranja (DRC) kako biste provjerili zadovoljava li vaš dizajn u potpunosti sva pravila i ograničenja. S oba sustava možete jednostavno provjeriti širine zazora, širine linija, uobičajene proizvodne postavke, zahtjeve velike brzine i kratke spojeve.

Kada vaši ERC i DRC daju rezultate bez pogrešaka, preporučuje se provjeriti ožičenje svakog signala, od shematskog do PCB-a, jednu po jednu signalnu liniju kako biste bili sigurni da vam ne nedostaju nikakve informacije. Također upotrijebite mogućnosti sondiranja i maskiranja vašeg alata za dizajn kako biste bili sigurni da vaš materijal za postavljanje PCB -a odgovara vašoj shemi.