Pengalaman desain insinyur pengkabelan PCB

Proses desain PCB dasar secara umum adalah sebagai berikut: persiapan awal – > Desain struktur PCB – > Tata letak PCB – > pengkabelan – > optimisasi pengkabelan dan sablon sutra – > inspeksi jaringan dan DRC dan inspeksi struktur – > pembuatan pelat.
Persiapan awal.
Ini termasuk menyiapkan katalog dan skema“ Jika Anda ingin melakukan pekerjaan dengan baik, Anda harus mempertajam alat Anda terlebih dahulu. “Untuk membuat papan yang bagus, Anda tidak hanya harus mendesain prinsip, tetapi juga menggambar dengan baik. Sebelum mendesain PCB, terlebih dahulu siapkan library komponen skematik Sch dan PCB. Pustaka komponen dapat berupa Protel (banyak burung tua elektronik adalah Protel pada waktu itu), tetapi sulit untuk menemukan yang cocok. Lebih baik membuat pustaka komponen sesuai dengan data ukuran standar perangkat yang dipilih. Pada prinsipnya, buatlah library komponen PCB terlebih dahulu, baru kemudian library komponen sch. Perpustakaan komponen PCB memiliki persyaratan tinggi, yang secara langsung mempengaruhi pemasangan papan; Persyaratan pustaka komponen SCH relatif longgar. Perhatikan saja untuk mendefinisikan atribut pin dan hubungan yang sesuai dengan komponen PCB. PS: perhatikan pin tersembunyi di perpustakaan standar. Lalu ada desain skema. Ketika Anda siap, Anda siap untuk memulai desain PCB.
Kedua: desain struktur PCB.
Pada langkah ini, sesuai dengan ukuran papan sirkuit yang ditentukan dan berbagai posisi mekanis, gambar permukaan PCB di lingkungan desain PCB, dan tempatkan konektor, kunci / sakelar yang diperlukan, lubang sekrup, lubang perakitan, dll. sesuai dengan persyaratan pemosisian. Dan sepenuhnya mempertimbangkan dan menentukan area kabel dan area non kabel (seperti berapa banyak area di sekitar lubang sekrup yang termasuk area non kabel).
Ketiga: tata letak PCB.
Tata letaknya adalah untuk meletakkan perangkat di papan tulis. Saat ini, jika semua persiapan yang disebutkan di atas selesai, Anda dapat membuat tabel jaringan (Desain – > buat netlist) pada diagram skematik, lalu impor tabel jaringan (Desain – > Muat jaring) pada diagram PCB. Anda dapat melihat bahwa semua perangkat menumpuk, dan ada kabel terbang di antara pin untuk meminta koneksi. Kemudian Anda dapat mengatur tata letak perangkat. Tata letak umum harus dilakukan sesuai dengan prinsip-prinsip berikut:
Zonasi yang wajar menurut kinerja listrik, umumnya dibagi menjadi: area sirkuit digital (yaitu takut akan interferensi dan menghasilkan interferensi), area sirkuit analog (takut akan interferensi) dan area penggerak daya (sumber interferensi);
Sirkuit yang menyelesaikan fungsi yang sama harus ditempatkan sedekat mungkin, dan semua komponen harus disetel untuk memastikan perkawatan sederhana; Pada saat yang sama, sesuaikan posisi relatif antara blok fungsional untuk membuat koneksi antara blok fungsional menjadi ringkas;
. untuk komponen dengan kualitas tinggi, posisi pemasangan dan kekuatan pemasangan harus dipertimbangkan; Elemen pemanas harus ditempatkan secara terpisah dari elemen sensitif suhu, dan tindakan konveksi termal harus dipertimbangkan bila perlu;
Driver I / O harus sedekat mungkin dengan tepi papan cetak dan konektor keluar sejauh mungkin;
Generator jam (seperti osilator kristal atau osilator jam) harus sedekat mungkin dengan perangkat yang menggunakan jam;
Kapasitor decoupling (kapasitor batu tunggal dengan kinerja frekuensi tinggi yang baik umumnya digunakan) harus ditambahkan di antara pin input daya dari setiap sirkuit terpadu dan ground; Ketika ruang papan sirkuit padat, kapasitor tantalum juga dapat ditambahkan di sekitar beberapa sirkuit terpadu.
. dioda pelepasan (1N4148) harus ditambahkan pada koil relai;
Tata letak harus seimbang, padat dan teratur, dan tidak boleh terlalu berat atau berat
“”
——Perhatian khusus diperlukan
Saat menempatkan komponen, ukuran sebenarnya (luas dan tinggi) komponen dan posisi relatif antar komponen harus dipertimbangkan untuk memastikan kinerja listrik papan sirkuit dan kelayakan serta kenyamanan produksi dan pemasangan. Pada saat yang sama, dengan premis bahwa prinsip-prinsip di atas dapat direfleksikan, penempatan komponen harus dimodifikasi dengan tepat agar rapi dan indah. Komponen serupa harus ditempatkan dengan rapi Dalam arah yang sama, tidak dapat “tersebar”.
Langkah ini terkait dengan keseluruhan gambar papan dan kesulitan pemasangan kabel pada langkah berikutnya, jadi kita harus berusaha keras untuk mempertimbangkannya. Selama tata letak, kabel awal dapat dibuat untuk tempat-tempat yang tidak pasti dan sepenuhnya dipertimbangkan.
Keempat: kabel.
Pengkabelan adalah proses penting dalam keseluruhan desain PCB. Ini secara langsung akan mempengaruhi kinerja PCB. Dalam proses desain PCB, pengkabelan umumnya dibagi menjadi tiga bidang: yang pertama adalah pengkabelan, yang merupakan persyaratan dasar desain PCB. Jika garis tidak terhubung dan ada garis terbang, itu akan menjadi papan yang tidak memenuhi syarat. Dapat dikatakan bahwa itu belum diperkenalkan. Yang kedua adalah kepuasan kinerja listrik. Ini adalah standar untuk mengukur apakah papan sirkuit tercetak memenuhi syarat. Ini untuk menyesuaikan kabel setelah kabel dengan hati-hati untuk mencapai kinerja listrik yang baik. Lalu ada keindahan. Jika kabel Anda terhubung, tidak ada tempat untuk mempengaruhi kinerja peralatan listrik, tetapi sekilas, itu tidak teratur di masa lalu, ditambah dengan warna-warni dan warna-warni, bahkan jika kinerja listrik Anda bagus, itu masih sepotong sampah di mata orang lain. Ini membawa ketidaknyamanan besar untuk pengujian dan pemeliharaan. Pengkabelan harus rapi dan seragam, tidak saling silang dan tidak teratur. Ini harus diwujudkan dalam kondisi memastikan kinerja listrik dan memenuhi persyaratan individu lainnya, jika tidak maka akan meninggalkan dasar-dasarnya. Prinsip-prinsip berikut harus diikuti selama pengkabelan:
Umumnya, kabel listrik dan kabel arde harus disambungkan terlebih dahulu untuk memastikan kinerja listrik papan sirkuit. Dalam kisaran yang diizinkan, lebar catu daya dan kabel arde harus diperlebar sebanyak mungkin. Lebih baik kabel ground lebih lebar dari lebar saluran listrik. Hubungannya adalah: kabel ground > saluran listrik > saluran sinyal. Umumnya, lebar garis sinyal adalah 0.2 ~ 0.3mm, lebar halus dapat mencapai 0.05 ~ 0.07mm, dan saluran listrik umumnya 1.2 ~ 2.5mm. Untuk PCB sirkuit digital, kabel ground lebar dapat digunakan untuk membentuk sirkuit, yaitu untuk membentuk jaringan ground (arde sirkuit analog tidak dapat digunakan dengan cara ini)
Kabel dengan persyaratan ketat (seperti jalur frekuensi tinggi) harus disambungkan terlebih dahulu, dan garis samping dari ujung input dan ujung output harus menghindari paralel yang berdekatan untuk menghindari gangguan pantulan. Jika perlu, kabel arde harus ditambahkan untuk isolasi. Pengkabelan dari dua lapisan yang berdekatan harus tegak lurus satu sama lain dan paralel, yang mudah untuk menghasilkan kopling parasit.
Cangkang osilator harus dibumikan, dan garis jam harus sesingkat mungkin, dan tidak boleh ada di mana-mana. Di bawah sirkuit osilasi jam dan sirkuit logika kecepatan tinggi khusus, area bumi harus ditingkatkan, dan garis sinyal lainnya tidak boleh diambil untuk membuat medan listrik di sekitarnya mendekati nol;
45o kabel garis putus-putus harus diadopsi sejauh mungkin, dan 90o kabel garis putus-putus tidak boleh digunakan untuk mengurangi radiasi sinyal frekuensi tinggi( Busur ganda juga harus digunakan untuk saluran dengan persyaratan tinggi)
Tidak ada garis sinyal yang membentuk loop. Jika tidak dapat dihindari, loop harus sekecil mungkin; Jalur sinyal harus sesedikit mungkin;
Garis kunci harus sesingkat dan setebal mungkin, dan area pelindung harus ditambahkan di kedua sisi.
Saat mentransmisikan sinyal sensitif dan sinyal pita medan derau melalui kabel datar, sinyal tersebut harus diarahkan keluar dengan cara “kawat arde sinyal kabel arde”.
Titik uji harus disediakan untuk sinyal kunci untuk memfasilitasi produksi, pemeliharaan, dan deteksi
. setelah pengkabelan skema selesai, pengkabelan harus dioptimalkan; Pada saat yang sama, setelah pemeriksaan jaringan awal dan pemeriksaan DRC benar, isi area non-kabel dengan kabel ground, gunakan area besar lapisan tembaga sebagai kabel ground, dan hubungkan tempat yang tidak digunakan dengan ground pada papan cetak sebagai kawat tanah. Atau dapat dibuat menjadi papan multilayer, dan catu daya dan kabel arde masing-masing menempati satu lantai.
——Persyaratan proses pengkabelan PCB
. garis
Umumnya, lebar saluran sinyal adalah 0.3 mm (12 mil), dan lebar saluran listrik adalah 0.77 mm (30 mil) atau 1.27 mm (50 mil); Jarak antara garis dan antara garis dan bantalan lebih besar dari atau sama dengan 0.33mm (13mil). Dalam penerapan praktis, jika kondisi memungkinkan, tambah jarak;
Ketika kerapatan kabel tinggi, dapat dipertimbangkan (tetapi tidak disarankan) untuk menggunakan dua kabel di antara pin IC. Lebar kabel adalah 0.254mm (10mil), dan jarak kawat tidak kurang dari 0.254mm (10mil). Dalam keadaan khusus, ketika pin perangkat padat dan lebarnya sempit, lebar garis dan spasi garis dapat dikurangi dengan tepat.
. bantalan
Persyaratan dasar untuk pad dan via adalah sebagai berikut: diameter pad harus lebih besar dari 0.6 mm dari pada lubang; Misalnya, untuk resistor pin umum, kapasitor, dan sirkuit terpadu, ukuran disk / lubang adalah 1.6mm/0.8mm (63mil / 32mil), dan soket, pin, dan dioda 1N4007 adalah 1.8mm/1.0mm (71mil / 39mil). Dalam aplikasi praktis, itu harus ditentukan sesuai dengan ukuran komponen yang sebenarnya. Jika memungkinkan, ukuran pad dapat ditingkatkan dengan tepat;
Bukaan pemasangan komponen yang dirancang pada PCB harus sekitar 0.2 ~ 0.4 mm lebih besar dari ukuran sebenarnya dari pin komponen.
. melalui
Umumnya 1.27mm/0.7mm (50mil/28mil);
Ketika kerapatan kabel tinggi, ukuran via dapat dikurangi dengan tepat, tetapi tidak boleh terlalu kecil. 1.0mm/0.6mm (40mil / 24mil) dapat dipertimbangkan.
. persyaratan jarak pad, kawat dan via
PAD dan VIA?: 0.3mm(12mil)
PAD dan PAD?: 0.3mm(12mil)
PAD dan TRACK?: 0.3mm(12mil)
TRACK dan TRACK?: 0.3mm(12mil)
Ketika kepadatan tinggi:
PAD dan VIA?: 0.254mm(10mil)
PAD dan PAD?: 0.254mm(10mil)
PAD dan TRACK?: ? 0.254mm (10mil)
TRACK dan TRACK?: ? 0.254mm (10mil)
Kelima: pengoptimalan kabel dan sablon sutra.
“Tidak bagus, hanya lebih baik”! Tidak peduli seberapa keras Anda mencoba mendesain, ketika Anda selesai melukis, Anda akan tetap merasa bahwa banyak tempat yang bisa dimodifikasi. Pengalaman desain umum adalah bahwa waktu untuk mengoptimalkan pengkabelan adalah dua kali lipat dari pengkabelan awal. Setelah Anda merasa tidak ada yang perlu diubah, Anda dapat meletakkan tembaga (tempat – > bidang poligon). Tembaga umumnya diletakkan dengan kabel ground (perhatikan pemisahan ground analog dan ground digital), dan catu daya juga dapat diletakkan saat meletakkan papan multilayer. Untuk sablon sutra, perhatikan agar tidak terhalang oleh perangkat atau dilepas oleh vias dan bantalan. Pada saat yang sama, desain harus menghadap ke permukaan komponen, dan kata-kata di bagian bawah harus dicerminkan untuk menghindari membingungkan lapisan.
Keenam: inspeksi jaringan dan DRC dan inspeksi struktur.
Pertama, pada premis bahwa desain skema sirkuit sudah benar, periksa hubungan koneksi fisik antara file jaringan PCB yang dihasilkan dan file jaringan skematis, dan perbaiki desain sesuai dengan hasil file output untuk memastikan kebenaran hubungan koneksi kabel. ;
Setelah pemeriksaan jaringan dilewati dengan benar, DRC memeriksa desain PCB, dan memperbaiki desain tepat waktu sesuai dengan hasil file output untuk memastikan kinerja listrik kabel PCB. Struktur pemasangan mekanis PCB harus diperiksa lebih lanjut dan dikonfirmasi setelahnya.
Ketujuh: pembuatan piring.
Sebelum itu, harus ada proses audit.
Desain PCB adalah ujian pikiran. Siapa pun yang memiliki pikiran yang padat dan pengalaman yang tinggi, papan yang dirancang itu bagus. Oleh karena itu, kita harus sangat berhati-hati dalam desain, sepenuhnya mempertimbangkan berbagai faktor (misalnya, banyak orang tidak mempertimbangkan kenyamanan perawatan dan inspeksi), terus meningkatkan, dan kita akan dapat merancang papan yang baik.