PCB חיווט חשוב מאוד בכל עיצוב ה-PCB. כדאי ללמוד כיצד להשיג חיווט מהיר ויעיל ולגרום לחיווט ה-PCB שלך להיראות גבוה. מיינו את 7 ההיבטים שצריך לשים לב אליהם בחיווט PCB, ובואו לבדוק את המחדלים ולמלא את המשרות הפנויות!

1. עיבוד קרקע משותף של מעגל דיגיטלי ומעגל אנלוגי

PCB רבים אינם עוד מעגלים חד-פונקציונליים (מעגלים דיגיטליים או אנלוגיים), אלא מורכבים מתערובת של מעגלים דיגיטליים ואנלוגיים. לכן, יש צורך לשקול את ההפרעות ההדדיות ביניהם בעת החיווט, במיוחד את הפרעות הרעש על חוט ההארקה. התדר של המעגל הדיגיטלי גבוה, והרגישות של המעגל האנלוגי חזקה. עבור קו האות, קו האות בתדר גבוה צריך להיות רחוק ככל האפשר מהתקן המעגל האנלוגי הרגיש. עבור קו ההארקה, לכל ה-PCB יש רק צומת אחד לעולם החיצון, ולכן יש לטפל בבעיית הקרקע הדיגיטלית והאנלוגית בתוך ה-PCB, והאדמה הדיגיטלית והארקה האנלוגית בתוך הלוח למעשה מופרדות והם לא מחוברים זה לזה, אלא בממשק (כגון תקעים וכו’) המחברים את ה-PCB לעולם החיצון. יש חיבור קצר בין הארקה דיגיטלית להארקה אנלוגית. שימו לב שיש רק נקודת חיבור אחת. יש גם סיבות לא שכיחות על ה-PCB, אשר נקבע על ידי תכנון המערכת.

2. קו האות מונח על השכבה החשמלית (הקרקעית)

בחיווט הלוח המודפס הרב-שכבתי, מכיוון שלא נותרו הרבה חוטים בשכבת קו האות שלא נפרשו, הוספת שכבות נוספות תגרום לבזבוז ותגביר את עומס הייצור, והעלות תגדל בהתאם. כדי לפתור סתירה זו, אתה יכול לשקול חיווט על שכבת החשמל (הקרקע). יש להתייחס תחילה לשכבת הכוח, ולשכבת הקרקע שניה. כי עדיף לשמור על שלמות המבנה.

3. טיפול ברגליים מחברות במוליכי שטח גדול

בהארקה בשטח גדול (חשמל), רגליהם של רכיבים משותפים מחוברות אליו. יש לשקול באופן מקיף את הטיפול ברגליים המקשרות. מבחינת ביצועים חשמליים, עדיף לחבר את הרפידות של רגלי הרכיב למשטח הנחושת. קיימות כמה סכנות נסתרות בלתי רצויות בריתוך ובהרכבה של רכיבים, כגון: ① ריתוך דורש תנורי חימום בעלי הספק גבוה. ② קל לגרום למפרקי הלחמה וירטואליים. לכן, הן הביצועים החשמליים והן דרישות התהליך נעשות לרפידות בדוגמת צולבות, הנקראים מגני חום, הידועים בכינויים כריות תרמיות (תרמיות), כך שחיבורי הלחמה וירטואליים עשויים להיווצר עקב חום מוגזם בחתך במהלך ההלחמה. סקס מופחת מאוד. העיבוד של רגל הכוח (הקרקע) של הלוח הרב-שכבתי זהה.

4. תפקידה של מערכת הרשת בכבלים

במערכות CAD רבות, החיווט נקבע על סמך מערכת הרשת. הרשת צפופה מדי והנתיב גדל, אבל הצעד קטן מדי, וכמות הנתונים בשטח גדולה מדי. לכך יהיו בהכרח דרישות גבוהות יותר לשטח האחסון של המכשיר, וגם למהירות המחשוב של המוצרים האלקטרוניים מבוססי המחשב. השפעה גדולה. נתיבים מסוימים אינם חוקיים, כגון אלה שתופסים על ידי הרפידות של רגלי הרכיב או על ידי חורי הרכבה וחורים קבועים. רשתות דלילות מדי ומעט מדי ערוצים משפיעים מאוד על קצב ההפצה. אז חייבת להיות מערכת רשת סבירה שתתמוך בחיווט. המרחק בין הרגליים של רכיבים סטנדרטיים הוא 0.1 אינץ’ (2.54 מ”מ), כך שהבסיס של מערכת הרשת מוגדר בדרך כלל ל-0.1 אינץ’ (2.54 מ”מ) או כפולה אינטגרלית של פחות מ-0.1 אינץ’, כגון: 0.05 אינץ’, 0.025 אינץ’, 0.02 אינץ’ וכו’.

5. טיפול באספקת חשמל ובחוט הארקה

גם אם החיווט בכל לוח ה-PCB הושלם בצורה טובה מאוד, ההפרעה הנגרמת כתוצאה מהתחשבות לא נכונה באספקת החשמל ובחוט ההארקה תפחית את ביצועי המוצר, ולעיתים אף תשפיע על אחוזי ההצלחה של המוצר. לכן, יש להתייחס ברצינות לחיווט ספק הכוח וחוט ההארקה, ולמזער את הפרעות הרעש שנוצרות על ידי ספק הכוח וחוט ההארקה כדי להבטיח את איכות המוצר. כל מהנדס העוסק בתכנון מוצרים אלקטרוניים מבין את הגורם לרעש בין חוט ההארקה לחוט החשמל, וכעת מתבטא רק דיכוי הרעש המופחת: ידוע להוסיף את הרעש בין ספק הכוח לאדמה. חוּט. קבל לוטוס. הרחב את רוחב חוטי החשמל וההארקה ככל האפשר, רצוי שחוט ההארקה רחב יותר מחוט החשמל, הקשר ביניהם הוא: חוט אות “חוט חשמל”, בדרך כלל רוחב חוט האות הוא: 0.2 ~ 0.3 מ”מ, הרוחב העדין ביותר יכול להגיע ל-0.05 ~0.07 מ”מ, כבל החשמל הוא 1.2 ~ 2.5 מ”מ. עבור ה-PCB של המעגל הדיגיטלי, ניתן להשתמש בחוט הארקה רחב ליצירת לולאה, כלומר, ניתן להשתמש ברשת הארקה (לא ניתן להשתמש בהארקה של המעגל האנלוגי בצורה זו). שטח גדול של שכבת נחושת משמש כחוט הארקה, שאינו משמש על הלוח המודפס. מחובר לאדמה כחוט הארקה בכל המקומות. לחלופין, ניתן להפוך אותו ללוח רב שכבתי, ואספקת החשמל וחוטי ההארקה תופסים שכבה אחת כל אחד.

6. בדיקת כלל עיצוב (DRC)

לאחר השלמת תכנון החיווט, יש צורך לבדוק היטב האם תכנון החיווט תואם את הכללים שגיבש המעצב, ובמקביל, יש צורך לאשר האם הכללים שנקבעו עומדים בדרישות תהליך ייצור הלוח המודפס . לבדיקה הכללית יש את ההיבטים הבאים: קו וקו, קו האם המרחק בין כרית הרכיב, קו וחור דרך, כרית רכיב וחור דרך, וחור וחור דרך הוא סביר והאם הוא עומד בדרישות הייצור. האם רוחב קו החשמל וקו ההארקה מתאים, והאם יש צימוד הדוק בין קו החשמל לקו הארקה (עכבת גלים נמוכה)? האם יש מקום ב-PCB שבו ניתן להרחיב את חוט ההארקה? האם האמצעים הטובים ביותר ננקטו עבור קווי האות המרכזיים, כגון האורך הקצר ביותר, קו ההגנה מתווסף, וקו הקלט וקו המוצא מופרדים בבירור. האם ישנם חוטי הארקה נפרדים למעגל אנלוגי ומעגל דיגיטלי. האם הגרפיקה (כגון סמלים והערות) שנוספו ל-PCB תגרום לקצר באות. שנה כמה צורות קו לא רצויות. האם יש קו תהליך על ה-PCB? האם מסכת ההלחמה עומדת בדרישות תהליך הייצור, האם גודל מסכת ההלחמה מתאים, והאם לוגו התו נלחץ על משטח המכשיר, כדי לא להשפיע על איכות הציוד החשמלי. בין אם קצה המסגרת החיצוני של שכבת הארקת החשמל בלוח הרב-שכבתי מצטמצם, אם רדיד הנחושת של שכבת הארקת החשמל נחשף מחוץ ללוח, קל לגרום לקצר חשמלי.

7. דרך עיצוב

Via הוא אחד המרכיבים החשובים של PCB רב שכבתי, ועלות הקידוח מהווה בדרך כלל 30% עד 40% מעלות ייצור PCB. במילים פשוטות, כל חור ב-PCB יכול להיקרא ויה. מנקודת מבט של תפקוד, ניתן לחלק את ה-vias לשתי קטגוריות: האחת משמשת לחיבורים חשמליים בין שכבות; השני משמש לקיבוע או מיקום התקני. במונחים של תהליך, ויאס מחולקים בדרך כלל לשלוש קטגוריות, כלומר vias עיוורים, vias קבורים ודרך vias.

חורים עיוורים ממוקמים על המשטח העליון והתחתון של המעגל המודפס ויש להם עומק מסוים. הם משמשים לחיבור קו השטח והקו הפנימי הבסיסי. עומק החור בדרך כלל אינו עולה על יחס מסוים (צמצם). חור קבור מתייחס לחור החיבור הממוקם בשכבה הפנימית של המעגל המודפס, שאינו משתרע אל פני השטח של המעגל. שני סוגי החורים שהוזכרו לעיל ממוקמים בשכבה הפנימית של המעגל, ומושלמים על ידי תהליך יצירת חורים דרך לפני הלמינציה, ומספר שכבות פנימיות עשויות להיות חופפות במהלך היווצרות המעבר. הסוג השלישי נקרא חור דרך, החודר לכל לוח המעגלים וניתן להשתמש בו לחיבור פנימי או כחור מיקום להרכבה. מכיוון שקל יותר לממש את החור העובר בתהליך והעלות נמוכה יותר, הוא משמש ברוב המעגלים המודפסים במקום בשני הסוגים האחרים של חורים דרך. חורי המעבר הבאים, אלא אם צוין אחרת, נחשבים כחורי דרך.

1. מנקודת מבט עיצובית, דרך מורכבת בעיקר משני חלקים, האחד הוא חור הקידוח באמצע, והשני הוא אזור הרפידה סביב חור הקידוח. הגודל של שני חלקים אלו קובע את גודל ה-via. ברור שבעיצוב PCB במהירות גבוהה ובצפיפות גבוהה, מעצבים תמיד מקווים שככל שחור המעבר קטן יותר, כך ייטב, כך שניתן יהיה להשאיר יותר שטח חיווט על הלוח. בנוסף, ככל שחור המעבר קטן יותר, הקיבול הטפילי משלו. ככל שהוא קטן יותר, כך הוא מתאים יותר למעגלים מהירים. עם זאת, הקטנת גודל החורים מביאה גם לעלייה בעלות, ולא ניתן להקטין את גודלם של דרך המעבר ללא הגבלת זמן. הוא מוגבל על ידי טכנולוגיות תהליך כגון קידוח וציפוי: ככל שהחור קטן יותר, כך הקידוח גדול יותר ככל שהחור לוקח יותר זמן, כך קל יותר לסטות מהמיקום המרכזי; וכאשר עומק החור עולה על פי 6 מקוטר החור הקדח, לא ניתן להבטיח שדופן החור יכול להיות מצופה באופן אחיד בנחושת. לדוגמה, העובי (דרך עומק החור) של לוח PCB רגיל בן 6 שכבות הוא כ-50Mil, כך שקוטר הקידוח המינימלי שיצרני PCB יכולים לספק יכול להגיע רק ל-8Mil.

שנית, לקיבול הטפילי של חור המעבר עצמו יש קיבול טפילי לקרקע. אם ידוע שקוטר חור הבידוד בשכבת הקרקע של ה-via הוא D2, קוטר משטח ה-via הוא D1, ועובי לוח ה-PCB הוא T, הקבוע הדיאלקטרי של מצע הלוח הוא ε, והקיבול הטפילי של ה-via הוא בערך: C=1.41εTD1/(D2-D1) ההשפעה העיקרית של הקיבול הטפילי של ה-via על המעגל היא הארכת זמן העלייה של האות והפחתת מהירות המעגל.

3. השראות טפיליות של ויאס באופן דומה, יש השראות טפיליות יחד עם קיבולים טפיליים בוויאס. בתכנון של מעגלים דיגיטליים במהירות גבוהה, הנזק הנגרם על ידי השראות טפיליות של חיבורים הוא לרוב גדול מההשפעה של קיבול טפילי. השראות הסדרה הטפילית שלו תחליש את תרומת הקבל המעקף ותחליש את אפקט הסינון של מערכת החשמל כולה. אנו יכולים פשוט לחשב את השראות הטפילית המשוערת של דרך עם הנוסחה הבאה: L=5.08h[ln(4h/d)+1] כאשר L מתייחס לשראות ה-via, h הוא אורך ה-via, ו-d הוא המרכז קוטר החור. ניתן לראות מהנוסחה שלקוטר ה-via יש השפעה קטנה על השראות, ולאורך ה-via יש את ההשפעה הגדולה ביותר על ה-Inductance.

4. דרך עיצוב ב-PCB מהיר. באמצעות הניתוח שלעיל של המאפיינים הטפילים של חיבורים, אנו יכולים לראות שבתכנון PCB מהיר, חיבורים פשוטים לכאורה מביאים לעתים קרובות שליליים גדולים לתכנון המעגלים. השפעה.