Pada awal reka bentuk baru, kebanyakan masa dihabiskan untuk reka bentuk litar dan pemilihan komponen, dan BPA susun atur dan tahap pendawaian sering tidak dipertimbangkan secara komprehensif kerana kekurangan pengalaman. Kegagalan untuk mencurahkan masa dan usaha yang mencukupi untuk susun atur PCB dan fasa routing reka bentuk boleh mengakibatkan masalah pada tahap pembuatan atau kecacatan fungsional ketika reka bentuk beralih dari domain digital ke realiti fizikal. Oleh itu, apakah kunci untuk merancang papan litar yang sahih di atas kertas dan juga dalam bentuk fizikal? Mari terokai lima garis panduan reka bentuk PCB teratas yang perlu diketahui ketika merancang PCB berfungsi dan boleh dikilangkan.

1 – Perbaiki susun atur komponen anda

Fasa penempatan komponen dari proses susun atur PCB adalah sains dan seni, memerlukan pertimbangan strategik mengenai komponen utama yang ada di papan tulis. Walaupun proses ini boleh mencabar, cara anda meletakkan elektronik akan menentukan betapa mudahnya pembuatan papan anda dan sejauh mana ia memenuhi keperluan reka bentuk asal anda.

Walaupun terdapat pesanan umum umum untuk penempatan komponen, seperti penempatan berurutan penyambung, komponen pemasangan PCB, litar daya, litar tepat, litar kritikal, dan lain-lain, terdapat juga beberapa panduan khusus yang perlu diingat, termasuk:

Orientasi – Memastikan komponen serupa diletakkan dalam arah yang sama akan membantu mencapai proses pengelasan yang cekap dan bebas ralat.

Penempatan – Elakkan meletakkan komponen yang lebih kecil di belakang komponen yang lebih besar di mana ia mungkin terpengaruh dengan pematerian komponen yang lebih besar.

Organisasi – Disarankan agar semua komponen pelekap permukaan (SMT) diletakkan di sisi papan yang sama dan semua komponen lubang melalui (TH) diletakkan di atas papan untuk meminimumkan langkah pemasangan.

Satu garis panduan reka bentuk PCB akhir – apabila menggunakan komponen teknologi campuran (komponen melalui lubang dan permukaan permukaan), pengeluar mungkin memerlukan proses tambahan untuk memasang papan, yang akan menambah kos keseluruhan anda.

Orientasi komponen chip yang baik (kiri) dan orientasi komponen chip yang buruk (kanan)

Penempatan komponen yang baik (kiri) dan penempatan komponen yang buruk (kanan)

No. 2 – Pemasangan kabel, pembumian dan pendawaian isyarat yang betul

Setelah meletakkan komponen, anda kemudian boleh meletakkan kabel kuasa, pembumian, dan kabel isyarat untuk memastikan bahawa isyarat anda mempunyai jalan yang bersih dan bebas masalah. Pada tahap proses susun atur ini, perhatikan panduan berikut:

Cari lapisan satah bekalan kuasa dan pembumian

Selalu disarankan agar lapisan bekalan kuasa dan permukaan tanah diletakkan di dalam papan sambil simetris dan berpusat. Ini membantu mengelakkan papan litar anda membengkok, yang juga penting sekiranya komponen anda diposisikan dengan betul. Untuk menghidupkan IC, disarankan untuk menggunakan saluran biasa untuk setiap bekalan kuasa, memastikan lebar pendawaian yang tegas dan stabil, dan mengelakkan sambungan kuasa rantai Daisy dari peranti ke peranti.

Kabel isyarat disambungkan melalui kabel

Seterusnya, sambungkan garis isyarat mengikut reka bentuk dalam rajah skematik. Dianjurkan untuk selalu mengambil jalan sesingkat mungkin dan jalan langsung antara komponen. Sekiranya komponen anda perlu diposisikan secara mendatar tanpa berat sebelah, disarankan agar anda pada asasnya memasangkan komponen papan secara melintang di mana ia keluar dari wayar dan kemudian memasangkannya secara menegak setelah keluar dari wayar. Ini akan menahan komponen dalam kedudukan mendatar semasa pateri berpindah semasa kimpalan. Seperti yang ditunjukkan pada bahagian atas gambar di bawah. Pendawaian isyarat yang ditunjukkan di bahagian bawah gambar boleh menyebabkan pesongan komponen semasa pateri mengalir semasa kimpalan.

Pendawaian yang disyorkan (anak panah menunjukkan arah aliran pateri)

Pendawaian yang tidak disarankan (anak panah menunjukkan arah aliran pateri)

Tentukan lebar rangkaian

Reka bentuk anda mungkin memerlukan rangkaian yang berbeza yang akan membawa pelbagai arus, yang akan menentukan lebar rangkaian yang diperlukan. Mengingat keperluan asas ini, disarankan untuk memberikan lebar 0.010 “(10mil) untuk isyarat analog dan digital arus rendah. Apabila arus talian anda melebihi 0.3 ampere, ia harus dilebarkan. Inilah kalkulator lebar garis percuma untuk memudahkan proses penukaran.

Nombor tiga. – Karantina berkesan

Anda mungkin pernah mengalami bagaimana lonjakan voltan dan arus yang besar dalam litar bekalan kuasa boleh mengganggu litar kawalan arus voltan rendah anda. Untuk mengurangkan masalah gangguan tersebut, ikuti panduan berikut:

Pengasingan – Pastikan setiap sumber kuasa dijauhkan dari sumber kuasa dan sumber kawalan. Sekiranya anda mesti menyambungkannya bersama-sama dalam PCB, pastikan ia sedekat mungkin dengan hujung jalan kuasa.

Tata Letak – Jika anda telah meletakkan pesawat tanah di lapisan tengah, pastikan untuk meletakkan jalur impedans kecil untuk mengurangkan risiko gangguan litar kuasa dan membantu melindungi isyarat kawalan anda. Garis panduan yang sama boleh diikuti untuk memastikan digital dan analog anda terpisah.

Gandingan – Untuk mengurangkan gandingan kapasitif kerana meletakkan bidang tanah dan pendawaian yang besar di atas dan di bawahnya, cubalah melintasi tanah simulasi hanya melalui garis isyarat analog.

Contoh pengasingan komponen (digital dan analog)

No.4 – Selesaikan masalah kepanasan

Adakah anda pernah mengalami penurunan prestasi litar atau kerosakan papan litar kerana masalah haba? Oleh kerana tidak ada pertimbangan pelesapan haba, ada banyak masalah yang melanda banyak pereka. Berikut adalah beberapa panduan yang perlu diingat untuk membantu menyelesaikan masalah pelepasan haba:

Kenal pasti komponen yang menyusahkan

Langkah pertama adalah untuk mula memikirkan komponen mana yang akan menghilangkan haba paling banyak dari papan. Ini dapat dilakukan dengan mencari tahap “rintangan haba” di lembaran data komponen dan kemudian mengikuti panduan yang disarankan untuk memindahkan haba yang dihasilkan. Sudah tentu, anda boleh menambahkan radiator dan kipas penyejuk untuk memastikan komponen tetap sejuk, dan ingatlah untuk menjauhkan komponen kritikal dari sebarang sumber haba yang tinggi.

Tambahkan pad udara panas

Penambahan pad udara panas sangat berguna untuk papan litar yang boleh dibuat, mereka penting untuk komponen kandungan tembaga tinggi dan aplikasi pematerian gelombang pada papan litar pelbagai lapisan. Oleh kerana kesukaran untuk mengekalkan suhu proses, selalu disarankan untuk menggunakan pad udara panas pada komponen melalui lubang untuk membuat proses pengelasan semudah mungkin dengan memperlahankan kadar pelesapan haba pada pin komponen.

Sebagai peraturan umum, selalu sambungkan lubang melalui atau lubang masuk yang disambungkan ke tanah atau pesawat kuasa menggunakan pad udara panas. Selain pembalut udara panas, anda juga dapat menambahkan titisan air mata di lokasi saluran sambungan pad untuk memberikan tambahan tembaga foil / logam. Ini akan membantu mengurangkan tekanan mekanikal dan terma.

Sambungan pad udara panas khas

Sains pad udara panas:

Ramai jurutera yang bertanggungjawab dalam Proses atau SMT di kilang sering menghadapi tenaga elektrik spontan, seperti kerosakan papan elektrik seperti spontan kosong, de-wetting, atau cold wetting. Tidak kira bagaimana mengubah keadaan proses atau suhu relau kimpalan reflow bagaimana menyesuaikannya, terdapat sebilangan timah tertentu yang tidak dapat dikimpal. Apa yang berlaku di sini?

Terlepas dari masalah pengoksidaan komponen dan papan litar, selidiki kembalinya setelah sebahagian besar kimpalan yang ada sebenarnya berasal dari reka bentuk pendawaian (susun atur) papan litar yang hilang, dan salah satu yang paling biasa adalah pada komponen kaki kimpalan tertentu yang disambungkan ke kepingan tembaga dari kawasan yang luas, komponen ini selepas kaki kimpalan pematerian reflow solder, Beberapa komponen yang dikimpal dengan tangan juga boleh menyebabkan masalah pengelasan atau pelapisan palsu kerana situasi yang serupa, dan ada juga yang gagal mengimpal komponen kerana pemanasan terlalu lama.

PCB umum dalam reka bentuk litar selalunya perlu meletakkan kerajang tembaga yang luas sebagai bekalan kuasa (Vcc, Vdd atau Vss) dan Ground (GND, Ground). Kawasan kerajang tembaga yang besar ini biasanya dihubungkan secara langsung ke beberapa litar kawalan (ICS) dan pin komponen elektronik.

Malangnya, jika kita ingin memanaskan kawasan tembaga yang besar ini ke suhu lebur timah, biasanya memerlukan lebih banyak masa daripada pad individu (pemanasan lebih perlahan), dan pelesapan haba lebih cepat. Apabila salah satu hujung pendawaian foil tembaga sebegitu besar disambungkan ke komponen kecil seperti rintangan kecil dan kapasitansi kecil, dan hujung yang lain tidak, masalah pengelasan mudah dilakukan kerana ketidakkonsistenan timah lebur dan masa pemejalan; Sekiranya keluk suhu kimpalan reflow tidak diselaraskan dengan baik, dan masa pemanasan tidak mencukupi, kaki pemateri komponen ini yang disambungkan dalam kerajang tembaga besar mudah menyebabkan masalah pengelasan maya kerana tidak dapat mencapai suhu timah lebur.

Semasa Pematerian Tangan, sambungan pateri komponen yang disambungkan ke kerajang tembaga besar akan hilang terlalu cepat untuk diselesaikan dalam masa yang diperlukan. Kecacatan yang paling biasa adalah pematerian dan pematerian maya, di mana pateri hanya dikimpal ke pin komponen dan tidak disambungkan ke pad papan litar. Dari penampilan, keseluruhan sendi pateri akan membentuk bola; Lebih-lebih lagi, pengendali untuk mengimpal kaki kimpalan pada papan litar dan sentiasa meningkatkan suhu besi pematerian, atau pemanasan terlalu lama, sehingga komponen melebihi suhu ketahanan panas dan kerosakan tanpa menyedarinya. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Oleh kerana kita mengetahui titik masalah, kita dapat menyelesaikan masalahnya. Secara amnya, kami memerlukan reka bentuk pelindung termal yang disebut untuk menyelesaikan masalah kimpalan yang disebabkan oleh kaki kimpalan elemen penghubung kerajang tembaga yang besar. Seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah, pendawaian di sebelah kiri tidak menggunakan pad udara panas, sementara pendawaian di sebelah kanan telah menggunakan sambungan pad udara panas. Dapat dilihat bahawa hanya terdapat beberapa garis kecil di kawasan hubungan antara pad dan foil tembaga yang besar, yang dapat membatasi kehilangan suhu pada pad dan mencapai kesan pengelasan yang lebih baik.

No 5 – Periksa kerja anda

Sangat mudah untuk merasa terharu pada akhir projek reka bentuk ketika anda menggembirakan dan membongkar semua kepingan bersama-sama. Oleh itu, periksa dua kali dan tiga kali usaha reka bentuk anda pada tahap ini boleh membawa perbezaan antara kejayaan dan kegagalan pembuatan.

Untuk membantu menyelesaikan proses kawalan kualiti, kami selalu mengesyorkan agar anda memulakan dengan pemeriksaan Peraturan elektrik (ERC) dan pemeriksaan Peraturan peraturan (DRC) untuk mengesahkan bahawa reka bentuk anda memenuhi semua peraturan dan kekangan. Dengan kedua-dua sistem, anda dapat dengan mudah memeriksa lebar pelepasan, lebar garisan, Tetapan pembuatan biasa, keperluan kelajuan tinggi dan litar pintas.

Apabila ERC dan DRC anda menghasilkan hasil tanpa ralat, disarankan agar anda memeriksa pendawaian setiap isyarat, dari skematik hingga PCB, satu baris isyarat pada satu masa untuk memastikan bahawa anda tidak kehilangan maklumat. Juga, gunakan keupayaan menyelidik dan menutupi alat reka bentuk anda untuk memastikan bahawa bahan susun atur PCB anda sesuai dengan skema anda.