I begynnelsen av det nye designet ble det meste av tiden brukt på kretsdesign og valg av komponenter, og PCB layout og ledningsfase ble ofte ikke vurdert grundig på grunn av mangel på erfaring. Unnlatelse av å bruke tilstrekkelig tid og krefter på PCB -oppsettet og routingsfasen for designet kan resultere i problemer på produksjonsstadiet eller funksjonsfeil når designet overføres fra det digitale domenet til den fysiske virkeligheten. Så hva er nøkkelen til å designe et kretskort som er autentisk både på papir og i fysisk form? La oss utforske de fem beste PCB -designretningslinjene å vite når du designer en produserbar, funksjonell PCB.

1 – Finjuster komponentoppsettet

Komponentplasseringsfasen av PCB -layoutprosessen er både en vitenskap og en kunst, som krever strategisk vurdering av hovedkomponentene som er tilgjengelige på brettet. Selv om denne prosessen kan være utfordrende, vil måten du plasserer elektronikken på avgjøre hvor enkelt det er å produsere brettet ditt og hvor godt det oppfyller de opprinnelige designkravene.

Selv om det er en generell generell rekkefølge for komponentplassering, for eksempel sekvensiell plassering av kontakter, PCB -monteringskomponenter, strømkretser, presisjonskretser, kritiske kretser, etc., er det også noen spesifikke retningslinjer å huske på, inkludert:

Orientering-Å sikre at lignende komponenter er plassert i samme retning, vil bidra til å oppnå en effektiv og feilfri sveiseprosess.

Plassering – Unngå å plassere mindre komponenter bak større komponenter der de kan påvirkes av lodding av større komponenter.

Organisering-Det anbefales at alle overflatemonteringskomponenter (SMT) plasseres på samme side av brettet, og at alle gjennomgående hull (TH) komponenter plasseres på toppen av brettet for å minimere monteringstrinn.

En siste PCB-designretningslinje-når du bruker blandede teknologikomponenter (gjennomgående hull og overflatemonterte komponenter), kan produsenten kreve ytterligere prosesser for å montere brettet, noe som vil øke din totale kostnad.

God brikkekomponentorientering (venstre) og dårlig brikkekomponentorientering (høyre)

God komponentplassering (venstre) og dårlig komponentplassering (høyre)

Nr. 2 – Riktig plassering av strøm, jording og signalkabling

Etter at du har plassert komponentene, kan du deretter plassere strømforsyningen, jording og signalledninger for å sikre at signalet ditt har en ren, problemfri bane. På dette stadiet av layoutprosessen må du huske på følgende retningslinjer:

Finn strømforsyningen og jordingsplanlagene

Det anbefales alltid at strømforsyningen og jordplanlagene plasseres inne i brettet mens de er symmetriske og sentrert. Dette forhindrer kretskortet i å bøye, noe som også betyr noe om komponentene er plassert riktig. For å drive IC, anbefales det å bruke en felles kanal for hver strømforsyning, sikre en fast og stabil ledningsbredde og unngå strømtilkoblinger fra Daisy chain til enhet.

Signalkabler kobles til via kabler

Deretter kobler du signallinjen i henhold til designet i det skjematiske diagrammet. Det anbefales å alltid ta kortest mulig vei og direkte vei mellom komponentene. Hvis komponentene dine må plasseres horisontalt uten skjevhet, anbefales det at du i utgangspunktet kobler komponentene på brettet horisontalt der de kommer ut av ledningen og deretter vertikalt wire dem etter at de kommer ut av ledningen. Dette vil holde komponenten i horisontal posisjon når loddetinnet migrerer under sveising. Som vist i den øvre halvdelen av figuren nedenfor. Signalledningene som er vist i den nedre delen av figuren kan forårsake nedbøyning av komponenter mens loddetinn flyter under sveising.

Anbefalt ledningsnett (piler indikerer loddestrømningsretning)

Ikke anbefalt ledningsnett (piler angir loddetinnstrømningsretning)

Definer nettverksbredde

Designet ditt kan kreve forskjellige nettverk som vil bære forskjellige strømmer, noe som bestemmer den nødvendige nettverksbredden. Med tanke på dette grunnleggende kravet, anbefales det å gi 0.010 “(10mil) bredder for lavstrøm analoge og digitale signaler. Når linjestrømmen overstiger 0.3 ampere, bør den utvides. Her er en gratis linjebreddekalkulator for å gjøre konverteringsprosessen enkel.

Nummer tre. – Effektiv karantene

Du har sannsynligvis opplevd hvor store spennings- og strømspiker i strømforsyningskretser kan forstyrre strømkretsene med lav spenning. Følg følgende retningslinjer for å minimere slike interferensproblemer:

Isolasjon – Sørg for at hver strømkilde holdes atskilt fra strømkilden og kontrollkilden. Hvis du må koble dem sammen i kretskortet, må du kontrollere at det er så nær enden av strømbanen som mulig.

Layout – Hvis du har plassert et grunnplan i det midterste laget, må du sørge for å plassere en liten impedanssti for å redusere risikoen for forstyrrelser i strømkretsen og for å beskytte kontrollsignalet. De samme retningslinjene kan følges for å holde din digitale og analoge adskilt.

Kobling – For å redusere kapasitiv kobling på grunn av å plassere store bakkeplan og ledninger over og under dem, prøv å krysse simulere bakken bare gjennom analoge signallinjer.

Eksempler på komponentisolering (digital og analog)

No.4 – Løs varmeproblemet

Har du noen gang hatt forringelse av kretsytelsen eller til og med skade på kretskortet på grunn av varmeproblemer? Fordi det ikke tas hensyn til varmespredning, har det vært mange problemer som plager mange designere. Her er noen retningslinjer du må huske på for å løse varmespredningsproblemer:

Identifiser plagsomme komponenter

Det første trinnet er å begynne å tenke på hvilke komponenter som vil spre mest varme fra brettet. Dette kan gjøres ved først å finne “termisk motstand” -nivået i komponentens datablad og deretter følge de foreslåtte retningslinjene for å overføre varmen som genereres. Selvfølgelig kan du legge til radiatorer og kjølevifter for å holde komponentene kjølige, og husk å holde viktige komponenter borte fra høye varmekilder.

Legg til varmluftsputer

Tilsetning av varmluftsputer er veldig nyttig for kretskort som kan produseres, de er avgjørende for komponenter med høyt kobberinnhold og bølgeloddeapplikasjoner på flerlags kretskort. På grunn av vanskeligheten med å opprettholde prosesstemperaturen, anbefales det alltid å bruke varmluftsputer på gjennomgående hullkomponenter for å gjøre sveiseprosessen så enkel som mulig ved å bremse hastigheten på varmespredning ved tappene på komponentene.

Som hovedregel må du alltid koble ethvert gjennomgående eller gjennomgående hull som er koblet til bakken eller strømplanet ved hjelp av en varmluftspute. I tillegg til varmluftsputene, kan du også legge til tåredråper på stedet for putetilkoblingsledningen for å gi ekstra kobberfolie/metallstøtte. Dette vil bidra til å redusere mekanisk og termisk belastning.

Typisk varmluftsputetilkobling

Varmluftpute vitenskap:

Mange ingeniører med ansvar for prosess eller SMT på en fabrikk støter ofte på spontan elektrisk energi, for eksempel elektriske brettfeil som spontan tom, avfukting eller kald fukting. Uansett hvordan du endrer prosessforholdene eller reflow sveiseovnstemperaturen hvordan du justerer, er det en viss andel tinn som ikke kan sveises. Hva i helvete skjer her?

Ganske bortsett fra komponentene og kretskortets oksidasjonsproblem, undersøk at den kommer tilbake etter at en veldig stor del av den eksisterende sveisefeilen faktisk kommer fra kretskortets ledningsdesign (layout) mangler, og en av de vanligste er på komponentene i en visse sveiseføtter koblet til kobberplaten i stort område, disse komponentene etter reflow lodding sveiseføtter, Noen håndsveisede komponenter kan også forårsake falske sveise- eller kledningsproblemer på grunn av lignende situasjoner, og noen unnlater til og med å sveise komponentene på grunn av for lang oppvarming.

Generelt kretskort i kretsutformingen trenger ofte å legge et stort område med kobberfolie som strømforsyning (Vcc, Vdd eller Vss) og Ground (GND, Ground). Disse store områdene med kobberfolie er vanligvis direkte koblet til noen styrekretser (ICS) og pinner på elektroniske komponenter.

Dessverre, hvis vi vil varme disse store områdene med kobberfolie til temperaturen i smeltetinn, tar det vanligvis mer tid enn individuelle pads (oppvarming er tregere), og varmeavledningen er raskere. Når den ene enden av en så stor kobberfoliekobling er koblet til små komponenter som liten motstand og liten kapasitans, og den andre enden ikke er det, er det lett å sveise problemer på grunn av inkonsistensen i smeltetinn og størkningstid; Hvis temperaturkurven for tilbakeløpssveising ikke er justert godt, og forvarmingstiden er utilstrekkelig, er loddeføttene til disse komponentene koblet i stor kobberfolie lett å forårsake problemet med virtuell sveising fordi de ikke kan nå smeltetinntemperaturen.

Under håndloding vil loddeskjøtene til komponenter som er koblet til store kobberfolier forsvinne for raskt til å fullføres innen nødvendig tid. De vanligste feilene er lodding og virtuell lodding, der loddetinn bare er sveiset til pinnen på komponenten og ikke er koblet til puten på kretskortet. Fra utseendet vil hele loddeskjøtet danne en ball; Dessuten operatøren for å sveise sveiseføttene på kretskortet og konstant øke temperaturen på loddejernet eller varme opp for lenge, slik at komponentene overskrider varmebestandighetstemperaturen og skader uten å vite det. Som vist i figuren nedenfor.

Siden vi kjenner problempunktet, kan vi løse problemet. Generelt krever vi den såkalte Thermal Relief-puteutformingen for å løse sveiseproblemet forårsaket av sveiseføttene til store kobberfolieforbindelseselementer. Som vist i figuren nedenfor, bruker ikke ledningene til venstre varmluftsputen, mens ledningene til høyre har tilkoblet varmluftsputen. Det kan sees at det bare er noen få små linjer i kontaktområdet mellom puten og stor kobberfolie, noe som i stor grad kan begrense tapet av temperatur på puten og oppnå bedre sveiseeffekt.

Nr. 5 – Sjekk arbeidet ditt

Det er lett å føle seg overveldet på slutten av et designprosjekt når du stusser og puster alle brikkene sammen. Derfor kan dobbel og trippel kontroll av designinnsatsen din på dette stadiet bety forskjellen mellom suksess og fiasko i produksjonen.

For å hjelpe deg med å fullføre kvalitetskontrollprosessen, anbefaler vi alltid at du starter med en elektrisk regelkontroll (ERC) og designregelkontroll (DRC) for å bekrefte at designet ditt oppfyller alle regler og begrensninger fullt ut. Med begge systemene kan du enkelt kontrollere klaringsbredder, linjebredder, vanlige produksjonsinnstillinger, høyhastighetskrav og kortslutninger.

Når ERC og DRC gir feilfrie resultater, anbefales det at du sjekker ledningene til hvert signal, fra skjematisk til PCB, en signallinje om gangen for å sikre at du ikke mangler informasjon. Bruk også designverktøyets sonderings- og maskeringsmuligheter for å sikre at PCB -layoutmaterialet samsvarer med skjematikken din.