La începutul noului design, cea mai mare parte a timpului era petrecută în proiectarea circuitelor și selectarea componentelor, precum și în PCB aspectul și etapa de cablare nu au fost adesea luate în considerare în mod cuprinzător din cauza lipsei de experiență. Nerespectarea timpului și efortului suficient pentru aspectul PCB și faza de rutare a proiectului poate duce la probleme în etapa de fabricație sau defecte funcționale atunci când proiectarea este tranziționată de la domeniul digital la realitatea fizică. Deci, care este cheia proiectării unei circuite care este autentică atât pe hârtie, cât și sub formă fizică? Să explorăm primele cinci linii directoare de proiectare a PCB-ului pentru a ști când proiectăm un PCB funcțional și fabricabil.

1 – Reglați bine aspectul componentei

Faza de plasare a componentelor procesului de dispunere a PCB este atât o știință, cât și o artă, necesitând o analiză strategică a componentelor primare disponibile pe tablă. Deși acest proces poate fi dificil, modul în care așezați electronica va determina cât de ușor este să vă fabricați placa și cât de bine îndeplinește cerințele dvs. originale de proiectare.

Deși există o ordine generală generală pentru plasarea componentelor, cum ar fi plasarea secvențială a conectorilor, componentele de montare a PCB-urilor, circuitele de alimentare, circuitele de precizie, circuitele critice etc., există, de asemenea, câteva linii directoare specifice de care să ții cont, inclusiv:

Orientare – Asigurarea că componentele similare sunt poziționate în aceeași direcție va ajuta la realizarea unui proces de sudare eficient și fără erori.

Amplasare – Evitați plasarea componentelor mai mici în spatele componentelor mai mari, unde acestea pot fi afectate de lipirea componentelor mai mari.

Organizare – Se recomandă ca toate componentele de montare pe suprafață (SMT) să fie așezate pe aceeași parte a plăcii și toate componentele orificiului traversant (TH) să fie plasate deasupra plăcii pentru a minimiza etapele de asamblare.

O ultimă linie directoare de proiectare a PCB – atunci când se utilizează componente de tehnologie mixtă (componente orificiale și montate pe suprafață), producătorul poate solicita procese suplimentare pentru asamblarea plăcii, ceea ce va contribui la costul total.

Orientare bună a componentelor cipului (stânga) și orientare proastă a componentelor cipului (dreapta)

Amplasare bună a componentelor (stânga) și plasare necorespunzătoare a componentelor (dreapta)

Nr. 2 – Amplasarea corectă a cablului de alimentare, împământare și semnal

După plasarea componentelor, puteți plasa sursa de alimentare, împământarea și cablarea semnalului pentru a vă asigura că semnalul dvs. are o cale curată, fără probleme. În această etapă a procesului de aspect, țineți cont de următoarele instrucțiuni:

Localizați sursa de alimentare și straturile plane de împământare

Este întotdeauna recomandat ca sursa de alimentare și straturile planului de masă să fie plasate în interiorul plăcii în timp ce sunt simetrice și centrate. Acest lucru vă ajută să împiedicați îndoirea plăcii dvs. de circuite, ceea ce contează și dacă componentele dvs. sunt poziționate corect. Pentru alimentarea IC-ului, se recomandă utilizarea unui canal comun pentru fiecare sursă de alimentare, asigurarea unei lățimi de cablare fermă și stabilă și evitarea conexiunilor de alimentare ale lanțului Daisy de la dispozitiv la dispozitiv.

Cablurile de semnal sunt conectate prin cabluri

Apoi, conectați linia de semnal conform proiectării din diagrama schematică. Se recomandă să luați întotdeauna calea cea mai scurtă posibilă și calea directă între componente. În cazul în care componentele dvs. trebuie să fie poziționate orizontal fără părtinire, este recomandat să conectați componentele plăcii pe orizontală în cazul în care acestea ies din fir și apoi să le conectați vertical după ce acestea ies din fir. Aceasta va menține componenta în poziție orizontală pe măsură ce lipirea migrează în timpul sudării. Așa cum se arată în jumătatea superioară a figurii de mai jos. Cablajul semnalului prezentat în partea inferioară a figurii poate provoca devierea componentelor pe măsură ce lipirea curge în timpul sudării.

Cablare recomandată (săgețile indică direcția de curgere a lipirii)

Cablare nerecomandată (săgețile indică direcția fluxului de lipire)

Definiți lățimea rețelei

Proiectarea dvs. poate necesita rețele diferite, care vor transporta curenți diferiți, ceea ce va determina lățimea rețelei necesară. Având în vedere această cerință de bază, este recomandat să furnizați lățimi de 0.010 “(10mil) pentru semnale analogice și digitale de curent redus. Când curentul dvs. de linie depășește 0.3 amperi, ar trebui extins. Iată un calculator gratuit pentru lățimea liniei pentru a face procesul de conversie mai ușor.

Numarul trei. – Carantină eficientă

Probabil ați experimentat cât de mari vârfuri de tensiune și curent în circuitele de alimentare pot interfera cu circuitele dvs. de control de curent de joasă tensiune. Pentru a minimiza astfel de probleme de interferență, urmați următoarele instrucțiuni:

Izolare – Asigurați-vă că fiecare sursă de alimentare este menținută separată de sursa de alimentare și sursa de control. Dacă trebuie să le conectați împreună în PCB, asigurați-vă că este cât mai aproape de capătul căii de alimentare.

Aspect – Dacă ați plasat un plan de masă în stratul de mijloc, asigurați-vă că plasați o mică cale de impedanță pentru a reduce riscul oricărei interferențe a circuitului de alimentare și pentru a vă ajuta să vă protejați semnalul de control. Aceleași linii directoare pot fi urmate pentru a vă menține separat digitalul și analogul.

Cuplare – Pentru a reduce cuplarea capacitivă datorită plasării planurilor de sol mari și a cablajelor deasupra și dedesubtul acestora, încercați să traversați simulați solul numai prin liniile de semnal analogice.

Exemple de izolare a componentelor (digitale și analogice)

Nr.4 – Rezolvați problema căldurii

Ați avut vreodată degradarea performanței circuitului sau chiar deteriorarea plăcii de circuite din cauza problemelor de căldură? Deoarece nu se ia în considerare disiparea căldurii, au existat multe probleme care afectează mulți designeri. Iată câteva linii directoare care trebuie luate în considerare pentru a ajuta la rezolvarea problemelor de disipare a căldurii:

Identificați componentele supărătoare

Primul pas este să începeți să vă gândiți la ce componente vor disipa cea mai mare căldură de pe placă. Acest lucru se poate face găsind mai întâi nivelul de „rezistență termică” în fișa tehnică a componentei și apoi urmând liniile directoare sugerate pentru a transfera căldura generată. Desigur, puteți adăuga radiatoare și ventilatoare de răcire pentru a menține componentele reci și nu uitați să păstrați componentele critice departe de orice sursă de căldură ridicată.

Adăugați tampoane de aer cald

Adăugarea plăcuțelor de aer cald este foarte utilă pentru plăcile de circuite fabricabile, acestea sunt esențiale pentru componentele cu conținut ridicat de cupru și aplicațiile de lipire cu unde pe plăcile de circuite multistrat. Datorită dificultății menținerii temperaturii procesului, se recomandă întotdeauna utilizarea tampoanelor de aer cald pe componentele orificiului traversant pentru a face procesul de sudare cât mai simplu posibil prin încetinirea ratei de disipare a căldurii la pinii componentelor.

Ca regulă generală, conectați întotdeauna orice orificiu de trecere sau orificiu de trecere conectat la sol sau la planul de alimentare folosind un tampon de aer cald. În plus față de tampoanele de aer cald, puteți adăuga și picături de lacrimă la locația liniei de conectare a tamponului pentru a oferi suport suplimentar de folie de cupru / metal. Acest lucru va ajuta la reducerea stresului mecanic și termic.

Conexiune tipică cu tampon de aer cald

Știință de aer cald:

Mulți ingineri responsabili de proces sau SMT într-o fabrică întâmpină adesea energie electrică spontană, cum ar fi defecte ale tabloului electric, cum ar fi golirea spontană, dezumectarea sau udarea la rece. Indiferent de modul de schimbare a condițiilor procesului sau a temperaturii cuptorului de sudare la reflux, modul de reglare, există o anumită proporție de staniu care nu poate fi sudată. Ce naiba se întâmplă aici?

În afară de problema de oxidare a componentelor și a plăcilor de circuit, investigați-i revenirea după ce o parte foarte mare din problema de sudare existentă provine de fapt din proiectarea cablării (aspectului) plăcii de circuite și una dintre cele mai frecvente este pe componentele unui anumite picioare de sudură conectate la foaia de cupru a unei suprafețe mari, aceste componente după picioare de sudură prin sudare prin reflux, Unele componente sudate manual pot provoca, de asemenea, probleme de sudare sau placare falsă din cauza unor situații similare, iar unele chiar nu reușesc să sudeze componentele din cauza încălzirii prea lungi.

PCB-urile generale din proiectarea circuitului trebuie adesea să așeze o suprafață mare de folie de cupru ca sursă de alimentare (Vcc, Vdd sau Vss) și masă (GND, masă). Aceste suprafețe mari de folie de cupru sunt de obicei conectate direct la unele circuite de control (ICS) și pini ai componentelor electronice.

Din păcate, dacă vrem să încălzim aceste suprafețe mari de folie de cupru la temperatura topirii staniu, de obicei durează mai mult decât tampoanele individuale (încălzirea este mai lentă), iar disiparea căldurii este mai rapidă. Când un capăt al unei astfel de cabluri mari de folie de cupru este conectat la componente mici, cum ar fi rezistență mică și capacitate mică, iar celălalt capăt nu este, este ușor să rezolve probleme din cauza inconsecvenței topirii staniuului și a timpului de solidificare; Dacă curba de temperatură a sudurii prin reflux nu este reglată bine, iar timpul de preîncălzire este insuficient, picioarele de lipit ale acestor componente conectate într-o folie mare de cupru sunt ușor de cauzat problema sudării virtuale, deoarece nu pot atinge temperatura staniului de topire.

În timpul lipirii manuale, îmbinările de lipit ale componentelor conectate la folii mari de cupru se vor disipa prea repede pentru a se finaliza în timpul necesar. Cele mai frecvente defecte sunt lipirea și lipirea virtuală, în cazul în care lipirea este sudată numai la pinul componentei și nu este conectată la placa de circuit. De la apariție, întreaga îmbinare de lipit va forma o minge; Mai mult, operatorul pentru a suda picioarele de sudură pe placa de circuit și a crește constant temperatura fierului de lipit sau încălzirea prea mult timp, astfel încât componentele să depășească temperatura rezistenței la căldură și să se deterioreze fără să știe. Așa cum se arată în figura de mai jos.

Din moment ce cunoaștem problema, putem rezolva problema. În general, avem nevoie de așa-numitul design de tampon de relief termic pentru a rezolva problema de sudare cauzată de picioarele de sudare ale elementelor mari de conectare din folie de cupru. Așa cum se arată în figura de mai jos, cablajul din stânga nu folosește tampon de aer cald, în timp ce cablajul din dreapta a adoptat conexiunea tamponului de aer cald. Se poate vedea că există doar câteva linii mici în zona de contact dintre tampon și folie de cupru mare, care poate limita foarte mult pierderea de temperatură pe tampon și poate obține un efect mai bun de sudare.

Nr. 5 – Verifică-ți munca

Este ușor să vă simțiți copleșiți la sfârșitul unui proiect de proiectare atunci când suflați și pufniți toate piesele împreună. Prin urmare, verificarea dublă și triplă a efortului de proiectare în această etapă poate însemna diferența dintre succesul și eșecul de fabricație.

Pentru a contribui la finalizarea procesului de control al calității, vă recomandăm întotdeauna să începeți cu o verificare electrică a regulilor (ERC) și a proiectării verificării regulilor (DRC) pentru a verifica dacă proiectarea dvs. îndeplinește pe deplin toate regulile și constrângerile. Cu ambele sisteme, puteți verifica cu ușurință lățimile de distanță, lățimea liniei, setările obișnuite de fabricație, cerințele de viteză mare și scurtcircuitele.

Când ERC și DRC produc rezultate fără erori, este recomandat să verificați cablarea fiecărui semnal, de la schematică la PCB, o linie de semnal la rând pentru a vă asigura că nu lipsește nicio informație. De asemenea, utilizați capabilitățile de sondare și mascare ale instrumentului dvs. de proiectare pentru a vă asigura că materialul dvs. de aspect PCB corespunde schemei dvs.