I början av den nya designen gick det mesta av tiden åt kretsdesign och val av komponenter, och PCB layout och ledningssteg övervägdes ofta inte helt på grund av bristande erfarenhet. Underlåtenhet att ägna tillräcklig tid och ansträngning åt kretskortets layout och routningsfas i konstruktionen kan resultera i problem i tillverkningsstadiet eller funktionsfel när designen övergår från den digitala domänen till den fysiska verkligheten. Så vad är nyckeln till att designa ett kretskort som är äkta både på papper och i fysisk form? Låt oss utforska de fem bästa PCB -designriktlinjerna att veta när vi designar en tillverkningsbar, funktionell PCB.

1 – Finjustera din komponentlayout

Komponentplaceringsfasen i PCB -layoutprocessen är både en vetenskap och en konst, vilket kräver strategisk övervägning av de primära komponenterna som finns tillgängliga på tavlan. Även om denna process kan vara utmanande, avgör hur du placerar elektroniken hur lätt det är att tillverka din bräda och hur väl den uppfyller dina ursprungliga designkrav.

Även om det finns en allmän allmän ordning för komponentplacering, såsom sekventiell placering av kontakter, kretskortmonteringskomponenter, kraftkretsar, precisionskretsar, kritiska kretsar, etc., finns det också vissa specifika riktlinjer att tänka på, inklusive:

Orientering-Att se till att liknande komponenter placeras i samma riktning hjälper till att uppnå en effektiv och felfri svetsprocess.

Placering – Undvik att placera mindre komponenter bakom större komponenter där de kan påverkas av lödning av större komponenter.

Organisation-Det rekommenderas att alla ytmonterade (SMT) komponenter placeras på samma sida av brädet och att alla genomgående hål (TH) komponenter placeras ovanpå brädet för att minimera monteringsstegen.

En sista riktlinje för PCB-design-när du använder blandade teknologikomponenter (genomgående hål och ytmonterade komponenter) kan tillverkaren kräva ytterligare processer för att montera kortet, vilket kommer att öka din totala kostnad.

Bra chipkomponentorientering (vänster) och dålig chipkomponentorientering (höger)

Bra komponentplacering (vänster) och dålig komponentplacering (höger)

Nr 2 – Korrekt placering av ström, jordning och signalkablar

När du har placerat komponenterna kan du sedan placera strömförsörjning, jordning och signalkablar för att säkerställa att din signal har en ren, problemfri väg. Tänk på följande riktlinjer i detta skede av layoutprocessen:

Leta reda på strömförsörjnings- och jordningsplanlagren

Det rekommenderas alltid att strömförsörjningen och markplanlagren placeras inuti kortet samtidigt som de är symmetriska och centrerade. Detta hjälper till att förhindra att kretskortet böjer sig, vilket också spelar roll om dina komponenter är korrekt placerade. För strömförsörjning av IC rekommenderas att du använder en gemensam kanal för varje strömförsörjning, säkerställer en fast och stabil ledningsbredd och undviker en Daisy chain-strömanslutning mellan enheter.

Signalkablar ansluts via kablar

Anslut därefter signalledningen enligt designen i det schematiska diagrammet. Det rekommenderas att alltid ta kortast möjliga väg och direkt väg mellan komponenter. Om dina komponenter måste placeras horisontellt utan förspänning, rekommenderas att du i grund och botten kopplar in brädets komponenter horisontellt där de kommer ut ur tråden och sedan vertikalt kopplar dem efter att de kommit ut ur tråden. Detta kommer att hålla komponenten i horisontellt läge när lodet migrerar under svetsning. Som visas i den övre halvan av figuren nedan. Signalkablarna som visas i figurens nedre del kan orsaka komponentböjning när lodet flödar under svetsning.

Rekommenderad ledning (pilar indikerar lödningsflödesriktning)

Orekommenderad ledning (pilar indikerar lödningsflödesriktning)

Definiera nätverksbredd

Din design kan kräva olika nätverk som kommer att bära olika strömmar, vilket bestämmer den nödvändiga nätverksbredden. Med tanke på detta grundläggande krav rekommenderas det att tillhandahålla bredder på 0.010 “(10 mil) för analoga och digitala signaler med låg ström. När din nätström överstiger 0.3 ampere bör den utvidgas. Här är en kostnadsfri kalkylator för radbredd för att göra konverteringsprocessen enkel.

Nummer tre. – Effektiv karantän

Du har förmodligen upplevt hur stora spännings- och strömspikar i strömförsörjningskretsar kan störa dina lågspänningsströmstyrkretsar. Följ dessa riktlinjer för att minimera sådana störningsproblem:

Isolering – Se till att varje strömkälla hålls åtskild från strömkällan och kontrollkällan. Om du måste ansluta dem tillsammans i kretskortet, se till att det är så nära slutet av strömbanan som möjligt.

Layout – Om du har placerat ett markplan i mittskiktet, var noga med att placera en liten impedansväg för att minska risken för eventuell kretsstörning och skydda din styrsignal. Samma riktlinjer kan följas för att hålla din digitala och analoga åtskilda.

Koppling – För att minska kapacitiv koppling på grund av att placera stora markplan och ledningar ovanför och under dem, försök att korsa simulera marken endast genom analoga signalledningar.

Komponentisoleringsexempel (digitalt och analogt)

Nr 4 – Lös värmeproblemet

Har du någonsin haft försämrad kretsprestanda eller till och med kretskortskador på grund av värmeproblem? Eftersom det inte tas hänsyn till värmeavledning har det varit många problem som plågar många designers. Här är några riktlinjer att tänka på för att lösa problem med värmeavledning:

Identifiera besvärliga komponenter

Det första steget är att börja tänka på vilka komponenter som kommer att släppa ut mest värme från brädet. Detta kan göras genom att först hitta “termisk motstånd” -nivån i komponentens datablad och sedan följa de föreslagna riktlinjerna för överföring av värmen som genereras. Naturligtvis kan du lägga till radiatorer och kylfläktar för att hålla komponenterna svala, och kom ihåg att hålla viktiga komponenter borta från eventuella höga värmekällor.

Lägg till varmluftskuddar

Tillägget av varmluftskuddar är mycket användbart för tillverkbara kretskort, de är avgörande för komponenter med hög kopparhalt och våglödningstillämpningar på kretskort med flera lager. På grund av svårigheten att bibehålla procestemperaturen rekommenderas det alltid att använda varmluftskuddar på genomgående hålskomponenter för att göra svetsprocessen så enkel som möjligt genom att sakta ned värmeavledningen vid komponenternas stift.

Som en allmän regel, anslut alltid alla genomgående hål eller genomgående hål som är anslutna till marken eller kraftplanet med en varmluftsplatta. Förutom varmluftskuddar kan du också lägga till tårfall på platsen för dynans anslutningsledning för att ge ytterligare kopparfolie/metallstöd. Detta hjälper till att minska mekanisk och termisk påfrestning.

Typisk anslutning för varmluftskudde

Hot air pad science:

Många ingenjörer som ansvarar för Process eller SMT i en fabrik stöter ofta på spontan elektrisk energi, till exempel elektriska kortfel som spontan tom, avfuktning eller kall vätning. Oavsett hur man ändrar processförhållandena eller återflödes svetsugntemperaturen hur man justerar, finns det en viss andel tenn som inte kan svetsas. Vad i helvete pågår här?

Ganska bortsett från komponenterna och kretskortets oxidationsproblem, undersök dess återkomst efter att en mycket stor del av den befintliga svetsningen dåligt faktiskt kommer från kretskortets ledningsdesign (layout) saknas, och en av de vanligaste är på komponenterna i en vissa svetsfötter anslutna till koppararket av stort område, dessa komponenter efter återflödeslödning svetsfötter, Vissa handsvetsade komponenter kan också orsaka falsk svetsning eller klädproblem på grund av liknande situationer, och vissa misslyckas till och med att svetsa komponenterna på grund av för lång uppvärmning.

Allmänt kretskort i kretsdesignen behöver ofta lägga ett stort område av kopparfolie som strömförsörjning (Vcc, Vdd eller Vss) och Ground (GND, Ground). Dessa stora områden av kopparfolie är vanligtvis direkt anslutna till vissa styrkretsar (ICS) och stift på elektroniska komponenter.

Tyvärr, om vi vill värma dessa stora områden av kopparfolie till temperaturen för smältande tenn, tar det vanligtvis mer tid än enskilda kuddar (uppvärmningen är långsammare) och värmeavledningen är snabbare. När den ena änden av en så stor kopparfoliekablar är ansluten till små komponenter som små motstånd och liten kapacitans, och den andra änden inte är det, är det lätt att svetsa problem på grund av inkonsekvensen av smältande tenn och stelningstid; Om temperaturkurvan för återflödessvetsning inte justeras väl och förvärmningstiden är otillräcklig, är lödfötterna på dessa komponenter som är anslutna i stor kopparfolie lätt att orsaka problemet med virtuell svetsning eftersom de inte kan nå smältartemperaturen.

Under handlödning försvinner lödfogarna på komponenter som är anslutna till stora kopparfolier för snabbt för att slutföras inom den erforderliga tiden. De vanligaste defekterna är lödning och virtuell lödning, där lödning endast svetsas till komponentens stift och inte är ansluten till kretskortets kudde. Från utseendet kommer hela lödfogen att bilda en boll; Vad mer är, operatören för att svetsa svetsfötterna på kretskortet och ständigt öka temperaturen på lödkolven eller värma för länge, så att komponenterna överstiger värmebeständighetstemperaturen och skador utan att veta det. Som visas i figuren nedan.

Eftersom vi känner till problempunkten kan vi lösa problemet. I allmänhet kräver vi den så kallade Thermal Relief pad-designen för att lösa svetsproblemet som orsakas av svetsfötterna på stora kopparfolieanslutningselement. Som visas i figuren nedan använder ledningarna till vänster inte varmluftskudde, medan ledningarna till höger har anslutit varmluftsdynan. Det kan ses att det bara finns några få små linjer i kontaktytan mellan dynan och den stora kopparfolien, vilket i hög grad kan begränsa temperaturförlusten på dynan och uppnå bättre svetsningseffekt.

Nr 5 – Kontrollera ditt arbete

Det är lätt att känna sig överväldigad i slutet av ett designprojekt när du knuffar och puffar ihop alla bitar. Därför kan dubbel- och trippelkontroll av din designansträngning i detta skede betyda skillnaden mellan tillverkningssuccé och misslyckande.

För att hjälpa till att slutföra kvalitetskontrollprocessen rekommenderar vi alltid att du börjar med en elektrisk regelkontroll (ERC) och designregelkontroll (DRC) för att verifiera att din design uppfyller alla regler och begränsningar. Med båda systemen kan du enkelt kontrollera frigångsbredder, linjebredder, vanliga tillverkningsinställningar, höga hastighetskrav och kortslutningar.

När dina ERC och DRC ger felfria resultat rekommenderas att du kontrollerar kablarna för varje signal, från schematisk till PCB, en signalledning i taget för att se till att du inte saknar information. Använd också designverktygets sonderings- och maskeringsfunktioner för att säkerställa att ditt PCB -layoutmaterial matchar ditt schema.