Yeni tasarımın başlangıcında, çoğu zaman devre tasarımı ve bileşen seçimine harcandı ve PCB yerleşim ve kablolama aşaması, deneyim eksikliği nedeniyle genellikle kapsamlı olarak düşünülmemiştir. Tasarımın PCB yerleşimi ve yönlendirme aşamasına yeterli zaman ve çabanın ayrılmaması, üretim aşamasında sorunlara veya tasarımın dijital ortamdan fiziksel gerçekliğe geçişi sırasında işlevsel kusurlara neden olabilir. Peki hem kağıt üzerinde hem de fiziksel formda özgün olan bir devre kartı tasarlamanın anahtarı nedir? Üretilebilir, işlevsel bir PCB tasarlarken bilinmesi gereken ilk beş PCB tasarım yönergesini inceleyelim.

1 – Bileşen düzeninize ince ayar yapın

PCB yerleşim sürecinin bileşen yerleştirme aşaması, kartta bulunan birincil bileşenlerin stratejik olarak değerlendirilmesini gerektiren hem bir bilim hem de bir sanattır. Bu süreç zorlu olsa da, elektroniği yerleştirme şekliniz, kartınızı üretmenin ne kadar kolay olduğunu ve orijinal tasarım gereksinimlerinizi ne kadar iyi karşıladığını belirleyecektir.

Konektörlerin sıralı yerleştirilmesi, PCB montaj bileşenleri, güç devreleri, hassas devreler, kritik devreler vb. gibi bileşen yerleşimi için genel bir genel düzen olsa da, aşağıdakiler dahil akılda tutulması gereken bazı özel yönergeler de vardır:

Oryantasyon – Benzer bileşenlerin aynı yönde konumlandırılmasını sağlamak, verimli ve hatasız bir kaynak işlemi gerçekleştirmeye yardımcı olacaktır.

Yerleştirme – Daha büyük bileşenlerin lehimlenmesinden etkilenebilecekleri daha büyük bileşenlerin arkasına daha küçük bileşenler yerleştirmekten kaçının.

Organizasyon – Montaj adımlarını en aza indirmek için tüm yüzeye montaj (SMT) bileşenlerinin kartın aynı tarafına yerleştirilmesi ve tüm açık delik (TH) bileşenlerinin kartın üzerine yerleştirilmesi önerilir.

Son bir PCB tasarım kılavuzu – karışık teknoloji bileşenleri (delikten ve yüzeye monte bileşenler) kullanırken, üretici kartı monte etmek için ek işlemler gerektirebilir ve bu da toplam maliyetinize katkıda bulunur.

İyi talaş bileşeni yönelimi (solda) ve kötü talaş bileşeni yönelimi (sağda)

İyi bileşen yerleşimi (solda) ve kötü bileşen yerleşimi (sağda)

No. 2 – Güç, topraklama ve sinyal kablolarının doğru yerleştirilmesi

Bileşenleri yerleştirdikten sonra, sinyalinizin temiz ve sorunsuz bir yola sahip olmasını sağlamak için güç kaynağı, topraklama ve sinyal kablolarını yerleştirebilirsiniz. Yerleşim sürecinin bu aşamasında aşağıdaki yönergeleri aklınızda bulundurun:

Güç kaynağı ve topraklama düzlemi katmanlarını bulun

Güç kaynağı ve yer düzlemi katmanlarının her zaman simetrik ve ortalanmış olarak panonun içine yerleştirilmesi önerilir. Bu, devre kartınızın bükülmesini önlemeye yardımcı olur; bu, bileşenlerinizin doğru konumlandırılması da önemlidir. IC’ye güç sağlamak için, her güç kaynağı için ortak bir kanal kullanılması, sağlam ve sabit bir kablo genişliği sağlanması ve cihazdan cihaza Papatya zinciri güç bağlantılarından kaçınılması önerilir.

Sinyal kabloları kablolarla bağlanır

Ardından, şematik diyagramdaki tasarıma göre sinyal hattını bağlayın. Bileşenler arasında her zaman mümkün olan en kısa yolu ve doğrudan yolu kullanmanız önerilir. Bileşenlerinizin önyargısız yatay olarak konumlandırılması gerekiyorsa, temel olarak kartın bileşenlerini telden çıktıkları yerde yatay olarak kablolamanız ve ardından telden çıktıktan sonra dikey olarak bağlamanız önerilir. Bu, kaynak sırasında lehim hareket ederken bileşeni yatay konumda tutacaktır. Aşağıdaki şeklin üst yarısında gösterildiği gibi. Şeklin alt kısmında gösterilen sinyal kabloları, kaynak sırasında lehim aktığı için bileşen sapmasına neden olabilir.

Önerilen kablolama (oklar lehim akış yönünü gösterir)

Tavsiye edilmeyen kablolama (oklar lehim akış yönünü gösterir)

Ağ genişliğini tanımlayın

Tasarımınız, gerekli ağ genişliğini belirleyecek çeşitli akımları taşıyacak farklı ağlar gerektirebilir. Bu temel gereksinim göz önünde bulundurularak, düşük akımlı analog ve dijital sinyaller için 0.010”(10mil) genişlik sağlanması tavsiye edilir. Hat akımınız 0.3 amperi aştığında genişletilmelidir. İşte dönüştürme işlemini kolaylaştırmak için ücretsiz bir çizgi genişliği hesaplayıcısı.

Üç numara. – Etkili karantina

Muhtemelen güç kaynağı devrelerindeki büyük voltaj ve akım yükselmelerinin düşük voltajlı akım kontrol devrelerinize müdahale edebileceğini deneyimlemişsinizdir. Bu tür girişim sorunlarını en aza indirmek için aşağıdaki yönergeleri izleyin:

İzolasyon – Her bir güç kaynağının güç kaynağından ve kontrol kaynağından ayrı tutulduğundan emin olun. Bunları PCB’de birbirine bağlamanız gerekiyorsa, güç yolunun sonuna mümkün olduğunca yakın olduğundan emin olun.

Düzen – Orta katmana bir toprak düzlemi yerleştirdiyseniz, herhangi bir güç devresi girişimi riskini azaltmak ve kontrol sinyalinizi korumaya yardımcı olmak için küçük bir empedans yolu yerleştirdiğinizden emin olun. Dijital ve analogunuzu ayrı tutmak için aynı yönergeler izlenebilir.

Kuplaj – Büyük toprak düzlemleri yerleştirme ve bunların üstüne ve altına kablolama nedeniyle kapasitif kuplajı azaltmak için, sadece analog sinyal hatları üzerinden toprak simülasyonu yapmaya çalışın.

Bileşen izolasyon Örnekleri (dijital ve analog)

No.4 – Isı problemini çözün

Isı sorunları nedeniyle hiç devre performansında düşüş veya hatta devre kartı hasarı yaşadınız mı? Isı dağılımı dikkate alınmadığından, birçok tasarımcıyı rahatsız eden birçok sorun olmuştur. Isı dağılımı sorunlarının çözülmesine yardımcı olmak için akılda tutulması gereken bazı yönergeler şunlardır:

Sorunlu bileşenleri tanımlayın

İlk adım, hangi bileşenlerin karttan en fazla ısıyı dağıtacağını düşünmeye başlamaktır. Bu, önce bileşenin veri sayfasındaki “termal direnç” seviyesini bularak ve ardından üretilen ısıyı aktarmak için önerilen yönergeleri izleyerek yapılabilir. Elbette bileşenleri serin tutmak için radyatörler ve soğutma fanları ekleyebilirsiniz ve kritik bileşenleri yüksek ısı kaynaklarından uzak tutmayı unutmayın.

Sıcak hava yastıkları ekleyin

Sıcak hava yastıklarının eklenmesi, üretilebilir devre kartları için çok kullanışlıdır, çok katmanlı devre kartlarında yüksek bakır içerikli bileşenler ve dalga lehimleme uygulamaları için gereklidir. Proses sıcaklığını korumanın zorluğu nedeniyle, bileşenlerin pimlerindeki ısı yayılım hızını yavaşlatarak kaynak işlemini mümkün olduğunca basit hale getirmek için delikli bileşenlerde her zaman sıcak hava yastıklarının kullanılması önerilir.

Genel bir kural olarak, her zaman bir sıcak hava yastığı kullanarak zemine veya güç düzlemine bağlı herhangi bir açık deliği veya açık deliği bağlayın. Sıcak hava pedlerine ek olarak, ek bakır folyo/metal destek sağlamak için ped bağlantı hattının bulunduğu yere gözyaşı damlası da ekleyebilirsiniz. Bu, mekanik ve termal stresi azaltmaya yardımcı olacaktır.

Tipik sıcak hava yastığı bağlantısı

Sıcak hava yastığı bilimi:

Bir fabrikada Proses veya SMT’den sorumlu birçok mühendis, genellikle kendiliğinden boşalma, ıslanma veya soğuk ıslanma gibi elektrik panosu arızaları gibi kendiliğinden elektrik enerjisiyle karşılaşır. İşlem koşullarının nasıl değiştirileceği veya kaynak fırın sıcaklığının nasıl ayarlanacağı önemli değil, belirli bir oranda kalay kaynak yapılamaz. Burada ne oluyor yahu?

Bileşenlerin ve devre kartlarının oksidasyon probleminden oldukça ayrı olarak, mevcut kaynağın çok büyük bir kısmı kötü olduktan sonra geri dönüşünü araştırın, aslında devre kartı kablolama (yerleşim) tasarımı eksiktir ve en yaygın olanlardan biri bileşenlerin üzerindedir. geniş alanın bakır levhasına bağlı belirli kaynak ayakları, bu bileşenler reflow lehimleme kaynak ayaklarından sonra, Bazı el kaynaklı bileşenler de benzer durumlar nedeniyle yanlış kaynak veya kaplama sorunlarına neden olabilir ve hatta bazıları çok uzun ısıtma nedeniyle bileşenleri kaynaklamada başarısız olabilir.

Devre tasarımındaki genel PCB’nin genellikle güç kaynağı (Vcc, Vdd veya Vss) ve Toprak (GND, Toprak) olarak geniş bir bakır folyo alanı döşemesi gerekir. Bu geniş bakır folyo alanları genellikle bazı kontrol devrelerine (ICS) ve elektronik bileşenlerin pinlerine doğrudan bağlıdır.

Ne yazık ki, bakır folyonun bu geniş alanlarını eriyen kalay sıcaklığına ısıtmak istiyorsak, genellikle ayrı pedlerden daha fazla zaman alır (ısıtma daha yavaştır) ve ısı dağılımı daha hızlıdır. Bu kadar büyük bir bakır folyo kablonun bir ucu küçük direnç ve küçük kapasitans gibi küçük bileşenlere bağlandığında ve diğer ucu bağlanmadığında, erime kalay ve katılaşma süresinin tutarsızlığı nedeniyle kaynak sorunları kolay; Yeniden akış kaynağının sıcaklık eğrisi iyi ayarlanmamışsa ve ön ısıtma süresi yetersizse, büyük bakır folyoya bağlanan bu bileşenlerin lehim ayakları, erime kalay sıcaklığına ulaşamadıkları için sanal kaynak sorununa neden olmak kolaydır.

Elle Lehimleme sırasında, büyük bakır folyolara bağlı bileşenlerin lehim bağlantıları, gereken süre içinde tamamlanamayacak kadar hızlı dağılacaktır. En yaygın kusurlar, lehimin yalnızca bileşenin pimine kaynaklandığı ve devre kartının pedine bağlanmadığı lehimleme ve sanal lehimlemedir. Görünüşe göre, tüm lehim eklemi bir top oluşturacaktır; Dahası, operatör kaynak ayaklarını devre kartına kaynaklamak ve havya sıcaklığını sürekli olarak arttırmak veya çok uzun süre ısıtmak için bileşenlerin ısı direnci sıcaklığını aşması ve bilmeden hasar vermesi. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi.

Sorun noktasını bildiğimiz için sorunu çözebiliriz. Genel olarak, büyük bakır folyo bağlantı elemanlarının kaynak ayaklarından kaynaklanan kaynak problemini çözmek için Termal Rölyef pedi tasarımına ihtiyaç duyarız. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, soldaki kablolama sıcak hava yastığı kullanmazken, sağdaki kablolama sıcak hava yastığı bağlantısını benimsemiştir. Ped ile büyük bakır folyo arasındaki temas alanında sadece birkaç küçük çizgi olduğu görülebilir, bu da ped üzerindeki sıcaklık kaybını büyük ölçüde sınırlayabilir ve daha iyi kaynak etkisi sağlayabilir.

5 – Çalışmanızı kontrol edin

Bir tasarım projesinin sonunda, tüm parçaları bir araya getirip üflerken bunalmış hissetmek kolaydır. Bu nedenle, bu aşamada tasarım çabanızı iki ve üç kez kontrol etmek, üretim başarısı ve başarısızlığı arasındaki fark anlamına gelebilir.

Kalite kontrol sürecini tamamlamaya yardımcı olmak için, tasarımınızın tüm kuralları ve kısıtlamaları tam olarak karşıladığını doğrulamak için her zaman bir elektriksel Kural kontrolü (ERC) ve tasarım Kuralı kontrolü (DRC) ile başlamanızı öneririz. Her iki sistemle de açıklık genişliklerini, hat genişliklerini, ortak üretim Ayarlarını, yüksek hız gereksinimlerini ve kısa devreleri kolayca kontrol edebilirsiniz.

ERC ve DRC’niz hatasız sonuçlar ürettiğinde, herhangi bir bilgiyi kaçırmadığınızdan emin olmak için şematikten PCB’ye kadar her bir sinyalin kablolarını birer birer kontrol etmeniz önerilir. Ayrıca, PCB yerleşim malzemenizin şematik ile eşleştiğinden emin olmak için tasarım aracınızın problama ve maskeleme özelliklerini kullanın.