7 tipů pro analýzu základního návrhového toku návrhu desek plošných spojů

7 tipů pro analýzu základního návrhového toku návrhu desek plošných spojů

Jako návrhář desek plošných spojů je důležité pochopit základní průběh návrhu. To vám pomůže při rozhodování o součástkách, které budou tvořit vaši desku plošných spojů. Umožní vám to také ujistit se, že vaše komponenty PCB budou kompatibilní s vaším celkovým produktem. Proces návrhu desek plošných spojů vyžaduje spolupráci a komunikaci mezi různými zúčastněnými stranami. Zásadní je také stanovení časových harmonogramů a rozpočtů. Jedním ze způsobů, jak snížit náklady, je použití snadno dostupných součástek. Výběr složitějších nebo specifických součástek může zvýšit náklady a prodloužit dobu realizace. Mělo by se také myslet na umístění součástek, aby byly jednoduché a snadno pájitelné.

Analýza toku návrhu

Analýza základního postupu návrhu desky plošných spojů PCA vám pomůže určit nejefektivnější techniky pro vaše projekty. Pochopením základních kroků při tvorbě desky plošných spojů můžete optimalizovat svůj proces a ušetřit čas, peníze a úsilí. Pomocí pokročilého nástroje EDA můžete vytvořit desku plošných spojů bez potíží s ručním osazováním. Pak se můžete soustředit na kritičtější otázky druhého řádu.

Po určení nejvhodnějších součástek je dalším krokem v procesu návrhu desky plošných spojů naplánování rozložení desky plošných spojů. Rozvržení desky se provádí pomocí nástrojů EDA v prostředí CAD. Symboly součástek jsou reprezentovány pomocí fyzických rozměrů součástek, což usnadňuje návrh DPS. Po dokončení návrhu lze desku exportovat ve formátu Gerber.
Výběr správných komponent

Výběr správných komponent pro desku plošných spojů může zvýšit její životnost a odolnost. Vyžaduje také méně oprav. Použití jističů, softwarové řízení a správně dimenzovaná rozptylná zařízení jsou některé tipy, jak zvýšit životnost desky plošných spojů. Výběr správných součástek desek plošných spojů navíc zlepší celkový výkon vašeho výrobku.

Nejprve zkontrolujte dostupnost komponent. Pokud v době návrhu desky s plošnými spoji není některá součástka k dispozici, měli byste zvážit objednání náhradní součástky. Vyhnete se tak zpoždění montáže. Další výhodou nákupu alternativní součásti je, že nemusíte měnit schéma nebo rozvržení.

Vyhýbání se paralelním stopám

Paralelní stopy mohou způsobit problémy s integritou signálu. Mohou způsobovat přeslechy mezi sousedními signály a po sestavení desky plošných spojů se obtížně opravují. Chcete-li tyto problémy minimalizovat, udržujte paralelní stopy navzájem v pravém úhlu. Tato návrhová strategie také snižuje vliv vzájemné indukčnosti a kapacity, což jsou faktory, které mohou způsobit poruchu desky.

Pokud jsou paralelní stopy příliš blízko u sebe, může dojít ke zkratu signálů. Příliš široké stopy navíc mohou zvětšit plochu potřebnou pro desku plošných spojů a počet potřebných vrstev. To může zvýšit velikost desky a její cenu.

Výběr komponentů s vyššími nebo nižšími hodnotami

Návrh desek plošných spojů vyžaduje výběr správných komponent, které splňují požadavky na design a výkon výrobku. Výběr správných součástek zajistí, že konečný výrobek bude mít delší životnost a bude vyžadovat méně oprav. Při výběru správné součástky musí konstruktéři zvážit cenu, výkon a kvalitu součástek desek plošných spojů. Výběr vysoce kvalitních součástek, které jsou odolné a účinné, může snížit celkové náklady na výrobek.

Při návrhu obvodu je důležité volit součástky s vyššími nebo nižšími hodnotami. To je důležité proto, abyste se vyhnuli nadměrným výdajům na návrh obvodu. Ideální součástka může být k dispozici za nižší cenu nebo ji lze těžko sehnat. Před konečným rozhodnutím je nejlepší ověřit její dostupnost a cenu.

Výběr správné velikosti balení

Pokud plánujete ve svém projektu použít desku s plošnými spoji, musíte pro ni zvolit vhodnou velikost obalu. Toto rozhodnutí je zásadní, pokud chcete dosáhnout úspěšného výsledku. Ovlivní také cenu výrobku. Abyste dosáhli požadovaných výsledků, musíte vyvážit náklady a kvalitu výrobku.

Při výběru velikosti balení byste měli vzít v úvahu konečný produkt a funkčnost desky s plošnými spoji. V současné době se desky s plošnými spoji a elektronické výrobky zmenšují, proto je důležité zvolit správnou velikost balení pro váš projekt. Chcete-li například navrhnout vícevrstvou desku s plošnými spoji, měli byste zvolit velikost balení, která odpovídá počtu vrstev. Podobně pokud navrhujete integrovaný obvod, který používá několik součástek, měli byste zvážit hustotu propojení.

3 Základní materiál pro kovové jádro PCB

3 Základní materiál pro kovové jádro PCB

Základní myšlenkou plošných spojů s kovovým jádrem je eliminace pokovených průchozích otvorů, které mohou způsobit zkrat. Na tomto typu desek plošných spojů nejsou povoleny ani součástky pro povrchovou montáž, které používají THT. Místo toho jsou měděné vrstvy propojeny přes slepé průchodky a zakopané průchodky.

Vícevrstvé MCPCB

Pokud vyvíjíte produkt, který bude vystaven velkému teplu, pak je deska plošných spojů s kovovým jádrem skvělým způsobem, jak toto teplo udržet na uzdě. Tento typ desek plošných spojů však také vyžaduje pečlivou tepelnou správu. Chcete-li vyrobit MCPCB, která bude dokonale vyhovovat vaší aplikaci, musíte se ujistit, že dobře rozumíte procesu návrhu a výroby PCB. Tento článek vám pomůže pochopit základy navrhování MCPCB a způsob výroby dokonalé vícevrstvé desky plošných spojů.

Prvním krokem ve výrobním procesu je vytvoření vícevrstvého návrhu desky plošných spojů a výstupu ze softwaru pro automatizaci elektronického návrhu. Po vytvoření návrhu můžete přejít k dalšímu kroku - tisku kopie MCPCB. Ujistěte se, že MCPCB tisknete na čistý povrch. Po vytištění desky můžete pomocí chemického přípravku odstranit z povrchu přebytečnou měď. Ujistěte se, že jste vyrazili čáru s úhledným zarovnáním.

Hliníkové MCPCB

Hliníkové MCPCB jsou oblíbenou volbou pro základní materiál PCB. Tento materiál má vynikající tepelnou vodivost a výborně odvádí teplo. Je také relativně levnější než měď. Je však důležité vybrat správný materiál pro vaše potřeby. Hliníkové MCPCB najdete ve většině obchodů s elektronikou.

K výrobě plochých MCPCB se často používá hliník. Tento materiál je také velmi univerzální a lze jej použít pro ohýbatelné MCPCB. Používá se také pro různé aplikace, od automobilů až po audio zařízení. Kromě toho má velkou tepelnou vodivost, takže je vynikající volbou pro vysoce výkonné aplikace.

Další výhodou hliníkových MCPCB je jejich větší odolnost vůči vysokým teplotám. Tento materiál vydrží teplo až 140 stupňů Celsia. Tento materiál vydrží teploty až 140 °C, ale jeho rozměry se zvětší přibližně o 2,5-3%. MCPCB na bázi mědi jsou sice dražší než měděné, ale jsou spolehlivější a odolnější. MCPCB na bázi mědi mají také nejlepší tepelnou vodivost ze všech základních materiálů MCPCB.

Měděné MCPCB

Měděná deska MCPCB je deska s elektrickými obvody, která má více vrstev mědi. Často se používá v aplikacích s vysokými teplotami, kde je třeba oddělit tepelnou vodivost a elektrickou energii. Tento typ desek se používá také v automobilech, audio zařízeních a napájecích zařízeních. Měděné desky MCPCB se vyrábějí pomocí termoelektrické separační technologie.

Kovová vrstva na MCPCB je tepelně vodivá, což vyžaduje vyvrtání velkých montážních otvorů. To pomáhá urychlit výrobní proces. Jednovrstvé desky MCPCB lze vyrobit za kratší dobu než dvouvrstvé nebo třívrstvé desky, protože není nutné elektrolytické nanášení mědi. Jednovrstvé desky MCPCB lze vyrábět stejným postupem jako desky s plošnými spoji FR4. Naproti tomu dvouvrstvé desky PTH s hliníkem na vnitřní straně vyžadují předvrtání a vyplnění izolačním materiálem. Kromě toho je nutný krok převrtání pro vytvoření pokovených průchozích otvorů.

Měděné MCPCB jsou obecně dražší než PCB na bázi hliníku. Oproti deskám na bázi hliníku však nabízejí mnoho výhod, včetně lepší tepelné vodivosti a trvanlivosti.

Hliníkové dielektrické MCPCB

Hliníkové desky plošných spojů jsou ploché a mají mezi sebou tenkou vrstvu vodivého dielektrika. Tyto desky plošných spojů, známé také jako desky plošných spojů s hliníkovým pláštěm nebo desky plošných spojů s hliníkovou základnou, byly vyvinuty v 70. letech 20. století a od té doby se hojně používají v elektronických zařízeních. Tyto desky mají oproti standardním konstrukcím FR-4 mnoho výhod, včetně lepší tepelné vodivosti, nízkých nákladů a flexibility.

MCPCB se obvykle používají v elektrických aplikacích s vysokými teplotami, které vyžadují odvod tepla. Běžně se používají například v audio zařízeních, napájecích zdrojích a automobilech.

Měděné dielektrikum MCPCB

Dielektrická vrstva odděluje měděnou a kovovou vrstvu. Tato vrstva pomáhá při odvádění tepla. Její tloušťka se pohybuje od 35um do 350um a činí jednu až deset oz/ft2. Deska je také pokryta pájecí maskou, která pokrývá celou desku.

Tento typ desek plošných spojů má měděnou vrstvu mezi dvěma vrstvami vodičů. Kromě toho má mezi těmito dvěma vrstvami tenkou dielektrickou vrstvu. Je podobný materiálům PCB typu FR-4. Dielektrická vrstva je však tenká, čímž se zmenšuje vzdálenost od kovové desky.

Tento typ desek plošných spojů se často používá v aplikacích, které produkují velké množství tepla. Hodí se zejména pro výkonová elektronická zařízení, protože má vodivé jádro, které odvádí teplo. Jeho tloušťka také ztěžuje řezání na menší kusy. Materiál je velmi pevný, takže je lepší volbou pro aplikace, kde je deska plošných spojů vystavena vysokým teplotám.

Co je statická elektřina?

Co je statická elektřina?

Statická elektřina je nerovnováha elektrických nábojů na povrchu materiálu. Může se vyskytovat mezi dvěma objekty nebo uvnitř materiálu. Nerovnováha přetrvává, dokud se náboj neodstraní elektrickým výbojem nebo elektrickým proudem. Pro praktické účely se statická elektřina používá při kopírování, ve vzduchových filtrech a v mnoha dalších aplikacích.

Statická elektřina je nerovnováha elektrických nábojů na povrchu materiálu.

Statická elektřina je jev, který může způsobit významné narušení výrobního procesu. Mimo jiné může způsobit slepení materiálů a následné poškození strojních součástí. Statická elektřina je problematická zejména pro obsluhu, protože může způsobit úraz elektrickým proudem. Elektrický náboj navíc přitahuje prach a může dokonce vytvořit jiskru, zejména v zónách s nebezpečím výbuchu.

Statická elektřina vzniká při nerovnováze záporných a kladných nábojů na povrchu materiálu. V případě nevodivého izolantu k této nerovnováze dojde, když je molekulární stavba materiálu nevyvážená. Obecně platí, že atomy mají stejné množství kladných a záporných nábojů. Vyvážený atom má tedy záporný náboj v jádře a kladný náboj v elektronech. Naopak nevyvážený atom má více kladných nábojů než elektronů, což způsobuje, že celkový náboj je záporný.
Vzniká třením mezi dvěma předměty.

Statická elektřina je forma elektrického proudu způsobená interakcí nabitých částic mezi dvěma objekty. Vzniká třením jednoho předmětu o druhý, což způsobuje tření mezi oběma předměty. Částice na povrchu předmětů absorbují energii z tření a nabijí se. Jakmile se energie dostatečně nahromadí, vybijí svůj náboj. Výsledkem je krátký elektrický proud, který trvá jen několik mikrosekund.

Chcete-li vytvořit náboj, třete si balónek o hlavu, táhněte nohy po koberci nebo táhněte balónek po hladkém povrchu. Čím více se předměty dotýkají, tím rychleji se náboj pohybuje. Statická elektřina se však obtížně vytváří ve vlhkém počasí, proto byste si pro pokusy měli vybrat chladný, jasný a suchý den.

Používá se při kopírování

Při kopírování se k přenosu informací z jednoho papíru na druhý používá elektrostatická elektřina. Statickou elektřinu vytváří zařízení zvané kopírka nebo laserová tiskárna. Toto zařízení vytváří vzor statické elektřiny, který přitahuje práškový inkoust zvaný toner. Toner se pak spojí s papírem procesem zvaným fusing.

Statická elektřina vzniká, když kopírka na speciální buben nabije dokument. Buben se chová jako balónek a přitahuje částečky toneru v dokumentu. Tento buben obsahuje selen, kov, který pod vlivem světla mění svou vodivost. Tato změna vodivosti umožňuje kopírce přenášet obrázky na buben.

Používá se ve vzduchových filtrech

Statická elektřina je elektrický náboj, který je generován určitými částicemi ve vzduchu. Vzduchové filtry, které fungují na principu statické elektřiny, jsou velmi účinné při zachycování malých částic, jako jsou roztoči a zvířecí chlupy. Elektrostatické vzduchové filtry však nejsou ideální pro zachycování větších částic.

Elektrostatické vzduchové filtry obsahují dráty, které nabíjejí částice ve vzduchu a přitahují je ke sběrným deskám. Tyto filtry jsou levné a opakovaně použitelné, ale mají problém s prachovými povlaky.

Používá se ve sprejích na barvy

Principem elektrostatiky je stříkací technika, která využívá statickou elektřinu k rovnoměrnému a rychlému nanášení barvy. Kapičky barvy opouštějí stříkací trysku kladně nabité, vzájemně se odpuzují a rozptylují se do mlhy. Protože je barva nabitá, přilne k povrchu, se kterým přijde do styku, což z této metody činí účinný způsob malování malých předmětů. Spotřebuje se při ní také méně barvy a zároveň se dosáhne rovnoměrného a stejnoměrného povrchu.

Statická elektřina se používá také v elektrostatických odlučovačích, zařízeních pro kontrolu znečištění v továrnách. Tato zařízení dodávají pevným částicím statický náboj, který je přitahuje k elektrodám s opačným nábojem a zabraňuje nebezpečným emisím do ovzduší. Statická elektřina se používá také v lacích ve spreji a používá se na mnoha výrobcích včetně automobilů. Tato metoda vytváří jemnou mlhu barvy, která ulpívá na natíraném předmětu.

Používá se v divadlech

Statická elektřina je velmi důležitým zdrojem elektrických jisker a používá se k vytvoření vodivého prostředí na operačních sálech. Podlahy operačních sálů jsou vyrobeny z elektricky vodivého materiálu, ale neměly by být příliš vodivé, protože to zvyšuje riziko úrazu elektrickým proudem. Všechny přístroje a stoly na sále by měly mít rovněž vodivá kolečka a podpěry. Personál by měl také nosit antistatické gumové podrážky a oblečení z materiálů s antistatickými vlastnostmi. Bavlněné oděvy se upřednostňují před plastovými.

Používá se při testování prachu

Statická elektřina je jev, který vzniká při vzájemném kontaktu nabitých částic. Částice se stejným nábojem se vzájemně přitahují, zatímco částice s opačným nábojem se odpuzují. Tento jev se využívá při testování prašnosti, kopírování, elektrostatických odlučovačích a kontrole znečištění ovzduší.

Statická elektřina vzniká při kontaktu dvou různých materiálů. Statická elektřina vzniká při mnoha běžných zpracovatelských operacích, včetně proudění kapalin potrubím a dopadu prachových částic na zpracovatelské zařízení. Použití tohoto testu ke zjištění, zda výbušný prach nebo prášek má či nemá potenciál explodovat, je důležitým bezpečnostním opatřením.

Jak plánovat vícevrstvé skládání DPS

Jak plánovat vícevrstvé skládání DPS

Při navrhování vícevrstvých desek plošných spojů byste měli vzít v úvahu následující faktory. Referenční roviny pro signály 3. vrstvy jsou obvykle umístěny ve vrstvách 2 a 5. Signály vedené na vrstvě 4 využívají tyto referenční roviny. Pokud jsou referenční roviny umístěny na vrstvách vzdálených od signálových vrstev, je nutné použít široké stopy. Tento typ trasování je možný pouze v případě, že společná impedance vrstev je rovna 50O nebo vyšší.

Použití správce zásobníku vrstev

Před vytvořením vícevrstvé desky plošných spojů byste měli nejprve určit, jaký typ technologie hodláte použít. To vám umožní určit, kolik vrstev budete potřebovat a jaké bude rozložení jednotlivých vrstev. Poté byste měli vytvořit schéma pomocí softwaru nebo počítačem podporovaných návrhů. To vám pomůže rozvržení otestovat a zajistit, že bude funkční. Dalším krokem je určit, jak umístit jednotlivé součásti, včetně typů zapojení.

Čím více vrstev na desce plošných spojů máte, tím lépe. Více vrstev totiž zvyšuje tok energie a snižuje elektromagnetické rušení. Více vrstev také umožňuje umístit na jednu desku více elektroniky.

Použití více zemních rovin

Prvním krokem při návrhu uspořádání desek plošných spojů je určení počtu vrstev. Poté je třeba rozhodnout, kam umístit vnitřní vrstvu a jak rozdělit signály mezi vrstvy. Dodržením správného plánu můžete minimalizovat náklady na zapojení a výrobu.

Signální vrstva musí sousedit se zemními rovinami. To pomáhá snížit vyzařování a zemní impedanci. Výkonová a hmotnostní rovina musí být také spojeny dohromady. K dosažení tohoto cíle je nejlepším způsobem vícevrstvého uspořádání desek plošných spojů osmivrstvé uspořádání. Konfiguraci však lze upravit podle potřeb aplikace.

Kritickým faktorem při návrhu vícevrstvých desek plošných spojů je uspořádání výkonových a signálových vrstev. Pořadí vrstev je velmi důležité, protože může ovlivnit vyzařování ze smyček na desce. Proto je důležité vyhnout se uspořádání vrstev v libovolném pořadí.

Oblouk a kroucení

Při plánování vícevrstvého uspořádání desek plošných spojů je důležité vzít v úvahu prohnutí a zkroucení i symetrickou hmotnost mědi. Důležité je také zvážit tloušťku jádra a prepregu. Tyto konstrukční prvky mohou pomoci vyhnout se prohnutí a zkroucení, které mohou způsobit posun desky plošných spojů během montáže. Kromě toho je použití symetrických vrstev vynikajícím způsobem, jak zabránit výskytu tohoto problému.

Rozvržení vícevrstvých desek plošných spojů je komplexní záležitost a je třeba pečlivě dbát na to, aby byl konečný návrh bezpečný. Vícevrstvé desky plošných spojů se mohou extrémně zahřívat a mohou ovlivnit výkon okolních obvodů. Proto je důležité použít materiál, který je určen pro určitý teplotní rozsah. Kromě toho jsou asymetrické návrhy s různými tloušťkami náchylné k prohýbání a kroucení. Nejlepším přístupem je plánovat vícevrstvé uspořádání desek plošných spojů na základě funkčnosti návrhu, výrobního procesu a nasazení.

Výpočet diferenciální impedance

Při plánování vícevrstvých plošných spojů je nutné vypočítat diferenciální impedanci stop na každé vrstvě PCB. Jedná se o klíčový krok v procesu, protože nesprávný výpočet může vést k nepřesným výsledkům. Norma IPC-A-600G definuje leptací faktor jako poměr tloušťky (t) a poloviny rozdílu mezi W1 a W2. Po určení požadované impedance desek plošných spojů je dalším krokem výpočet leptacího faktoru každé vrstvy.

Prvním krokem je určení referenční roviny. Tato rovina musí být spojena se zemní rovinou. Spodní vrstva by měla mít referenční výkonovou rovinu a zemní rovinu. Horní vrstva by měla obsahovat primární vysokorychlostní směrovací vrstvu.

Správa dobrého zásobníku

Proces návrhu vícevrstvých desek plošných spojů je umění i věda. Zahrnuje rozmístění vrstev a jejich vzdálenosti, stejně jako vedení průchodek mezi vrstvami. Zahrnuje také uspořádání párů výkonová/zemní rovina. Uspořádání musí být schopno splnit požadavky výrobce na návrh.

Dobrý software pro vícevrstvý návrh DPS by měl mít funkce, které vám pomohou spravovat vícevrstvý stack-up. Měl by mít nástroje pro definování velikosti desky, zachycení schémat, umístění součástek, trasování stop a správu dat součástek. Měl by také podporovat velké množství typů materiálů a obsahovat přizpůsobitelné možnosti prostřednictvím.

Dobrá vícevrstvá skladba PCB by měla také obsahovat vyváženou zemnící rovinu za každou signální vrstvou. Dobrá skladba vícevrstvých DPS vám pomůže dosáhnout vynikající integrity signálu a výkonu EMC. Je však důležité mít na paměti, že každá další vrstva zvyšuje výrobní náklady a požadavky na konstrukci. Pokud však spolupracujete se zkušeným výrobcem DPS, může se tento kompromis vyplatit.