Jak porozumět některým důležitým krokům při návrhu desek plošných spojů

Pokud se zajímáte o návrh desky plošných spojů, musíte znát několik důležitých kroků. Mezi tyto kroky patří nápad, definice, validace a umístění součástek. Pochopení těchto kroků vám pomůže vytvořit co nejlepší návrh.

Nápady

Vytvoření efektivního návrhu desky plošných spojů začíná definováním účelu zařízení. Je nezbytné sladit rozměry a výškové omezení desky s určenými součástmi. Mezi další aspekty patří ESR součástek při vysokých frekvencích a teplotní stabilita. Kromě toho je nutné zvolit správnou šířku a rozteč stop. Nedodržení tohoto obecného pravidla může vést k explozi nákladů.

Proces návrhu desek plošných spojů začíná nápadem, definicí a ověřením. Tento krok je rozhodující a nastává před návrhem prototypu nebo realizací návrhu. Zdůrazňuje kreativitu konstruktéra a zajišťuje, že všechny hardwarové komponenty jsou sladěné a shodné. Umožňuje také vzájemnou spolupráci mezi jednotlivými členy týmu, což vede k synergii.

Definice

Návrh desky plošných spojů je složitý proces. Zahrnuje výběr správných materiálů pro základovou desku plošných spojů, volbu pravidla návrhu a výběr konečných rozměrů. DPS musí být také otestována, aby se zajistilo, že bude správně fungovat za zamýšlených provozních podmínek. Pokud není návrh proveden správně, může projekt skončit neúspěchem.

Prvním krokem při návrhu desek plošných spojů je vytvoření sady plánů. To se provádí pomocí počítačového softwaru. Plány slouží jako vzor pro návrh. Konstruktér může také použít kalkulačku šířky stopy k určení vnitřních a vnějších vrstev. Vodivé měděné stopy a obvody se vyznačí černým inkoustem. Stopy se v návrhu desky plošných spojů označují jako vrstvy. Existují dva typy vrstev, vnější a vnitřní.

Ověřování

Desky plošných spojů procházejí validačními procesy, aby se zajistilo, že jsou správně navrženy. Tyto testy se provádějí zkoumáním struktur desek. Tyto struktury zahrnují sondy a konektory a také standard Beatty pro materiálové parametry. Tyto testy se provádějí s cílem vyloučit případné konstrukční chyby, jako jsou například odrazy.

Desky s plošnými spoji jsou poté připraveny k výrobě. Postup závisí na použitém nástroji CAD a výrobním zařízení. Obvykle zahrnuje generování souborů Gerber, což jsou výkresy jednotlivých vrstev. K dispozici je několik nástrojů pro prohlížení a ověřování souborů Gerber, z nichž některé jsou zabudovány do nástrojů CAD, zatímco jiné jsou samostatné aplikace. Jedním z nich je například ViewMate, který je zdarma ke stažení a použití.

Proces validace zahrnuje také testování zařízení. Návrh se testuje na prototypu, aby se zajistilo, že splňuje očekávanou odezvu. Kromě toho zahrnuje analýzu obvodu, aby se zjistilo, zda je návrh stabilní. Výsledky tohoto testu určují, zda jsou nutné nějaké změny. Je třeba provést některé úpravy, aby se návrh zlepšil a zajistilo se, že splňuje specifikace zákazníka.

Umístění součástí

Umístění součástek na desky plošných spojů lze provést mnoha způsoby. Můžete je umístit nad nebo pod jinou součástku nebo můžete použít kombinaci těchto způsobů. Umístění lze zpřehlednit zarovnáním součástek výběrem možnosti Zarovnat nahoru nebo Zarovnat dolů. Součástky můžete na desce rovnoměrně rozmístit také tak, že je vyberete a kliknete na ně pravým tlačítkem myši. Součástky můžete také přesunout na horní nebo spodní stranu desky stisknutím klávesy L.

Při navrhování desek plošných spojů je rozhodující umístění součástek. V ideálním případě jsou součástky umístěny na horní straně desky. Pokud má však součástka nízký tepelný rozptyl, může být umístěna na spodní straně. Doporučuje se také seskupit podobné součástky a umístit je do rovnoměrné řady. Kromě toho byste také měli umístit oddělovací kondenzátory v těsné blízkosti aktivních součástek. Kromě toho byste měli umístit konektory podle požadavků na konstrukci.

Dielektrické průrazné napětí

Ať už navrhujete vlastní desku plošných spojů, nebo ji pořizujete od výrobce, měli byste znát několik kroků. Některé z těchto kroků zahrnují: testování elektrických součástek a rozvržení DPS z hlediska funkčnosti. To se provádí tak, že se deska podrobí souboru testů v souladu s normami IPC-9252. Dva z nejběžnějších testů jsou testy izolace a spojitosti obvodů. Těmito testy se zjišťuje, zda na desce nedochází k rozpojení nebo zkratům.

Po dokončení procesu návrhu je důležité zohlednit tepelnou roztažnost a tepelný odpor součástí. Tyto dvě oblasti jsou důležité, protože tepelná roztažnost komponent desky se zvyšuje, když se zahřívá. Tg komponent desky musí být dostatečně vysoká, aby nedošlo k poškození nebo deformaci komponent. Pokud je Tg příliš nízká, může způsobit předčasné selhání komponent.