How to Understand Some Important Steps in the Design of PCB Boards

If you are interested in designing a PCB board, there are a number of important steps that you must know. These steps include Ideation, Definition, Validation, and Placement of components. Understanding these steps will help you make the best design possible.

Ideation

Creating an effective PCB board design starts with defining the purpose of the device. It is essential to match the board’s dimensions and height constraints with the intended components. Other considerations include the components’ ESR at high frequencies and temperature stability. In addition, it is necessary to choose the proper trace width and spacing. Failure to adhere to this general rule can lead to an explosion of costs.

The PCB design process begins with ideation, definition, and validation. This step is critical and occurs before designing a prototype or executing a design. It highlights the designer’s creativity and makes sure that all hardware components are aligned and congruent. It also enables cross-collaboration among the various team members, resulting in synergy.

Definition

The design of a PCB is a complex process. It includes choosing the right materials for the PCB base, selecting a design rule, and selecting the final dimensions. The PCB must also be tested to ensure that it will function properly under the intended operating conditions. If the design is not done correctly, the project could end in failure.

The first step in PCB design is to create a set of blueprints. This is done through computer software. The blueprints serve as a model for the design. The designer can also use a trace width calculator to determine the inner and outer layers. The conductive copper traces and circuits are marked in black ink. The traces are known as layers in the PCB design. There are two types of layers, the outer and the inner.

Validation

PCB boards go through validation processes to ensure they are designed correctly. These tests are performed by examining the board’s structures. These structures include probes and connectors, as well as the Beatty standard for material parameters. These tests are performed in order to eliminate any design errors, such as reflections.

The PCB boards are then prepared for manufacturing. The process depends on the CAD tool used and the manufacturing facility. It usually involves the generation of Gerber files, which are drawings of each layer. There are several Gerber viewer and verification tools available, some of which are built into CAD tools, while others are standalone applications. One example is ViewMate, which is free to download and use.

The validation process also involves testing the device. The design is tested with a prototype to ensure it meets the expected response. In addition, it includes an analysis of the circuit to determine if the design is stable. The results of this test determine if any changes are required. Some modifications should be made in order to improve the design and ensure that it meets the specifications of the customer.

Placement of components

Placement of components on PCB boards can be done in many ways. You can place them above or below another component, or you can use a combination of these methods. Placements can be made tidy by aligning components by choosing Align Top or Align Bottom. You can also evenly distribute components on the board by selecting components and right-clicking on them. You can also move components to the top or bottom side of the PCB by pressing L.

When designing PCBs, placement of components is crucial. Ideally, components are placed on the top side of the board. However, if the component has a low thermal dissipation, then it can be placed on the bottom side. It is also recommended to group similar components together and place them in an even row. Moreover, you should also place decoupling capacitors in close proximity to active components. In addition, you should place connectors according to the design requirements.

Dielectric breakdown voltage

Whether you’re designing your own PCB or sourcing a PCB from a manufacturer, there are several steps that you should know about. Some of these steps include: testing the PCB’s electrical components and layout for functionality. This is done by running it through a battery of tests in accordance with IPC-9252 standards. Two of the most common tests are isolation and circuit continuity tests. These tests check whether there are any disconnections or shorts in the board.

After the design process is complete, it’s important to consider the thermal expansion and thermal resistance of the components. These two areas are important because the thermal expansion of the board components increases when it gets hotter. The Tg of a board’s components must be high enough to prevent the components from being damaged or deformed. If Tg is too low, it can cause the components to fail prematurely.

Sådan bruger du PCB Layered Stackup til at kontrollere EMF-stråling

En PCB-stackup i lag er en af de bedste måder at reducere EMC og kontrollere EMF-emissioner på. Det er dog ikke uden risici. Designet af et printkort med to signallag kan resultere i, at der ikke er nok plads på printkortet til at føre signalerne, og at PWR-planet skæres op. Det er derfor bedre at placere signallagene mellem to stablede ledende planer.

Brug af en 6-lags PCB-stackup

En 6-lags PCB-stackup er effektiv til at afkoble højhastighedssignaler og lavhastighedssignaler, og den kan også bruges til at forbedre strømintegriteten. Ved at placere et signallag mellem overfladen og de indvendige ledende lag, kan det effektivt undertrykke EMI.

Placeringen af strømforsyningen og jord på 2. og 5. lag af PCB-stackupen er en kritisk faktor i kontrollen af EMI-stråling. Denne placering er fordelagtig, fordi strømforsyningens kobbermodstand er høj, hvilket kan påvirke kontrollen af common-mode EMI.

Der er forskellige konfigurationer af 6-lags PCB-stackups, der er nyttige til forskellige applikationer. En 6-lags PCB-stackup skal designes til de relevante applikationsspecifikationer. Derefter skal den testes grundigt for at sikre dens funktionalitet. Herefter omdannes designet til et blue print, som vil guide fremstillingsprocessen.

PCB'er plejede at være enkeltlagskort uden vias og med clockhastigheder på omkring 100 kHz. I dag kan de indeholde op til 50 lag, med komponenter indlejret mellem lagene og på begge sider. Signalhastighederne er steget til over 28 Gb/S. Fordelene ved solid-layer stackup er mange. De kan reducere stråling, forbedre krydstale og minimere impedansproblemer.

Brug af en kernelamineret plade

At bruge et kernelamineret printkort er en fremragende måde at beskytte elektronik mod EMI-stråling. Denne type stråling er forårsaget af hurtigt skiftende strømme. Disse strømme danner sløjfer og udsender støj, når de ændrer sig hurtigt. For at kontrollere strålingen bør du bruge en kernelamineret plade, der har en lav dielektrisk konstant.

EMI er forårsaget af en række forskellige kilder. Den mest almindelige er bredbånds-EMI, som opstår over radiofrekvenser. Den produceres af en række kilder, herunder kredsløb, kraftledninger og lamper. Det kan beskadige industrielt udstyr og reducere produktiviteten.

En kernelamineret plade kan indeholde EMI-reducerende kredsløb. Hvert EMI-reducerende kredsløb består af en modstand og en kondensator. Det kan også omfatte en koblingsenhed. Kontrolkredsløbsenheden styrer hvert EMI-reducerende kredsløb ved at sende valg- og kontrolsignaler til de EMI-reducerende kredsløb.

Impedans mismatching

PCB-stackups med lag er en god måde at forbedre EMI-kontrollen på. De kan hjælpe med at inddæmme elektriske og magnetiske felter og samtidig minimere common-mode EMI. Den bedste opbygning har solide strøm- og jordplaner på de ydre lag. Det er hurtigere og nemmere at forbinde komponenter til disse planer end at trække strømtræer. Men kompromiset er øget kompleksitet og produktionsomkostninger. Flerlags-PCB'er er dyre, men fordelene kan opveje ulemperne. For at få de bedste resultater skal du arbejde sammen med en erfaren PCB-leverandør.

Design af en PCB-stackup med lag er en integreret del af signalintegritetsprocessen. Denne proces kræver nøje overvejelse af mekaniske og elektriske krav til ydeevne. En PCB-designer arbejder tæt sammen med fabrikanten for at skabe det bedst mulige PCB. I sidste ende skal PCB-lagopbygningen være i stand til at dirigere alle signaler, holde signalintegritetsreglerne intakte og sørge for tilstrækkelige strøm- og jordlag.

En PCB-lagdelt opbygning kan hjælpe med at reducere EMI-stråling og forbedre signalkvaliteten. Det kan også give en afkoblende strømbus. Selvom der ikke findes én løsning på alle EMI-problemer, er der flere gode muligheder for at optimere PCB-lagdelte stakke.

Adskillelse af spor

En af de bedste måder at kontrollere EMI-stråling på er at bruge lagdeling i PCB-design. Denne teknik indebærer, at jord- og signallagene placeres ved siden af hinanden. Det giver dem mulighed for at fungere som skjold for de indre signallag, hvilket hjælper med at reducere common-mode-stråling. Desuden er en lagdelt stackup meget mere effektiv end et enkeltplans PCB, når det gælder termisk styring.

Ud over at være effektiv til at begrænse EMI-stråling, hjælper et PCB-lagdelt stakdesign også med at forbedre komponenttætheden. Det sker ved at sikre, at pladsen omkring komponenterne er større. Det kan også reducere common-mode EMI.

For at reducere EMI-stråling bør et PCB-design have fire eller flere lag. Et printkort med fire lag vil producere 15 dB mindre stråling end et printkort med to lag. Det er vigtigt at placere signallaget tæt på effektplanet. Brug af god software til PCB-design kan hjælpe med at vælge de rigtige materialer og udføre impedansberegninger.