Tre tips til at reducere risikoen ved PCB-design

Der er mange måder at reducere den risiko, der er forbundet med printkortdesign. Nogle af dem omfatter orientering af alle komponenter i samme retning og brug af flere vias ved lagovergange. Andre er at holde analoge og digitale kredsløb adskilt og holde oscillerende kredsløb væk fra varme.

Orientering af komponenter i samme retning

Risikoen ved printkortdesign minimeres ved at orientere komponenterne i samme retning. Denne praksis hjælper med at minimere monterings- og håndteringstiden og reducerer omarbejde og omkostninger. Orientering af komponenter i samme retning hjælper også med at reducere sandsynligheden for, at en komponent bliver drejet 180 grader under test eller samling.

Orientering af komponenter starter med konstruktion af fodaftryk. Et forkert footprint kan føre til forkert forbundne dele. Hvis en diode f.eks. er orienteret med katoden pegende i én retning, kan katoden være forbundet til den forkerte pin. Dele med flere ben kan også installeres i den forkerte retning. Det kan få delene til at flyde på puderne eller stå op, hvilket giver en tombstoning-effekt.

På ældre printkort var de fleste komponenter orienteret i én retning. Men moderne printkort skal tage højde for signaler, der bevæger sig ved høje hastigheder og er underlagt strømintegritetsproblemer. Desuden skal der tages højde for termiske overvejelser. Som følge heraf skal layoutteams afbalancere elektrisk ydeevne og producerbarhed.

Brug af flere vias ved lagovergange

Selv om det ikke er muligt helt at fjerne vias ved lagovergange, er det muligt at minimere strålingen fra dem ved at bruge stitching vias. Disse vias skal være tæt på signalvias for at minimere den afstand, signalet bevæger sig over. Det er vigtigt at undgå kobling i disse vias, da det går ud over signalets integritet undervejs.

En anden måde at reducere risikoen ved PCB-design er at bruge flere vias ved lagovergange. Det reducerer antallet af pins på et printkort og forbedrer den mekaniske styrke. Det hjælper også med at reducere den parasitære kapacitans, hvilket er særligt vigtigt, når man arbejder med høje frekvenser. Derudover giver brug af flere vias ved lagovergange også mulighed for at bruge differentielle par og dele med højt antal ben. Det er dog vigtigt at holde antallet af parallelle signaler lavt for at minimere signalkobling, krydstale og støj. Det anbefales også at route støjsignaler separat på forskellige lag for at reducere signalkoblingen.

Holder varmen væk fra oscillerende kredsløb

En af de vigtigste ting at huske på, når man designer et printkort, er at holde temperaturen så lav som muligt. For at opnå dette kræves en omhyggelig geometrisk placering af komponenterne. Det er også vigtigt at føre højstrømsledere væk fra termisk følsomme komponenter. Tykkelsen af kobberbanerne spiller også en rolle i PCB's termiske design. Kobbersporets tykkelse skal give en lavimpedansvej for strømmen, da høj modstand kan forårsage betydeligt effekttab og varmeudvikling.

At holde varmen væk fra oscillerende kredsløb er en kritisk del af PCB-designprocessen. For at opnå optimal ydelse skal oscillatorkomponenter placeres nær midten af printet, ikke nær kanterne. Komponenter nær kanterne af printet har en tendens til at akkumulere en masse varme, og det kan hæve den lokale temperatur. For at reducere denne risiko bør komponenter med høj effekt placeres i midten af printet. Desuden skal højstrømsledere føres væk fra de følsomme komponenter, da de kan få varmen til at ophobes.

Undgå elektrostatisk afladning

At undgå elektrostatiske udladninger, når man designer printkort, er et vigtigt aspekt af elektronikken. Elektrostatisk afladning kan beskadige præcisionshalvlederchips inde i dit kredsløb. Det kan også smelte bonding-ledninger og kortslutte PN-junctions. Heldigvis er der mange tekniske metoder til at undgå dette problem, herunder korrekt layout og lagdeling. De fleste af disse metoder kan udføres med meget få ændringer af dit design.

Først skal du forstå, hvordan ESD fungerer. I en nøddeskal får ESD en massiv mængde strøm til at flyde. Denne strøm bevæger sig til jorden gennem enhedens metalchassis. I nogle tilfælde kan strømmen følge flere veje til jorden.