Vorschläge für das PCB-Layout-Design aus dem Lötwinkel

/0 Kommentare/in /von

Vorschläge für das PCB-Layout-Design aus dem Lötwinkel

Bei der Gestaltung einer Leiterplatte gibt es einige Dinge zu beachten, darunter auch den Lötwinkel. Im Allgemeinen sollten Sie vermeiden, mit dem Gesicht direkt über der Lötstelle zu löten. Um dies zu vermeiden, sollten Sie versuchen, die Stromversorgungs- und Erdungsebenen auf den inneren Lagen der Leiterplatte zu platzieren und die Bauteile symmetrisch auszurichten. Vermeiden Sie außerdem die Bildung von 90-Grad-Leiterbahnwinkeln.

Platzieren Sie die Stromversorgungs- und Erdungsebenen in den inneren Lagen der Leiterplatte.

Beim Entwurf einer Leiterplatte ist es wichtig, Stromversorgungs- und Erdungsebenen in den inneren Lagen zu platzieren. Dies trägt dazu bei, die EMI zu minimieren, die durch die Nähe von Hochgeschwindigkeitssignalen zu einer Massefläche entstehen kann. Masseflächen sind auch notwendig, um den Spannungsabfall auf einer Stromschiene zu verringern. Durch die Platzierung von Stromversorgungs- und Erdungsebenen in den inneren Lagen können Sie Platz auf den Signallagen schaffen.

Sobald Sie sichergestellt haben, dass sich die Stromversorgungs- und Erdungsebenen in den inneren Schichten befinden, können Sie zum nächsten Schritt übergehen. Fügen Sie im Ebenenstapel-Manager eine neue Ebene hinzu und weisen Sie ihr eine Netzwerkbezeichnung zu. Nachdem das Netzlabel zugewiesen wurde, doppelklicken Sie auf die Ebene. Achten Sie auf die Verteilung der Komponenten, z. B. der E/A-Anschlüsse. Außerdem sollten Sie die GND-Ebene intakt lassen.

Vermeiden Sie es, mit dem Gesicht direkt über der Verbindung zu löten.

Das Löten mit dem Gesicht direkt über der Verbindung ist eine schlechte Praxis, da das Lot Wärme an die Grundplatte verliert und die Verbindung brüchig wird. Außerdem kann dies viele Probleme verursachen, wie z. B. übermäßige Ablagerungen auf dem Stift. Um dies zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass sowohl die Stifte als auch die Pads gleichmäßig erhitzt sind.

Der beste Weg, um zu vermeiden, dass Sie mit dem Gesicht direkt über einer Verbindung löten, ist die Verwendung von Flussmittel. Das hilft bei der Wärmeübertragung und reinigt die Metalloberfläche. Die Verwendung von Flussmittel macht die Lötstelle außerdem glatter.

Komponenten mit der gleichen Ausrichtung platzieren

Beim Anlegen eines Leiterplattenlayouts ist es wichtig, die Bauteile mit der gleichen Ausrichtung aus dem Lötwinkel zu platzieren. Dies gewährleistet ein korrektes Routing und einen fehlerfreien Lötprozess. Außerdem ist es hilfreich, oberflächenmontierte Bauteile auf derselben Seite der Leiterplatte und durchkontaktierte Bauteile auf der Oberseite zu platzieren.

Der erste Schritt beim Anlegen eines Layouts besteht darin, alle Komponenten zu platzieren. Normalerweise werden die Bauteile außerhalb des quadratischen Umrisses platziert, was aber nicht bedeutet, dass sie nicht auch innerhalb platziert werden können. Verschieben Sie als Nächstes jedes Teil in den quadratischen Umriss. Dieser Schritt hilft Ihnen zu verstehen, wie die Komponenten miteinander verbunden sind.

Vermeiden Sie 90-Grad-Winkel in der Spur

Beim Entwurf eines Leiterplattenlayouts ist es wichtig, 90-Grad-Winkel zu vermeiden. Diese Winkel führen zu einer geringeren Breite der Leiterbahnen und einem erhöhten Risiko von Kurzschlüssen. Versuchen Sie stattdessen, wenn möglich, 45-Grad-Winkel zu verwenden. Diese sind auch leichter zu ätzen und können Zeit sparen.

Die Erstellung von Leiterbahnen im 45-Grad-Winkel auf Ihrem Leiterplattenlayout sieht nicht nur besser aus, sondern erleichtert auch das Leben Ihres Leiterplattenherstellers. Auch das Ätzen von Kupfer wird dadurch einfacher.

Verwendung von 45-Grad-Winkeln zum Ätzen

Die Verwendung von 45-Grad-Winkeln für das Löten beim PCB-Layout ist keine gängige Praxis. Tatsächlich ist es ein Relikt aus der Vergangenheit. In der Vergangenheit hatten Leiterplatten immer rechtwinklige Ecken und keine Lötmaske. Das liegt daran, dass frühe Leiterplatten ohne Lötstoppmaske hergestellt wurden, und zwar mit einem Verfahren namens Photosensibilisierung.

Das Problem bei der Verwendung von Winkeln, die größer als 90 Grad sind, besteht darin, dass sie zu Kupfermigration und Säurefallen führen können. Ebenso werden Leiterbahnen, die im rechten Winkel auf einem Layout gezeichnet werden, nicht so stark geätzt. Darüber hinaus können 90-Grad-Winkel zu partiellen Leiterbahnverläufen führen, was wiederum Kurzschlüsse zur Folge haben kann. Die Verwendung von 45-Grad-Winkeln ist nicht nur einfacher, sondern auch sicherer und führt zu einem saubereren und genaueren Layout.

Auswahl der geeigneten Verpackungsgröße

Bei der Planung eines Leiterplattenlayouts müssen Sie auf den Lötwinkel und die Gehäusegröße der Bauteile auf der Leiterplatte achten. So können Sie Probleme mit Schatteneffekten minimieren. Normalerweise müssen die Lötpunkte mindestens 1,0 mm voneinander entfernt sein. Achten Sie auch darauf, dass durchkontaktierte Bauteile auf der obersten Lage der Leiterplatte platziert werden.

Die Ausrichtung der Bauteile ist ein weiterer wichtiger Faktor. Wenn die Bauteile schwer sind, sollten sie nicht in der Mitte der Leiterplatte platziert werden. Dadurch wird die Verformung der Leiterplatte während des Lötvorgangs verringert. Platzieren Sie kleinere Bauteile in der Nähe der Ränder, während größere Bauteile auf der Ober- oder Unterseite der Leiterplatte platziert werden sollten. So sollten zum Beispiel polarisierte Bauteile so ausgerichtet werden, dass die positiven und negativen Pole auf einer Seite liegen. Achten Sie auch darauf, größere Bauteile neben kleineren zu platzieren.

Drei Tipps zur Verringerung des PCB-Designrisikos

/0 Kommentare/in /von

Drei Tipps zur Verringerung des PCB-Designrisikos

Es gibt viele Möglichkeiten, das mit dem PCB-Design verbundene Risiko zu verringern. Einige davon sind die Ausrichtung aller Komponenten in dieselbe Richtung und die Verwendung mehrerer Durchkontaktierungen an den Lagenübergängen. Andere bestehen darin, analoge und digitale Schaltungen getrennt zu halten und oszillierende Schaltungen von der Hitze fernzuhalten.

Komponenten in dieselbe Richtung ausrichten

Das Risiko beim Leiterplattendesign wird minimiert, indem die Komponenten in dieselbe Richtung ausgerichtet werden. Diese Praxis trägt dazu bei, die Montage- und Handhabungszeit zu minimieren und Nacharbeit und Kosten zu reduzieren. Die Ausrichtung von Bauteilen in dieselbe Richtung verringert auch die Wahrscheinlichkeit, dass ein Bauteil während der Prüfung oder Montage um 180 Grad gedreht wird.

Die Ausrichtung der Bauteile beginnt mit der Konstruktion der Grundfläche. Ein falscher Footprint kann zu falsch angeschlossenen Teilen führen. Wenn beispielsweise eine Diode so ausgerichtet ist, dass ihre Kathode in eine Richtung zeigt, kann die Kathode an den falschen Pin angeschlossen werden. Auch Bauteile mit mehreren Pins können in der falschen Ausrichtung installiert werden. Dies kann dazu führen, dass die Teile auf den Pads schwimmen oder sich aufrichten, was einen Tombstoning-Effekt verursacht.

Bei älteren Leiterplatten war die Mehrzahl der Komponenten in eine Richtung ausgerichtet. Bei modernen Leiterplatten müssen jedoch Signale berücksichtigt werden, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen und Bedenken hinsichtlich der Stromversorgungssicherheit unterliegen. Darüber hinaus müssen auch thermische Aspekte berücksichtigt werden. Folglich müssen Layout-Teams ein Gleichgewicht zwischen elektrischer Leistung und Herstellbarkeit herstellen.

Verwendung mehrerer Durchkontaktierungen an Schichtübergängen

Es ist zwar nicht möglich, Durchkontaktierungen an Lagenübergängen vollständig zu eliminieren, aber es ist möglich, die von ihnen ausgehende Strahlung durch die Verwendung von Stitching-Vias zu minimieren. Diese Durchkontaktierungen sollten sich in der Nähe der Signaldurchkontaktierungen befinden, um den Weg, den das Signal zurücklegt, zu minimieren. Es ist wichtig, eine Kopplung in diesen Durchkontaktierungen zu vermeiden, da dies die Integrität des Signals während der Übertragung beeinträchtigt.

Eine weitere Möglichkeit, das Risiko beim Leiterplattendesign zu verringern, ist die Verwendung mehrerer Durchkontaktierungen an den Lagenübergängen. Dadurch wird die Anzahl der Stifte auf einer Leiterplatte reduziert und die mechanische Festigkeit verbessert. Außerdem wird dadurch die parasitäre Kapazität reduziert, was besonders bei hohen Frequenzen wichtig ist. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung mehrerer Durchkontaktierungen an Lagenübergängen auch die Verwendung von Differenzialpaaren und Bauteilen mit hoher Pinanzahl. Es ist jedoch wichtig, die Anzahl der parallelen Signale gering zu halten, um Signalkopplung, Übersprechen und Rauschen zu minimieren. Es wird auch empfohlen, Rauschsignale getrennt auf separaten Lagen zu verlegen, um die Signalkopplung zu verringern.

Wärme von Schwingkreisen fernhalten

Einer der wichtigsten Punkte beim Entwurf einer Leiterplatte ist es, die Temperatur so niedrig wie möglich zu halten. Um dies zu erreichen, ist eine sorgfältige geometrische Anordnung der Komponenten erforderlich. Außerdem ist es wichtig, Leiterbahnen mit hohen Strömen von thermisch empfindlichen Bauteilen entfernt zu verlegen. Auch die Dicke der Kupferbahnen spielt eine Rolle beim thermischen Design der Leiterplatte. Die Dicke der Kupferbahnen sollte einen Strompfad mit niedriger Impedanz bieten, da ein hoher Widerstand zu erheblichen Leistungsverlusten und Wärmeentwicklung führen kann.

Ein entscheidender Teil des PCB-Designprozesses ist es, die Wärme von den Oszillatorschaltungen fernzuhalten. Um eine optimale Leistung zu erzielen, sollten die Oszillatorkomponenten in der Mitte der Leiterplatte und nicht an den Rändern platziert werden. Bauteile in der Nähe der Kanten der Leiterplatte neigen dazu, viel Wärme anzusammeln, was zu einem Anstieg der lokalen Temperatur führen kann. Um dieses Risiko zu verringern, sollten Hochleistungskomponenten in der Mitte der Leiterplatte untergebracht werden. Außerdem sollten Leiterbahnen mit hohen Strömen von den empfindlichen Bauteilen entfernt verlegt werden, da sie einen Wärmestau verursachen können.

Vermeidung von elektrostatischer Entladung

Die Vermeidung elektrostatischer Entladungen beim Entwurf von Leiterplatten ist ein wesentlicher Aspekt der Elektronikentwicklung. Elektrostatische Entladungen können die Präzisions-Halbleiterchips in Ihrer Schaltung beschädigen. Sie können auch Bonddrähte schmelzen und PN-Übergänge kurzschließen. Glücklicherweise gibt es viele technische Methoden, um dieses Problem zu vermeiden, z. B. die richtige Anordnung und Schichtung. Die meisten dieser Methoden lassen sich mit sehr geringen Änderungen an Ihrem Entwurf durchführen.

Zunächst sollten Sie verstehen, wie ESD funktioniert. Kurz gesagt: ESD bewirkt, dass eine enorme Strommenge fließt. Dieser Strom fließt durch das Metallgehäuse des Geräts zur Erde. In einigen Fällen kann der Strom auf mehreren Wegen zur Erde fließen.

Ursachen und Lösungen für PCBA-Pseudolötungen

/0 Kommentare/in /von

Ursachen und Lösungen für PCBA-Pseudolötungen

Das Pseudolöten von Leiterplatten ist ein Problem, das die Qualität der fertigen Leiterplatte beeinträchtigt. Es kann zu Verlusten aufgrund von Nacharbeit führen, was die Produktionseffizienz verringert. Die Erkennung und Lösung von Pseudolötproblemen kann jedoch durch Inspektion erfolgen.

Reflow-Löten

Das Reflow-Löten ist eine der gängigsten Methoden der Leiterplattenbestückung. Diese Methode wird oft mit dem Wellenlöten kombiniert. Es kann die Qualität der bestückten Leiterplatte stark beeinträchtigen, weshalb das Verfahren ein gutes Verständnis der Leiterplattenkonstruktion erfordert.

Um eine qualitativ hochwertige Lötstelle zu gewährleisten, ist es wichtig, mehrere Richtlinien zu befolgen. Zunächst ist es wichtig, die Ausrichtung der Leiterplatte zu überprüfen. Vergewissern Sie sich, dass der Druck richtig ausgerichtet ist, bevor Sie die Lötpaste auftragen. Zweitens: Reinigen Sie regelmäßig die Unterseite der Schablone. Drittens kann das Reflow-Löten zu einem Tombstone-Effekt führen, der auch als Manhattan-Effekt bekannt ist. Der Tombstone-Effekt wird durch ein Ungleichgewicht der Kräfte während des Reflow-Lötvorgangs verursacht. Das Endergebnis sieht aus wie ein Grabstein auf einem Friedhof. In Wirklichkeit handelt es sich beim Tombstone-Effekt um einen offenen Stromkreis auf einer defekten Leiterplatte.

Während der Vorwärmphase kann ein kleiner Teil der Lötpaste ausgasen. Dies kann dazu führen, dass eine kleine Menge Lot die Lötstelle verlässt, insbesondere unter Chipkomponenten. Außerdem kann sich geschmolzene Lötpaste unter plattenförmigen Widerstandskondensatoreinheiten herausdrücken.

Wellenlöten

Fehler im Leiterplattenbestückungsprozess, einschließlich Tombstoning, können auf verschiedene Weise auftreten. Eine der Hauptursachen ist die unzureichende Qualität der Lötung. Schlechtes Löten führt zu Rissen, die auf der Oberfläche von diskreten Bauteilen auftreten. Diese Defekte lassen sich leicht durch Nacharbeit beheben, können aber eine Vielzahl von Problemen im Montageprozess verursachen.

Leiterplattenhersteller müssen sich dieser Fehler bewusst sein, um sie im Produktionsprozess zu vermeiden. Diese Fehler können schwer zu erkennen sein, aber verschiedene Technologien und Methoden können helfen, sie zu entdecken und ihre Auswirkungen zu minimieren. Diese Methoden ermöglichen es den Herstellern, Lötfehler zu vermeiden, bevor sie auftreten, und helfen ihnen, qualitativ hochwertige Produkte herzustellen.

Schablonendicke

Pseudolötungen auf Leiterplatten können durch eine Reihe von Faktoren verursacht werden. So kann beispielsweise eine falsche Schablone dazu führen, dass zu viel Lotpaste auf die Bauteile aufgetragen wird. Außerdem kann eine schlecht geformte Schablone zu Lotkugeln oder diskreten Verformungen führen. Diese Probleme können durch eine Verringerung der Schablonendicke oder der Öffnungsgröße behoben werden. Diese Schritte sollten jedoch mit Vorsicht durchgeführt werden, da selbst die geringste Unterdimensionierung zu großen Problemen in späteren Phasen der Leiterplattenbestückung führen kann.

Das Pseudolöten von Leiterplatten kann durch die richtige Anwendung von Flussmitteln verhindert werden. Flussmittel ist ein thixotropes Mittel, das der Lötpaste pseudo-plastische Fließeigenschaften verleiht. Das bedeutet, dass die Viskosität der Paste abnimmt, wenn sie durch die Öffnungen der Schablone fließt, sich aber wieder erholt, sobald die äußere Kraft entfernt wird. Der Anteil des Flussmittels in der Lotpaste sollte acht bis fünfzehn Prozent betragen. Niedrigere Werte führen zu einem dünnen Lötfilm, während höhere Werte zu übermäßigen Ablagerungen führen.

Druck des Rakels

Das Pseudolöten von Leiterplatten, auch als Kaltlöten bezeichnet, ist eine Zwischenstufe des Lötprozesses, bei der ein Teil der Leiterplatte nicht vollständig gelötet wird. Dies kann die Qualität der Leiterplatte beeinträchtigen und sich auf ihre Schaltungseigenschaften auswirken. Dieser Fehler kann dazu führen, dass die Leiterplatte verschrottet oder disqualifiziert wird.

Die Kontrolle des Rakeldrucks kann das Problem des Pseudolötens lösen. Zu viel Druck führt dazu, dass die Lötpaste verschmiert und sich auf der flachen Oberfläche der Leiterplatte verteilt. Bei zu geringem Druck wird die Lötpaste in größere Öffnungen geschöpft, wodurch die Leiterplatte mit zu viel Paste bedeckt wird.

Forschung zum Mechanismus des PCB-Steckers und zur effektiven Kontrollmethode

/0 Kommentare/in /von

Forschung zum Mechanismus des PCB-Steckers und zur effektiven Kontrollmethode

Unter Druck stehende Mikrokammern

Eine unter Druck stehende Mikrokammer ist ein wirksames Mittel zum Transport von Flüssigkeiten in Lab-on-PCB-Geräten. Sie funktioniert, indem sie pneumatische Energie speichert und sie durch eine Öffnung in einem Mikroventil freisetzt. Das Mikroventil wird elektrisch mit einem Golddraht von etwa 25 m Durchmesser aktiviert.

Lab-on-PCB-Geräte werden derzeit für ein breites Spektrum biomedizinischer Anwendungen entwickelt, sind aber noch nicht auf dem Markt erhältlich. Die Forschung auf diesem Gebiet nimmt jedoch rasch zu, und es besteht ein erhebliches Potenzial für die Entwicklung marktfähiger Geräte. Es wurden verschiedene Methoden zur Strömungssteuerung entwickelt, darunter Elektrobenetzung auf Dielektrika, elektroosmotische Strömungssteuerung und auf Phasenwechsel basierende Strömungssteuerung.

Die Verwendung externer Quellen für die Bewegung von Flüssigkeiten in Lab-on-PCB-Systemen wird in der Forschung seit langem eingesetzt, ist aber für ein tragbares System keine besonders praktische Lösung. Externe Spritzenpumpen schränken zudem die Tragbarkeit des Geräts ein. Sie bieten jedoch eine interessante Möglichkeit, Sensoren und Aktoren in ein mikrofluidisches Gerät zu integrieren.

Auch elektroosmotische Pumpen werden häufig auf Leiterplatten zur Flüssigkeitsmanipulation eingesetzt. Sie bieten einen kostengünstigen, impulsfreien kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom, erfordern jedoch enge Mikrokanäle und externe Flüssigkeitsbehälter. Eine unsachgemäße Aktivierung kann zu Elektrolyse und Verstopfung der Mikrokanäle führen. Außerdem sind Kupferelektroden nicht ideal, da sie eine Verunreinigung der Flüssigkeit und eine Blockierung der Mikrokanäle verursachen können. Außerdem erfordern Kupferelektroden zusätzliche Herstellungsschritte und erhöhen die Kosten.

Labor auf PCBs

Laboratory-on-PCBs (LoP) ist eine Art von Gerät, das eine elektronische Schaltung auf einer Leiterplatte integriert. Diese Art von Gerät wird verwendet, um verschiedene Experimente mit elektronischen Schaltungen durchzuführen. Er wird auch bei Anwendungen eingesetzt, die die Integration verschiedener Materialien erfordern. Diese Bauelemente sind mit Flow-Driving-Techniken kompatibel und können auch durch fotolithografische oder Trockenresist-Verfahren hergestellt werden. Darüber hinaus enthalten diese Bauelemente auch oberflächenmontierte elektronische Komponenten, die für die Messung von Daten bestimmt sind. Ein Beispiel dafür ist eine Vorrichtung, die eine eingebettete blaue LED und einen integrierten Temperatursensor enthält.

Eine weitere Möglichkeit, Flüssigkeiten in Lab-on-PCBs zu bewegen, ist die Verwendung von Mikrokammern, die unter Druck stehen. Die unter Druck stehenden Kammern können pneumatische Energie speichern und durch Öffnen eines Mikroventils freigegeben werden. Die Mikroventile werden elektrisch betätigt. Ein Vorteil dieser Art von Mechanismus ist, dass er tragbar ist und mehrfach verwendet werden kann. Außerdem kann er hohen Drücken standhalten.

Eine der größten Herausforderungen bei der Implementierung von Mikroventilen in Leiterplatten ist die Schwierigkeit, sie in die Leiterplatte zu integrieren. Es ist auch schwierig, Aktoren mit beweglichen Teilen in eine Leiterplatte zu integrieren. Forscher haben jedoch Mikropumpen entwickelt, die auf Leiterplatten basieren und piezoelektrische Aktoren verwenden.

Die Verwendung von Lab-on-PCBs zur Kontrolle von Flüssigkeiten ist sehr komplex und kann recht schwierig sein. Diese Methode hat zahlreiche Nachteile, wobei das Hauptproblem der komplexe Herstellungsprozess ist. Darüber hinaus trägt auch die Art der Montage von LoPs zur Komplexität des Geräts bei.