Wie man einige wichtige Schritte beim Design von Leiterplatten versteht

Wenn Sie eine Leiterplatte entwerfen möchten, müssen Sie eine Reihe wichtiger Schritte kennen. Zu diesen Schritten gehören Ideenfindung, Definition, Validierung und Platzierung der Komponenten. Wenn Sie diese Schritte verstehen, können Sie den bestmöglichen Entwurf erstellen.

Ideenfindung

Die Erstellung eines effektiven Leiterplattendesigns beginnt mit der Definition des Verwendungszwecks des Geräts. Es ist wichtig, dass die Abmessungen und Höhenbeschränkungen der Leiterplatte mit den vorgesehenen Komponenten übereinstimmen. Weitere Überlegungen betreffen den ESR-Wert der Komponenten bei hohen Frequenzen und die Temperaturstabilität. Außerdem ist es notwendig, die richtige Leiterbahnbreite und den richtigen Abstand zu wählen. Die Nichteinhaltung dieser allgemeinen Regel kann zu einer Kostenexplosion führen.

Der PCB-Designprozess beginnt mit der Ideenfindung, Definition und Validierung. Dieser Schritt ist entscheidend und erfolgt vor dem Entwurf eines Prototyps oder der Ausführung eines Designs. Er unterstreicht die Kreativität des Designers und stellt sicher, dass alle Hardwarekomponenten aufeinander abgestimmt und kongruent sind. Außerdem ermöglicht er die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Teammitgliedern, was zu Synergieeffekten führt.

Definition

Der Entwurf einer Leiterplatte ist ein komplexer Prozess. Er umfasst die Auswahl der richtigen Materialien für die Leiterplattenbasis, die Auswahl einer Designregel und die Auswahl der endgültigen Abmessungen. Die Leiterplatte muss auch getestet werden, um sicherzustellen, dass sie unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen ordnungsgemäß funktioniert. Wenn der Entwurf nicht korrekt ausgeführt wird, kann das Projekt scheitern.

Der erste Schritt beim Entwurf von Leiterplatten besteht darin, eine Reihe von Entwürfen zu erstellen. Dies geschieht mit Hilfe einer Computersoftware. Die Entwürfe dienen als Modell für das Design. Der Designer kann auch einen Leiterbahnbreiten-Rechner verwenden, um die inneren und äußeren Lagen zu bestimmen. Die Leiterbahnen aus Kupfer und die Schaltkreise werden mit schwarzer Tinte markiert. Die Leiterbahnen werden im PCB-Design als Lagen bezeichnet. Es gibt zwei Arten von Lagen: die äußeren und die inneren.

Validierung

Leiterplatten durchlaufen Validierungsprozesse, um sicherzustellen, dass sie korrekt entworfen sind. Bei diesen Tests werden die Strukturen der Leiterplatte untersucht. Zu diesen Strukturen gehören Sonden und Anschlüsse sowie der Beatty-Standard für Materialparameter. Diese Tests werden durchgeführt, um etwaige Designfehler, wie z. B. Reflexionen, zu beseitigen.

Die Leiterplatten werden dann für die Fertigung vorbereitet. Der Prozess hängt von dem verwendeten CAD-Tool und der Fertigungseinrichtung ab. In der Regel werden Gerber-Dateien erstellt, die Zeichnungen der einzelnen Lagen darstellen. Es gibt mehrere Gerber-Viewer und Verifizierungs-Tools, von denen einige in CAD-Tools integriert sind, während andere eigenständige Anwendungen sind. Ein Beispiel ist ViewMate, das kostenlos heruntergeladen und verwendet werden kann.

Der Validierungsprozess umfasst auch die Prüfung des Geräts. Der Entwurf wird mit einem Prototyp getestet, um sicherzustellen, dass er das erwartete Verhalten aufweist. Darüber hinaus wird der Schaltkreis analysiert, um festzustellen, ob der Entwurf stabil ist. Die Ergebnisse dieses Tests bestimmen, ob Änderungen erforderlich sind. Einige Änderungen sollten vorgenommen werden, um den Entwurf zu verbessern und sicherzustellen, dass er den Spezifikationen des Kunden entspricht.

Platzierung der Komponenten

Die Platzierung von Bauteilen auf Leiterplatten kann auf verschiedene Weise erfolgen. Sie können sie über oder unter einer anderen Komponente platzieren, oder Sie können eine Kombination dieser Methoden verwenden. Sie können die Platzierung ordentlich gestalten, indem Sie die Komponenten mit Oben ausrichten oder Unten ausrichten ausrichten. Sie können die Komponenten auch gleichmäßig auf der Platine verteilen, indem Sie die Komponenten auswählen und mit der rechten Maustaste darauf klicken. Sie können Bauteile auch auf die Ober- oder Unterseite der Leiterplatte verschieben, indem Sie L drücken.

Bei der Gestaltung von Leiterplatten ist die Platzierung der Bauteile entscheidend. Im Idealfall werden die Bauteile auf der Oberseite der Leiterplatte platziert. Wenn das Bauteil jedoch eine geringe Wärmeableitung hat, kann es auch auf der Unterseite platziert werden. Es wird auch empfohlen, ähnliche Bauteile zusammenzufassen und sie in einer gleichmäßigen Reihe zu platzieren. Außerdem sollten Sie Entkopplungskondensatoren in unmittelbarer Nähe von aktiven Bauteilen platzieren. Darüber hinaus sollten Sie Steckverbinder entsprechend den Designanforderungen platzieren.

Dielektrische Durchbruchspannung

Unabhängig davon, ob Sie Ihre eigene Leiterplatte entwerfen oder eine Leiterplatte von einem Hersteller beziehen, gibt es mehrere Schritte, die Sie kennen sollten. Einige dieser Schritte sind: Testen der elektrischen Komponenten und des Layouts der Leiterplatte auf Funktionalität. Dazu durchläuft die Leiterplatte eine Reihe von Tests gemäß den IPC-9252-Normen. Zwei der gängigsten Tests sind Isolations- und Durchgangsprüfungen. Mit diesen Tests wird geprüft, ob es Unterbrechungen oder Kurzschlüsse auf der Leiterplatte gibt.

Nachdem der Entwurfsprozess abgeschlossen ist, ist es wichtig, die Wärmeausdehnung und den Wärmewiderstand der Komponenten zu berücksichtigen. Diese beiden Bereiche sind wichtig, da die Wärmeausdehnung der Leiterplattenkomponenten zunimmt, wenn es wärmer wird. Der Tg-Wert der Komponenten einer Platine muss hoch genug sein, um zu verhindern, dass die Komponenten beschädigt oder verformt werden. Eine zu niedrige Tg kann zu einem vorzeitigen Ausfall der Bauteile führen.