Wie können Ingenieure Zuflüsse beim PCB-Design vermeiden?

Einströmungen sind ein Problem beim Leiterplattenentwurf und müssen vermieden werden. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu tun, einschließlich fester Masseflächen, Sperrungen, Shift-Links-Verifizierung und Bauteil-Sperrungen. Diese Praktiken helfen den Ingenieuren, Einströmungen zu vermeiden, und erleichtern die Herstellung eines PCB-Layouts.

Bauteilsperrungen

Keepouts sind eine hervorragende Möglichkeit, die Platzierung von Objekten auf einem PCB-Design zu steuern. Sie können überlagert oder einer beliebigen Signalebene zugewiesen werden und bestimmte Objekte ausschließen. Sie sind besonders nützlich, um die Kontrolle über Dinge wie Polygon Pours und Via Stitching zu verstärken.

Sperrflächen sind Bereiche auf der Leiterplatte, in denen ein kleines Teil oder eine mechanische Form zu nahe an einer Leiterbahn liegt. Diese Bereiche sollten auf dem Schaltplan vermerkt werden. Keepouts können verwendet werden, um Überschneidungen von Durchkontaktierungen, Stromversorgungsebenen oder anderen störanfälligen Bereichen zu verhindern.

Wenn Sie die Grundlagen der Bauteilplatzierung kennen, ist die Identifizierung von Bauteilsperrungen einfach. Achten Sie auf die Kennzeichnungen an den einzelnen Pins und stellen Sie sicher, dass sie mit der Komponente übereinstimmen. Sie können auch die Abmessungen der Pads und Pad-Abstände überprüfen, um festzustellen, ob es sich um die richtige Komponente handelt.

Mit einer PCB-Designsoftware können Sie Sperrzonen für Bauteile festlegen. Dies kann mit Hilfe von Schablonen oder manuell durchgeführt werden. In der Regel werden die Sperrzonen über die Leiterplattenoberfläche gezogen, um sicherzustellen, dass sie nicht verdeckt werden.

Solide Grundplatte

Eine solide Massefläche ist ein wichtiges Merkmal beim Entwurf einer Leiterplatte. Das Hinzufügen einer Massefläche zu Ihrer Leiterplatte ist ein relativ einfacher und kostengünstiger Prozess, der Ihr Leiterplattendesign erheblich verbessern kann. Dieser wichtige Teil der Schaltung dient als solide Grundlage für alle Materialien, die auf der Leiterplatte installiert werden sollen. Ohne eine Massefläche ist Ihre Leiterplatte anfällig für elektrische Störungen und Probleme.

Ein weiterer Vorteil einer Massefläche besteht darin, dass sie das Eindringen elektromagnetischer Störungen (EMI) in Ihr Design verhindern kann. Diese elektromagnetische Störung kann von Ihrem Gerät oder von benachbarter Elektronik erzeugt werden. Durch die Wahl einer Massefläche in der Nähe der Signalebene können Sie die EMI im endgültigen Design minimieren.

Solide Masseflächen sind besonders wichtig für Leiterplatten, die aus mehreren Schichten bestehen. Aufgrund der Komplexität eines Leiterplattendesigns muss die Massefläche ordnungsgemäß ausgelegt sein, um Fehler zu vermeiden und eine zuverlässige Verbindung zwischen mehreren Lagen zu gewährleisten. Außerdem sollte die Massefläche groß genug sein, um die darauf verwendeten Komponenten aufzunehmen.

Überprüfung durch Linksverschiebung

Die Shift-Left-Verifizierung während des PCB-Designs ist ein effizienter Designprozess, der eine umfangreiche Verifizierung der gesamten Leiterplatte überflüssig macht und es den Designern ermöglicht, sich auf kritische Probleme zweiter Ordnung zu konzentrieren. Im Gegensatz zum traditionellen Design-Flow, bei dem der PCB-Spezialist die letzte Instanz ist, kann die Shift-Left-Verifizierung von den Design-Autoren durchgeführt werden. Auf diese Weise können die Designer Designverbesserungen vornehmen, bevor die Spezialisten die Leiterplatten überhaupt zu Gesicht bekommen.

Die Verifizierung der Linksverschiebung kann Entwicklern helfen, potenzielle Probleme zu erkennen, die zu kostspieligen Überarbeitungen führen können. So können beispielsweise eine falsche Diodenausrichtung, fehlende Pull-up-Widerstände und eine Herabsetzung der Kondensatorspannung während der Verifizierung entdeckt werden. Diese Probleme lassen sich unter Umständen erst beim physischen Testen erkennen, was oft zu Neudrehungen und Werkzeugänderungen führt. Die automatische Verifizierung während der Layout-Phase kann die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen ersten Durchlaufs drastisch erhöhen.

Leiterplatten enthalten oft subtile Fehler, die einem Experten bei einer manuellen Überprüfung entgehen können. Moderne automatisierte Verifizierungsverfahren können diese Fehler bereits auf Schaltplanebene aufspüren. Dies bedeutet, dass sich die Entwicklungsingenieure auf Probleme auf höherer Ebene konzentrieren können, während gleichzeitig kostspielige Überarbeitungen und Neuentwürfe reduziert werden. Folglich bieten diese Werkzeuge sowohl für Konstrukteure als auch für Projektmanager erhebliche Vorteile.

Standardverfahren

Es gibt bestimmte Grundprinzipien des Leiterplattendesigns, an die sich jeder Designer halten sollte. So ist es beispielsweise wichtig, die Komponenten weit genug voneinander entfernt zu platzieren, um die Integrität der Signale und der Stromversorgung zu gewährleisten, aber nahe genug, um angemessene Routing-Kanäle zu schaffen. Darüber hinaus gelten für bestimmte Routings wie impedanzkontrollierte Leiterbahnen, differentielle Paare und empfindliche Signale besondere Abstandsanforderungen. Bei der Platzierung von Komponenten ist es auch wichtig, die DFM-Anforderungen (Design for Manufacturing) zu berücksichtigen.

Beim Entwurf einer Leiterplatte ist es wichtig, die Produktionskosten zu berücksichtigen. Die Verwendung vergrabener oder blinder Durchkontaktierungen kann zu höheren Produktionskosten führen. Daher sollten Leiterplattendesigner ihre Entwürfe und die Verwendung von Durchkontaktierungen im Voraus planen. Außerdem sollten sie die Größe der Bauteile berücksichtigen, um die Produktionskosten zu minimieren.

Ein weiteres wichtiges Element der Leiterplattenentwicklung ist die Entwurfsprüfung. Peer Reviews helfen den Designern, häufige Designfehler zu vermeiden. Regelmäßige Überprüfungen stellen sicher, dass das PCB-Layout, die Schaltungen und die Funktionalität korrekt sind. Durch Peer Reviews werden auch Fehler aufgedeckt, die der Designer möglicherweise übersehen hat.