Kolme vinkkiä PCB-suunnitteluriskin vähentämiseen

Piirilevysuunnitteluun liittyviä riskejä voidaan vähentää monin tavoin. Joitakin niistä ovat esimerkiksi kaikkien komponenttien suuntaaminen samaan suuntaan ja useiden läpivientien käyttäminen kerrosten siirtymäkohdissa. Muita keinoja ovat analogisten ja digitaalisten piirien pitäminen erillään toisistaan ja värähtelevien piirien pitäminen kaukana lämmöstä.

Komponenttien suuntaaminen samaan suuntaan

Piirilevysuunnitteluriski minimoidaan suuntaamalla komponentit samaan suuntaan. Tämä käytäntö auttaa minimoimaan kokoonpano- ja käsittelyaikaa ja vähentää jälkityöstöä ja kustannuksia. Komponenttien suuntaaminen samaan suuntaan auttaa myös vähentämään todennäköisyyttä, että komponenttia käännetään 180 astetta testauksen tai kokoonpanon aikana.

Komponenttien suuntaaminen alkaa jalanjäljen rakentamisella. Väärä jalanjälki voi johtaa siihen, että osia ei liitetä toisiinsa. Jos esimerkiksi diodi on suunnattu siten, että sen katodi osoittaa yhteen suuntaan, katodi voidaan kytkeä väärään nastaan. Myös moninastaiset osat voidaan asentaa väärään suuntaan. Tämä voi aiheuttaa sen, että osat kelluvat tyynyjen päällä tai nousevat ylös, mikä aiheuttaa tombstoning-ilmiön.

Vanhemmissa piirilevyissä suurin osa komponenteista oli suunnattu yhteen suuntaan. Nykyaikaisissa piirilevyissä on kuitenkin otettava huomioon signaalit, jotka liikkuvat suurilla nopeuksilla ja joihin kohdistuu virran eheyttä koskevia ongelmia. Lisäksi on otettava huomioon termiset näkökohdat. Tämän seurauksena asettelutiimien on löydettävä tasapaino sähköisen suorituskyvyn ja valmistettavuuden välillä.

Useiden läpivientien käyttö kerroksen siirtymäkohdissa

Vaikka läpivientejä ei ole mahdollista poistaa kokonaan kerrosten siirtymäkohdista, niiden säteilyä voidaan minimoida käyttämällä ommeltavia läpivientejä. Näiden läpivientien tulisi olla lähellä signaalin läpivientejä, jotta signaalin kulkema matka olisi mahdollisimman lyhyt. On tärkeää välttää kytkeytymistä näissä läpivienneissä, koska se vaarantaa signaalin eheyden sen kulkiessa.

Toinen tapa vähentää piirilevysuunnitteluriskiä on käyttää useita läpivientejä kerroksen siirtymissä. Tämä vähentää piirilevyn nastojen määrää ja parantaa mekaanista lujuutta. Se auttaa myös vähentämään loiskapasitanssia, mikä on erityisen tärkeää, kun käsitellään korkeita taajuuksia. Lisäksi useiden läpivientien käyttäminen kerrosten siirtymissä mahdollistaa myös differentiaaliparien ja suuren nastamäärän osien käytön. On kuitenkin tärkeää pitää rinnakkaisten signaalien määrä pienenä, jotta minimoidaan signaalikytkentä, ristikkäisyydet ja kohina. On myös suositeltavaa reitittää kohinasignaalit erikseen erillisille kerroksille signaalikytkennän vähentämiseksi.

Lämmön pitäminen poissa värähtelypiireistä

Yksi tärkeimmistä piirilevyä suunniteltaessa huomioon otettavista asioista on pitää lämpötila mahdollisimman alhaisena. Tämän saavuttaminen edellyttää komponenttien huolellista geometrista sijoittelua. On myös tärkeää reitittää suurivirtaiset johtimet pois lämpöherkistä komponenteista. Myös kuparijälkien paksuudella on merkitystä piirilevyn lämpösuunnittelussa. Kuparijäljen paksuuden on tarjottava virralle matala impedanssinen reitti, sillä suuri resistanssi voi aiheuttaa merkittävää tehohäviötä ja lämmöntuottoa.

Lämmön pitäminen poissa värähtelevistä piireistä on kriittinen osa piirilevysuunnitteluprosessia. Optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi oskillaattorikomponentit tulisi sijoittaa lähelle levyn keskiosaa, ei lähelle reunoja. Piirilevyn reunojen lähellä olevilla komponenteilla on taipumus kerätä paljon lämpöä, mikä voi nostaa paikallista lämpötilaa. Tämän riskin vähentämiseksi suuritehoiset komponentit olisi sijoitettava piirilevyn keskelle. Lisäksi suurivirtaiset johtimet olisi reititettävä poispäin herkistä komponenteista, koska ne voivat aiheuttaa lämmön kerääntymistä.

Sähköstaattisen purkauksen välttäminen

Sähköstaattisen purkauksen välttäminen piirilevyjä suunniteltaessa on olennainen osa sähkötekniikkaa. Sähköstaattinen purkaus voi vahingoittaa piirin sisällä olevia tarkkoja puolijohdesiruja. Se voi myös sulattaa sidoslangat ja oikosulkea PN-liitokset. Onneksi on olemassa monia teknisiä menetelmiä tämän ongelman välttämiseksi, kuten asianmukainen asettelu ja kerrostaminen. Useimmat näistä menetelmistä voidaan toteuttaa hyvin pienin muutoksin suunnitteluun.

Ensinnäkin sinun on ymmärrettävä, miten ESD toimii. Lyhyesti sanottuna ESD aiheuttaa valtavan virran määrän. Tämä virta kulkee laitteen metallirungon kautta maahan. Joissakin tapauksissa virta voi kulkea useita reittejä maahan.