Hogyan lehet megérteni néhány fontos lépést a PCB Boards tervezése során?

Ha egy nyomtatott áramköri lap tervezése érdekli, számos fontos lépést kell ismernie. Ezek a lépések közé tartozik az ötletelés, a meghatározás, a validálás és az alkatrészek elhelyezése. Ezeknek a lépéseknek a megértése segít Önnek a lehető legjobb tervezést elkészíteni.

Ötletelés

A hatékony nyomtatott áramköri lap tervezésének megalkotása az eszköz céljának meghatározásával kezdődik. Lényeges, hogy a lap méreteit és magassági korlátait összhangba hozzuk a tervezett alkatrészekkel. További szempontok közé tartozik az alkatrészek ESR-je magas frekvenciákon és a hőmérsékleti stabilitás. Ezenkívül meg kell választani a megfelelő nyomvonalszélességet és -távolságot. Ennek az általános szabálynak a be nem tartása költségrobbanáshoz vezethet.

A NYÁK tervezési folyamat az ötleteléssel, a meghatározással és a validálással kezdődik. Ez a lépés kritikus fontosságú, és a prototípus megtervezése vagy a tervezés végrehajtása előtt történik. Kiemeli a tervező kreativitását, és biztosítja, hogy az összes hardverkomponens összhangban és kongruens legyen. Lehetővé teszi továbbá a különböző csapattagok közötti kölcsönös együttműködést, ami szinergiát eredményez.

Meghatározás

A nyomtatott áramköri lapok tervezése összetett folyamat. Magában foglalja a megfelelő anyagok kiválasztását a NYÁK-alaphoz, a tervezési szabály kiválasztását és a végső méretek kiválasztását. A NYÁK-ot tesztelni is kell, hogy a tervezett működési körülmények között megfelelően működjön. Ha a tervezés nem megfelelően történik, a projekt kudarccal végződhet.

A nyomtatott áramköri lap tervezésének első lépése a tervrajzok elkészítése. Ez számítógépes szoftver segítségével történik. A tervrajzok a tervezés modelljeként szolgálnak. A tervező egy nyomvonalszélesség-kalkulátort is használhat a belső és külső rétegek meghatározásához. A vezető réznyomokat és áramköröket fekete tintával jelölik. A nyomvonalakat a nyomtatott áramköri tervben rétegeknek nevezik. Kétféle réteg létezik, a külső és a belső.

Érvényesítés

A NYÁK-lapok validálási folyamatokon mennek keresztül, hogy biztosítsák a helyes tervezésüket. Ezeket a teszteket a lap struktúráinak vizsgálatával végzik. Ezek a struktúrák magukban foglalják a szondákat és a csatlakozókat, valamint a Beatty szabvány szerinti anyagparamétereket. Ezeket a teszteket azért végzik, hogy kiküszöböljék az esetleges tervezési hibákat, például a visszaverődéseket.

A NYÁK-lapokat ezután előkészítik a gyártáshoz. A folyamat a használt CAD-eszköztől és a gyártóüzemtől függ. Általában Gerber-fájlok generálását jelenti, amelyek az egyes rétegek rajzai. Számos Gerber-megjelenítő és -ellenőrző eszköz áll rendelkezésre, amelyek közül néhány a CAD-eszközökbe van beépítve, míg mások önálló alkalmazások. Ilyen például a ViewMate, amely ingyenesen letölthető és használható.

A validálási folyamat magában foglalja az eszköz tesztelését is. A tervezést egy prototípussal tesztelik, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az megfelel az elvárt válasznak. Ezenkívül magában foglalja az áramkör elemzését annak megállapítására, hogy a tervezet stabil-e. E teszt eredménye határozza meg, hogy szükség van-e változtatásokra. Néhány módosítást kell végrehajtani a tervezés javítása és annak biztosítása érdekében, hogy az megfeleljen a megrendelő előírásainak.

Alkatrészek elhelyezése

Az alkatrészek elhelyezése a NYÁK lapokon többféleképpen történhet. Elhelyezheti őket egy másik alkatrész fölé vagy alá, vagy használhatja e módszerek kombinációját. Az elhelyezéseket rendezetté teheti az alkatrészek igazításával, ha az Align Top vagy Align Bottom (Felső igazítás) vagy az Align Bottom (Alsó igazítás) lehetőséget választja. Az alkatrészek egyenletes elosztása a lapon az alkatrészek kijelölésével és a jobb gombbal történő kattintással is lehetséges. Az alkatrészeket a NYÁK felső vagy alsó oldalára is áthelyezheti az L billentyű lenyomásával.

A nyomtatott áramköri lapok tervezésekor az alkatrészek elhelyezése döntő fontosságú. Ideális esetben az alkatrészeket a lap felső oldalán helyezzük el. Ha azonban az alkatrésznek alacsony a hőleadása, akkor az alsó oldalra is elhelyezhető. Ajánlott továbbá a hasonló alkatrészeket csoportosítani, és egyenletes sorban elhelyezni. Ezenkívül a leválasztó kondenzátorokat is érdemes az aktív alkatrészek közvetlen közelébe helyezni. Ezenkívül a csatlakozókat a tervezési követelményeknek megfelelően kell elhelyezni.

Dielektromos átütési feszültség

Akár saját nyomtatott áramkört tervez, akár gyártótól szerez be nyomtatott áramkört, több lépést is érdemes ismernie. Néhány ilyen lépés a következő: a NYÁK elektromos alkatrészeinek és elrendezésének tesztelése a funkcionalitás szempontjából. Ez úgy történik, hogy az IPC-9252 szabványoknak megfelelő tesztek sorozatán futtatjuk le. A két leggyakoribb teszt az izolációs és az áramkör folytonossági teszt. Ezek a tesztek azt vizsgálják, hogy vannak-e a lapon megszakítások vagy rövidzárlatok.

A tervezési folyamat befejezése után fontos figyelembe venni az alkatrészek hőtágulását és hőellenállását. Ez a két terület azért fontos, mert a lap alkatrészeinek hőtágulása megnő, ha melegebb lesz. A kártya alkatrészeinek Tg értékének elég magasnak kell lennie ahhoz, hogy az alkatrészek ne sérüljenek vagy deformálódjanak. Ha a Tg túl alacsony, az az alkatrészek idő előtti meghibásodását okozhatja.

Hogyan használjuk a PCB rétegelt Stackupot az EMF sugárzás szabályozására?

A PCB rétegelt egymásra építése az egyik legjobb módja az EMC csökkentésének és az EMF-kibocsátás szabályozásának. Ez azonban nem kockázatmentes. A két jelréteggel ellátott NYÁK tervezése azt eredményezheti, hogy a jelek elvezetéséhez nem áll rendelkezésre elegendő hely a NYÁK-on, ami a PWR-síkot feldarabolja. Ezért jobb, ha a jelzőrétegeket két egymásra helyezett vezető sík közé helyezzük.

6 rétegű PCB stackup használata

A 6 rétegű NYÁK-összeépítés hatékony a nagysebességű és a kissebességű jelek szétválasztására, és a teljesítményintegritás javítására is használható. Azáltal, hogy a felület és a belső vezető rétegek közé egy jelzőréteget helyezünk, hatékonyan elnyomhatjuk az EMI-t.

A tápellátás és a földelés elhelyezése a NYÁK 2. és 5. rétegén kritikus tényező az EMI-sugárzás ellenőrzésében. Ez az elhelyezés azért előnyös, mert a tápegység rézellenállása magas, ami befolyásolhatja a közös módusú EMI ellenőrzését.

A 6 rétegű PCB-összeállításoknak különböző konfigurációi vannak, amelyek különböző alkalmazásokhoz hasznosak. A 6 rétegű PCB stackupot a megfelelő alkalmazási specifikációknak megfelelően kell megtervezni. Ezután alaposan tesztelni kell a működőképesség biztosítása érdekében. Ezt követően a tervből kék nyomtatás lesz, amely a gyártási folyamatot irányítja.

A nyomtatott áramköri lapok korábban egyrétegű, átjárók nélküli lapok voltak, és az órajelek sebessége a száz kHz-es tartományban volt. Manapság akár 50 réteget is tartalmazhatnak, a rétegek között és mindkét oldalon elhelyezett alkatrészekkel. A jelsebesség 28 Gb/S fölé emelkedett. A szilárd rétegű egymásra építésnek számos előnye van. Csökkenthetik a sugárzást, javíthatják az áthallásokat és minimalizálhatják az impedanciaproblémákat.

Maggal laminált tábla használata

A maggal laminált NYÁK használata kiváló módja az elektronika védelmének az EMI-sugárzástól. Ezt a fajta sugárzást a gyorsan változó áramok okozzák. Ezek az áramok hurkokat alkotnak és zajt sugároznak, amikor gyorsan változnak. A sugárzás megfékezése érdekében olyan maglaminált lapot kell használnia, amelynek alacsony a dielektromos állandója.

Az EMI-t számos forrás okozza. A leggyakoribb a szélessávú EMI, amely a rádiófrekvenciákon jelentkezik. Számos forrás, többek között áramkörök, elektromos vezetékek és lámpák által keltett elektromágneses sugárzás. Károsíthatja az ipari berendezéseket és csökkentheti a termelékenységet.

A maggal laminált lap tartalmazhat EMI-csökkentő áramköröket. Minden EMI-csökkentő áramkör egy ellenállásból és egy kondenzátorból áll. Tartalmazhat egy kapcsolószerkezetet is. A vezérlőáramköri egység minden egyes EMI-csökkentő áramkört úgy vezérel, hogy kiválasztási és vezérlőjeleket küld az EMI-csökkentő áramköröknek.

Impedancia-eltérés

A NYÁK réteges egymásra építése nagyszerű módja az EMI-szabályozás javításának. Segíthetnek az elektromos és mágneses mezők megfékezésében, miközben minimalizálják a közös módusú EMI-t. A legjobb rétegrend szilárd táp- és földsíkokkal rendelkezik a külső rétegeken. Az alkatrészek csatlakoztatása ezekhez a síkokhoz gyorsabb és egyszerűbb, mint a tápfák vezetése. Ennek ellentételezéseként azonban megnő a bonyolultság és a gyártási költségek. A többrétegű nyomtatott áramkörök drágák, de az előnyök meghaladhatják a kompromisszumot. A legjobb eredmény elérése érdekében dolgozzon együtt egy tapasztalt NYÁK-beszállítóval.

A PCB rétegelt stackup tervezése a jelintegritási folyamat szerves részét képezi. Ez a folyamat a mechanikai és elektromos teljesítménykövetelmények gondos mérlegelését igényli. A NYÁK tervező szorosan együttműködik a gyártóval a lehető legjobb NYÁK létrehozása érdekében. Végső soron a PCB rétegrendnek képesnek kell lennie az összes jel sikeres elvezetésére, a jelintegritási szabályok megtartására, valamint megfelelő táp- és földrétegek biztosítására.

A nyomtatott áramköri lap réteges felépítése segíthet az EMI-sugárzás csökkentésében és a jelminőség javításában. Emellett egy leválasztó tápbusz is biztosíthat. Bár nem létezik egyetlen megoldás minden EMI-problémára, több jó lehetőség is van a PCB rétegelt stackek optimalizálására.

Nyomok elválasztása

Az EMI-sugárzás ellenőrzésének egyik legjobb módja a rétegfelhalmozás alkalmazása a NYÁK-tervezésben. Ez a technika az alaplapi és a jelzőrétegek egymás mellé helyezését jelenti. Ez lehetővé teszi, hogy árnyékolóként működjenek a belső jelzőrétegekkel szemben, ami segít csökkenteni a közös módusú sugárzást. Ráadásul a réteges egymásra építés a hőkezelés szempontjából is sokkal hatékonyabb, mint az egysíkú NYÁK.

Amellett, hogy hatékonyan fékezi az EMI-sugárzást, a PCB réteges halmazkialakítása segít az alkatrészsűrűség javításában is. Ez azáltal érhető el, hogy az alkatrészek körül nagyobb a tér. Ez szintén csökkentheti a közös módusú EMI-t.

Az EMI-sugárzás csökkentése érdekében a nyomtatott áramköri tervnek négy vagy több rétegből kell állnia. Egy négyrétegű lap 15 dB-lel kevesebb sugárzást produkál, mint egy kétrétegű lap. Fontos, hogy a jelréteget a teljesítménysíkhoz közel helyezzük el. A megfelelő anyagok kiválasztásában és az impedancia-számítások elvégzésében segíthet egy jó NYÁK-tervezési szoftver használata.