Hoe enkele belangrijke stappen in het ontwerp van printplaten te begrijpen

Als u geïnteresseerd bent in het ontwerpen van een printplaat, zijn er een aantal belangrijke stappen die u moet kennen. Deze stappen zijn Ideatie, Definitie, Validatie en Plaatsing van componenten. Als u deze stappen begrijpt, kunt u het best mogelijke ontwerp maken.

Idee

Een effectief printplaatontwerp begint met het definiëren van het doel van het apparaat. Het is essentieel om de afmetingen en hoogtebeperkingen van de printplaat af te stemmen op de beoogde componenten. Andere overwegingen zijn de ESR van de componenten bij hoge frequenties en de temperatuurstabiliteit. Daarnaast is het noodzakelijk om de juiste spoorbreedte en -afstand te kiezen. Het niet naleven van deze algemene regel kan leiden tot een explosie van kosten.

Het PCB-ontwerpproces begint met ideevorming, definitie en validatie. Deze stap is cruciaal en vindt plaats voordat een prototype wordt ontworpen of een ontwerp wordt uitgevoerd. Het benadrukt de creativiteit van de ontwerper en zorgt ervoor dat alle hardwarecomponenten op elkaar zijn afgestemd. Het maakt ook onderlinge samenwerking tussen de verschillende teamleden mogelijk, wat resulteert in synergie.

Definitie

Het ontwerp van een PCB is een complex proces. Het omvat het kiezen van de juiste materialen voor de PCB basis, het selecteren van een ontwerpregel en het selecteren van de uiteindelijke afmetingen. De PCB moet ook getest worden om er zeker van te zijn dat hij goed zal functioneren onder de beoogde bedrijfsomstandigheden. Als het ontwerp niet correct wordt uitgevoerd, kan het project mislukken.

De eerste stap in PCB ontwerp is het maken van een set blauwdrukken. Dit gebeurt met behulp van computersoftware. De blauwdrukken dienen als model voor het ontwerp. De ontwerper kan ook een spoorbreedte calculator gebruiken om de binnenste en buitenste lagen te bepalen. De geleidende koperen sporen en circuits worden gemarkeerd met zwarte inkt. De sporen staan bekend als lagen in het PCB ontwerp. Er zijn twee soorten lagen, de buitenste en de binnenste.

Validatie

PCB-printplaten doorlopen validatieprocessen om er zeker van te zijn dat ze correct zijn ontworpen. Deze tests worden uitgevoerd door de structuren van de printplaat te onderzoeken. Deze structuren omvatten sondes en connectoren, evenals de Beatty-standaard voor materiaalparameters. Deze tests worden uitgevoerd om eventuele ontwerpfouten, zoals reflecties, te elimineren.

De printplaten worden vervolgens voorbereid voor productie. Het proces hangt af van het gebruikte CAD-gereedschap en de productiefaciliteit. Meestal gaat het om het genereren van Gerber-bestanden, tekeningen van elke laag. Er zijn verschillende Gerber viewer en verificatieprogramma's beschikbaar, waarvan sommige zijn ingebouwd in CAD-programma's, terwijl andere standalone toepassingen zijn. Een voorbeeld is ViewMate, dat gratis te downloaden en te gebruiken is.

Het validatieproces omvat ook het testen van het apparaat. Het ontwerp wordt getest met een prototype om er zeker van te zijn dat het voldoet aan de verwachte respons. Daarnaast wordt het circuit geanalyseerd om te bepalen of het ontwerp stabiel is. De resultaten van deze test bepalen of er wijzigingen nodig zijn. Sommige wijzigingen moeten worden aangebracht om het ontwerp te verbeteren en ervoor te zorgen dat het voldoet aan de specificaties van de klant.

Plaatsing van onderdelen

Componenten op printplaten kunnen op verschillende manieren geplaatst worden. U kunt ze boven of onder een ander component plaatsen, of u kunt een combinatie van deze methodes gebruiken. Plaatsingen kunnen netjes gemaakt worden door componenten uit te lijnen door Align Top of Align Bottom te kiezen. Je kunt componenten ook gelijkmatig over het bord verdelen door ze te selecteren en er met de rechtermuisknop op te klikken. Je kunt ook componenten naar de boven- of onderkant van de printplaat verplaatsen door op L te drukken.

Bij het ontwerpen van PCB's is de plaatsing van componenten cruciaal. In het ideale geval worden componenten aan de bovenkant van de printplaat geplaatst. Als het component echter een lage thermische dissipatie heeft, kan het aan de onderkant worden geplaatst. Het is ook aan te raden om gelijkaardige componenten samen te groeperen en ze in een gelijke rij te plaatsen. Bovendien moet je ontkoppelingscondensatoren in de buurt van actieve componenten plaatsen. Bovendien moet je connectoren plaatsen volgens de ontwerpvereisten.

Diëlektrisch doorslagspanning

Of u nu uw eigen PCB ontwerpt of een PCB van een fabrikant betrekt, er zijn verschillende stappen die u moet kennen. Enkele van deze stappen zijn: de elektrische componenten en lay-out van de PCB testen op functionaliteit. Dit wordt gedaan door een reeks tests uit te voeren in overeenstemming met de IPC-9252 normen. Twee van de meest voorkomende tests zijn isolatie- en circuitcontinuïteitstests. Deze tests controleren of er geen ontkoppelingen of kortsluitingen zijn in de printplaat.

Nadat het ontwerpproces is voltooid, is het belangrijk om rekening te houden met de thermische uitzetting en de thermische weerstand van de componenten. Deze twee gebieden zijn belangrijk omdat de thermische uitzetting van de printplaatcomponenten toeneemt wanneer het warmer wordt. De Tg van de componenten van een printplaat moet hoog genoeg zijn om te voorkomen dat de componenten beschadigd of vervormd raken. Als de Tg te laag is, kunnen de componenten voortijdig defect raken.