Sugestie dotyczące projektowania układu PCB pod kątem lutowania

/0 Komentarze/w /Autor

Sugestie dotyczące projektowania układu PCB pod kątem lutowania

Podczas projektowania płytki drukowanej należy pamiętać o kilku rzeczach, w tym o kącie lutowania. Ogólnie rzecz biorąc, należy unikać lutowania twarzą bezpośrednio nad złączem. Aby tego uniknąć, staraj się umieścić płaszczyzny zasilania i uziemienia na wewnętrznych warstwach płytki i wyrównaj komponenty w symetryczny sposób. Ponadto należy unikać tworzenia kątów 90 stopni.

Umieść płaszczyzny zasilania i uziemienia w wewnętrznych warstwach płytki.

Podczas projektowania płytki drukowanej ważne jest umieszczenie płaszczyzn zasilania i uziemienia w warstwach wewnętrznych. Pomaga to zminimalizować ilość zakłóceń EMI, które mogą wynikać z bliskości szybkich sygnałów do płaszczyzny uziemienia. Płaszczyzny uziemienia są również niezbędne do zmniejszenia spadku napięcia na szynie zasilania. Umieszczając płaszczyzny zasilania i uziemienia w warstwach wewnętrznych, można zrobić miejsce na warstwach sygnałowych.

Po upewnieniu się, że płaszczyzny zasilania i uziemienia znajdują się w warstwach wewnętrznych, można przejść do następnego kroku procesu. W Menedżerze stosu warstw dodaj nową płaszczyznę i przypisz do niej etykietę sieci. Po przypisaniu etykiety sieci kliknij dwukrotnie warstwę. Pamiętaj, aby wziąć pod uwagę rozmieszczenie komponentów, takich jak porty I/O. Warstwa GND również powinna pozostać nienaruszona.

Unikaj lutowania z twarzą bezpośrednio nad złączem.

Lutowanie z twarzą bezpośrednio nad złączem jest złą praktyką, ponieważ lut będzie tracił ciepło do płaszczyzny uziemienia, co spowoduje kruchość złącza. Może to również powodować wiele problemów, w tym nadmierne gromadzenie się lutowia na pinach. Aby tego uniknąć, należy upewnić się, że piny i pady są równomiernie rozgrzane.

Najlepszym sposobem na uniknięcie lutowania z twarzą bezpośrednio nad złączem jest użycie topnika. Pomaga on w przenoszeniu ciepła, a także oczyszcza metalową powierzchnię. Użycie topnika sprawia również, że połączenie lutowane jest gładsze.

Umieść komponenty w tej samej orientacji

Podczas układania układu PCB ważne jest, aby umieścić komponenty w tej samej orientacji pod kątem lutowania. Zapewni to prawidłowe trasowanie i bezbłędny proces lutowania. Pomocne jest również umieszczenie urządzeń do montażu powierzchniowego po tej samej stronie płytki, a komponentów przewlekanych po stronie górnej.

Pierwszym krokiem w układaniu układu jest zlokalizowanie wszystkich komponentów. Zazwyczaj elementy są umieszczane poza obrysem kwadratu, ale nie oznacza to, że nie można ich umieścić wewnątrz. Następnie przenieś każdy element do obrysu kwadratu. Ten krok pomaga zrozumieć, w jaki sposób komponenty są połączone.

Unikaj tworzenia 90-stopniowych kątów śledzenia

Podczas projektowania układu PCB ważne jest, aby unikać tworzenia 90-stopniowych kątów ścieżek. Kąty te skutkują węższą szerokością ścieżki i zwiększonym ryzykiem zwarcia. Jeśli to możliwe, spróbuj użyć kątów 45 stopni. Są one również łatwiejsze do wytrawiania i pozwalają zaoszczędzić czas.

Tworzenie ścieżek pod kątem 45 stopni na układzie PCB nie tylko będzie wyglądać lepiej, ale także ułatwi życie producentowi PCB. Ułatwi to również wytrawianie miedzi.

Używanie kątów 45 stopni do wytrawiania

Używanie kątów 45 stopni do lutowania w projektowaniu układu PCB nie jest powszechną praktyką. W rzeczywistości jest to trochę relikt przeszłości. Historycznie, płytki drukowane miały narożniki pod kątem prostym i brak jakiejkolwiek maski lutowniczej. Wynika to z faktu, że wczesne płytki drukowane były wykonywane bez masek lutowniczych, a proces ten obejmował proces zwany fotosensybilizacją.

Problem z używaniem kątów większych niż 90 stopni polega na tym, że prowadzą one do migracji miedzi i pułapek kwasowych. Podobnie, ścieżki narysowane na układzie pod kątem prostym nie są tak mocno wytrawiane. Ponadto, kąty 90 stopni mogą tworzyć częściowo obrysowane kąty, co może skutkować zwarciami. Używanie kątów 45 stopni jest nie tylko łatwiejsze, ale także bezpieczniejsze i skutkuje czystszym i dokładniejszym układem.

Wybór odpowiedniego rozmiaru opakowania

Planując układ PCB, należy zwrócić uwagę na kąt lutowania i rozmiar opakowania komponentów na płytce. Pomoże to zminimalizować problemy związane z efektem cienia. Zazwyczaj pady lutownicze muszą być oddalone od siebie o co najmniej 1,0 mm. Należy również upewnić się, że komponenty z otworami przelotowymi są umieszczone na górnej warstwie płytki.

Kolejnym ważnym czynnikiem jest orientacja komponentów. Jeśli komponenty są ciężkie, nie powinny być umieszczane na środku płytki drukowanej. Zmniejszy to deformację płytki podczas procesu lutowania. Mniejsze urządzenia należy umieszczać blisko krawędzi, a większe na górze lub na dole płytki. Na przykład spolaryzowane komponenty powinny być wyrównane z dodatnimi i ujemnymi biegunami po jednej stronie. Należy również pamiętać o umieszczaniu wyższych komponentów obok mniejszych.

Trzy wskazówki dotyczące zmniejszania ryzyka związanego z projektowaniem PCB

/0 Komentarze/w /Autor

Trzy wskazówki dotyczące zmniejszania ryzyka związanego z projektowaniem PCB

Istnieje wiele sposobów na zmniejszenie ryzyka związanego z projektowaniem PCB. Niektóre z nich obejmują orientowanie wszystkich komponentów w tym samym kierunku i stosowanie wielu przelotek na przejściach między warstwami. Inne obejmują oddzielanie obwodów analogowych i cyfrowych oraz utrzymywanie obwodów oscylacyjnych z dala od ciepła.

Orientowanie komponentów w tym samym kierunku

Ryzyko związane z projektowaniem PCB jest zminimalizowane poprzez zorientowanie komponentów w tym samym kierunku. Praktyka ta pomaga zminimalizować czas montażu i obsługi, a także zmniejsza liczbę przeróbek i koszty. Zorientowanie komponentów w tym samym kierunku pomaga również zmniejszyć prawdopodobieństwo obrócenia komponentu o 180 stopni podczas testowania lub montażu.

Orientacja komponentów zaczyna się od konstrukcji footprintu. Nieprawidłowy footprint może prowadzić do nieprawidłowego podłączenia części. Na przykład, jeśli dioda jest zorientowana z katodą skierowaną w jednym kierunku, katoda może być podłączona do niewłaściwego pinu. Również części z wieloma pinami mogą być zainstalowane w niewłaściwej orientacji. Może to powodować unoszenie się części na padach lub wstawanie, co powoduje efekt tombstoningu.

W starszych płytkach drukowanych większość komponentów była zorientowana w jednym kierunku. Jednak nowoczesne płytki drukowane muszą uwzględniać sygnały, które poruszają się z dużą prędkością i podlegają obawom związanym z integralnością zasilania. Ponadto należy uwzględnić kwestie termiczne. W rezultacie zespoły projektowe muszą zrównoważyć wydajność elektryczną i możliwości produkcyjne.

Korzystanie z wielu przelotek na przejściach warstw

Chociaż nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie przelotek na przejściach warstw, możliwe jest zminimalizowanie promieniowania z nich poprzez zastosowanie przelotek zszywających. Przelotki te powinny znajdować się blisko przelotek sygnałowych, aby zminimalizować odległość, jaką pokonuje sygnał. Ważne jest, aby unikać sprzęgania w tych przelotkach, ponieważ zagraża to integralności sygnału podczas przesyłania.

Innym sposobem na zmniejszenie ryzyka związanego z projektowaniem PCB jest użycie wielu przelotek na przejściach między warstwami. Zmniejsza to liczbę pinów na PCB i poprawia wytrzymałość mechaniczną. Pomaga to również zmniejszyć pojemność pasożytniczą, co jest szczególnie ważne w przypadku wysokich częstotliwości. Dodatkowo, użycie wielu przelotek na przejściach między warstwami pozwala również na użycie par różnicowych i części o dużej liczbie pinów. Ważne jest jednak, aby utrzymać liczbę równoległych sygnałów na niskim poziomie w celu zminimalizowania sprzężenia sygnału, przesłuchów i szumów. Zaleca się również oddzielne prowadzenie sygnałów szumu na oddzielnych warstwach w celu zmniejszenia sprzężenia sygnału.

Utrzymywanie ciepła z dala od obwodów oscylacyjnych

Jedną z najważniejszych rzeczy, o których należy pamiętać podczas projektowania PCB, jest utrzymanie możliwie najniższej temperatury. Osiągnięcie tego wymaga starannego geometrycznego rozmieszczenia komponentów. Ważne jest również poprowadzenie ścieżek wysokoprądowych z dala od elementów wrażliwych termicznie. Grubość miedzianych ścieżek również odgrywa rolę w projektowaniu termicznym PCB. Grubość ścieżek miedzianych powinna zapewniać ścieżkę o niskiej impedancji dla prądu, ponieważ wysoka rezystancja może powodować znaczne straty mocy i wytwarzanie ciepła.

Utrzymywanie ciepła z dala od obwodów oscylacyjnych jest krytyczną częścią procesu projektowania PCB. Aby uzyskać optymalną wydajność, komponenty oscylatora powinny być umieszczone w pobliżu środka płytki, a nie w pobliżu krawędzi. Komponenty w pobliżu krawędzi płytki mają tendencję do gromadzenia dużej ilości ciepła, co może podnieść lokalną temperaturę. Aby zmniejszyć to ryzyko, komponenty o dużej mocy powinny znajdować się na środku płytki drukowanej. Ponadto ścieżki wysokoprądowe powinny być poprowadzone z dala od wrażliwych komponentów, ponieważ mogą one powodować gromadzenie się ciepła.

Unikanie wyładowań elektrostatycznych

Unikanie wyładowań elektrostatycznych podczas projektowania PCB jest istotnym aspektem inżynierii elektronicznej. Wyładowania elektrostatyczne mogą uszkodzić precyzyjne układy półprzewodnikowe wewnątrz obwodu. Może również stopić przewody łączące i spowodować zwarcie złączy PN. Na szczęście istnieje wiele metod technicznych pozwalających uniknąć tego problemu, w tym odpowiednie rozplanowanie i nakładanie warstw. Większość z tych metod może być wykonana przy bardzo niewielkiej modyfikacji projektu.

Po pierwsze, należy zrozumieć, jak działa ESD. W skrócie, ESD powoduje przepływ ogromnej ilości prądu. Prąd ten płynie do ziemi przez metalową obudowę urządzenia. W niektórych przypadkach prąd może podążać wieloma ścieżkami do ziemi.

Przyczyny i rozwiązania pseudolutowania PCBA

/0 Komentarze/w /Autor

Przyczyny i rozwiązania pseudolutowania PCBA

Pseudolutowanie PCBA jest problemem, który wpływa na jakość gotowego PCBA. Może powodować straty z powodu przeróbek, co zmniejsza wydajność produkcji. Jednak wykrywanie i rozwiązywanie problemów związanych z pseudolutowaniem można przeprowadzić za pomocą inspekcji.

Lutowanie rozpływowe

Lutowanie rozpływowe jest jedną z najpopularniejszych metod montażu PCB. Metoda ta jest często łączona z lutowaniem na fali. Może to znacznie wpłynąć na jakość zmontowanej płytki, dlatego proces ten wymaga odpowiedniego zrozumienia budowy PCB.

Aby zapewnić wysoką jakość połączenia lutowanego, ważne jest przestrzeganie kilku wytycznych. Po pierwsze, ważne jest sprawdzenie wyrównania płytki drukowanej. Przed nałożeniem pasty lutowniczej należy upewnić się, że wydruk jest prawidłowo wyrównany. Po drugie, należy regularnie czyścić spód szablonu. Po trzecie, lutowanie rozpływowe może skutkować efektem kamienia nagrobnego, zwanym inaczej efektem Manhattanu. Efekt nagrobka jest spowodowany brakiem równowagi sił podczas procesu lutowania rozpływowego. Efekt końcowy wygląda jak nagrobek na cmentarzu. W rzeczywistości efekt nagrobka to otwarty obwód na niedziałającej płytce drukowanej.

Podczas etapu podgrzewania niewielka część pasty lutowniczej może ulec zgazowaniu. Może to spowodować, że niewielka ilość lutu opuści płytkę lutowniczą, zwłaszcza pod elementami układu scalonego. Ponadto roztopiona pasta lutownicza może wypchnąć się pod elementy typu rezystor-kondensator.

Lutowanie na fali

Wady procesu montażu PCB, w tym tombstoning, występują na wiele sposobów. Jedną z głównych przyczyn jest nieodpowiednia jakość lutowania. Słabe lutowanie skutkuje pęknięciami, które pojawiają się na powierzchni dyskretnych komponentów. Wady te można łatwo naprawić za pomocą przeróbek, choć mogą one powodować szereg problemów w procesie montażu.

Producenci PCB muszą być świadomi tych wad, aby zapobiegać ich występowaniu w procesie produkcyjnym. Wady te mogą być trudne do wykrycia, ale różne technologie i metody mogą pomóc w ich wykryciu i zminimalizowaniu ich wpływu. Metody te pozwalają producentom zapobiegać wadom lutowniczym przed ich wystąpieniem i pomagają im wytwarzać produkty wysokiej jakości.

Grubość szablonu

Pseudolutowanie PCB może być spowodowane wieloma czynnikami. Na przykład, nieprawidłowy szablon może prowadzić do nadmiernego nałożenia pasty lutowniczej na komponenty. Co więcej, źle ukształtowany szablon może powodować kulkowanie lutowia lub dyskretne deformacje. Problemy te można rozwiązać poprzez zmniejszenie grubości szablonu lub rozmiaru otworu. Kroki te należy jednak wykonywać ostrożnie, ponieważ nawet najmniejsze niedowymiarowanie może prowadzić do poważnych problemów na późniejszych etapach montażu PCB.

Pseudolutowaniu PCB można zapobiec poprzez prawidłowe zastosowanie topnika. Topnik jest środkiem tiksotropowym, który sprawia, że pasta lutownicza ma pseudoplastyczną charakterystykę płynięcia. Oznacza to, że jej lepkość zmniejsza się podczas przechodzenia przez otwory szablonu, ale wraca do normy po usunięciu siły zewnętrznej. Ilość topnika użytego w paście lutowniczej powinna wynosić od ośmiu do piętnastu procent. Niższe wartości spowodują cienką warstwę lutowia, podczas gdy wyższe spowodują nadmierne osady.

Ciśnienie ściągaczki

Pseudolutowanie PCBA, znane również jako lutowanie na zimno, jest etapem pośrednim procesu lutowania, w którym część płytki nie jest w pełni przylutowana. Może to obniżyć jakość płytki PCB i wpłynąć na jej charakterystykę obwodu. Wada ta może skutkować złomowaniem lub dyskwalifikacją płytki PCB.

Kontrolowanie nacisku rakli może rozwiązać problem pseudolutowania. Zbyt duży nacisk spowoduje rozmazanie pasty lutowniczej i rozprowadzenie jej po płaskiej powierzchni płytki PCB. Alternatywnie, zbyt mały nacisk spowoduje, że pasta lutownicza zostanie zebrana do większych otworów, powodując pokrycie płytki PCB zbyt dużą ilością pasty.

Badania nad mechanizmem wtyczki PCB i skuteczną metodą kontroli

/0 Komentarze/w /Autor

Badania nad mechanizmem wtyczki PCB i skuteczną metodą kontroli

Pressurized microchambers

A pressurized microchamber is an effective means of transporting liquid in lab-on-PCB devices. It works by storing pneumatic energy and releasing it through an opening in a microvalve. The microvalve is electrically activated, using a gold wire of about 25 m in diameter.

Lab-on-PCB devices are currently being developed for a wide range of biomedical applications, but they are not yet commercially available. However, research in this field is growing rapidly and there is a significant potential for obtaining marketable devices. Various flow-driving methods have been developed, including electrowetting on dielectrics, electroosmotic flow driving, and phase-change-based flow driving.

The use of external sources for moving liquids inside lab-on-PCB systems has long been used in research, but it is not a particularly practical solution for a portable system. External syringe pumps also reduce the portability of the device. However, they provide an interesting opportunity to integrate sensors and actuators in a microfluidic device.

Electroosmotic pumps are also commonly integrated on PCBs for fluid manipulation. They offer a low-cost, pulse-free continuous flow of fluid, but require narrow microchannels and external liquid reservoirs. Inappropriate activation can result in electrolysis and microchannel blocking. Moreover, copper electrodes are not ideal because they can cause fluid contamination and microchannel blocking. Further, copper electrodes require additional fabrication steps and increase cost.

Laboratory-on-PCBs

Laboratory-on-PCBs (LoP) is a type of device that integrates an electronic circuit onto a PCB. This type of device is used to perform various experiments in electronic circuits. It is also used in applications that require the integration of different materials. These devices are compatible with flow-driving techniques and can also be produced by photolitographic or dry resist methods. Moreover, these devices also incorporate surface mounted electronic components that are designed to measure data. One such example is a device which integrates an embedded blue LED and an integrated temperature sensor.

Another option for moving liquids in Lab-on-PCBs is to use pressurized microchambers. The pressurized chambers can store pneumatic energy and can be released by opening a microvalve. The microvalves are activated electrically. One advantage of this type of mechanism is that it is portable and can be used multiple times. Moreover, it can withstand high pressures.

One of the main challenges of implementing microvalves into PCBs is the difficulty of integrating them into the PCB. It is also difficult to integrate actuators with moving parts into a PCB. However, researchers have developed micropumps that are PCB-based, and made use of piezoelectric actuators.

The process of using lab-on-PCBs to control liquids is highly complex and can be quite difficult. There are numerous drawbacks of this method, and the main difficulty is the complex fabrication process. Moreover, the method of assembly of LoPs also adds to the complexity of the device.