Kilka wskazówek, jak poprawić wskaźnik sukcesu PCB

Kilka wskazówek, jak poprawić wskaźnik sukcesu PCB

Utrzymywanie komponentów w odległości co najmniej 2 mm od krawędzi PCB

Krawędź płytki drukowanej jest często najbardziej podatna na naprężenia. W rezultacie ważne jest, aby komponenty znajdowały się w odległości co najmniej 2 mm od krawędzi płytki. Jest to szczególnie ważne, jeśli płytka PCB ma złącza lub przełączniki, które muszą być dostępne dla ludzkich rąk. Istnieje również szereg czynników, o których należy pamiętać podczas umieszczania komponentów na krawędzi PCB.

Podczas tworzenia układu PCB należy pamiętać o pozostawieniu przestrzeni między ścieżkami i padami. Ponieważ proces produkcji PCB nie jest w 100% precyzyjny, krytyczne jest pozostawienie odstępu co najmniej 0,020″ między sąsiednimi padami lub ścieżkami.

Sprawdzanie połączeń za pomocą multimetru

Podczas korzystania z multimetru do testowania płytki drukowanej, pierwszym krokiem jest określenie polaryzacji. Zazwyczaj multimetr ma czerwoną i czarną sondę. Czerwona sonda to strona dodatnia, a czarna to strona ujemna. Multimetr powinien pokazywać prawidłowy odczyt, jeśli obie sondy są podłączone do tego samego elementu. Powinien również mieć funkcję brzęczyka, aby ostrzegać o zwarciu połączenia.

Jeśli podejrzewasz zwarcie na płytce drukowanej, powinieneś usunąć wszystkie podłączone do niej komponenty. Wyeliminuje to możliwość wystąpienia wadliwego komponentu. Można również sprawdzić pobliskie połączenia lub przewody uziemiające. Może to pomóc w zawężeniu lokalizacji zwarcia.

Korzystanie z systemu DRC

System DRC pomaga projektantom upewnić się, że ich projekty PCB są zgodne z zasadami projektowania. Flaguje błędy i pozwala projektantom na wprowadzanie zmian w projekcie w razie potrzeby. Może również pomóc projektantom określić poprawność ich początkowego schematu. System DRC powinien być częścią procesu projektowania od samego początku, od schematów obwodów po końcowe PCB.

Narzędzia DRC są przeznaczone do sprawdzania projektów PCB pod kątem bezpieczeństwa, wydajności elektrycznej i niezawodności. Pomagają inżynierom wyeliminować błędy projektowe i skrócić czas wprowadzania produktów na rynek. HyperLynx DRC to potężne i elastyczne narzędzie do sprawdzania reguł projektowych, które zapewnia dokładną, szybką i zautomatyzowaną weryfikację projektu elektrycznego. Obsługuje dowolny przepływ projektowania PCB i jest kompatybilny ze standardami ODB++ i IPC2581. Narzędzie HyperLynx DRC oferuje darmową wersję, która zawiera osiem reguł DRC.

Używanie wlewów na płaszczyźnie mocy

Jeśli masz trudności z zaprojektowaniem płytki drukowanej zasilania, możesz użyć oprogramowania do projektowania, które pomoże Ci w pełni wykorzystać płaszczyznę zasilania. Oprogramowanie może pomóc w podjęciu decyzji, gdzie powinny znajdować się przelotki, a także jaki rozmiar i typ należy zastosować. Może również pomóc w symulacji i analizie projektu. Narzędzia te znacznie ułatwiają układ PCB.

Jeśli pracujesz nad wielowarstwową płytką PCB, konieczne jest zapewnienie symetrycznych wzorów. Wiele płaszczyzn zasilania może pomóc zapewnić, że układ PCB pozostanie zrównoważony. Na przykład czterowarstwowa płytka będzie potrzebować dwóch wewnętrznych płaszczyzn zasilania. Dwustronna płytka PCB może również korzystać z wielu płaszczyzn zasilania.

Cztery zasady ustawiania szerokości i odstępów obwodu

Cztery zasady ustawiania szerokości i odstępów obwodu

Istnieją cztery podstawowe zasady ustawiania szerokości obwodu i odstępów. Obejmują one regułę x/y, regułę 2/2, regułę kąta śledzenia 90 stopni i regułę układania PCB. Znajomość tych zasad znacznie ułatwi pracę nad projektem. Korzystanie z tych wskazówek pomoże zaprojektować płytkę drukowaną z odpowiednią szerokością obwodu i odstępami.

reguła x/y

Podczas projektowania płytki drukowanej ważne jest, aby wziąć pod uwagę zasadę x/y ustawiania szerokości obwodów i odstępów. Jest to reguła, która dyktuje szerokość między dwoma obwodami na płytce. Na przykład reguła x/y 12/12 oznacza, że szerokość i odstępy obwodu lokalnego powinny być mniejsze niż jego obszar. Z kolei reguła x/y równa 10/10 oznacza, że szerokość obwodu lokalnego powinna być większa niż otaczający go obszar.

Zasada 2/2

Dwuczęściowa reguła ustawiania szerokości obwodu i odstępów odnosi się do wielkości przestrzeni między obwodami. Jest ona również znana jako reguła obszaru. W większości przypadków szerokość i odstępy są ustawione na tę samą wartość. Zasada ta jest jednak nieskuteczna, jeśli odstępy są zbyt małe. W takim przypadku prawdopodobieństwo wystąpienia zwarć podwaja się.

Szerokość i odstępy ścieżek na płytce drukowanej mają kluczowe znaczenie dla procesu projektowania. Podczas gdy większość routingu cyfrowego opiera się na wartościach domyślnych, bardziej złożone płytki drukowane mogą mieć szerokości ścieżek, które muszą być precyzyjnie obliczone na podstawie ułożenia warstw. Szybkie ścieżki o wrażliwej impedancji mogą wymagać większych odstępów, aby zapobiec problemom z integralnością sygnału.

Reguła kąta śledzenia 90 stopni

Tradycyjnie, branża projektowania PCB unikała narożników 90 stopni. Nowoczesne narzędzia do projektowania PCB są wyposażone w funkcje łagodzenia, które automatycznie zastępują narożniki 90 stopni dwoma kątami 45 stopni. Jeśli jednak musisz utworzyć układ z narożnikami 90 stopni, najlepiej ich unikać, ponieważ mogą one prowadzić do pętli przypominających anteny, które mogą zwiększać indukcyjność. Chociaż w takich przypadkach pomocne może być złagodzenie kątów do 135 stopni, nie jest to zbyt dobre rozwiązanie.

Zasada kąta śledzenia 90 stopni podczas ustawiania odstępów i szerokości obwodu powinna być stosowana ostrożnie. Wynika to z faktu, że narożnik tworzy nieciągłość, która może powodować odbicia i promieniowanie. Kąt 90 stopni jest również najbardziej podatny na odbicia z przesunięciem fazowym. Dlatego też najlepiej jest unikać stosowania narożników o kącie 90 stopni, chyba że planujesz umieścić je w wyjątkowo ciasnych miejscach.

Innym powodem unikania narożników jest to, że ostry kąt zajmuje więcej miejsca. Ostre rogi są również bardziej delikatne i powodują nieciągłości impedancji. Problemy te zmniejszają wierność sygnału. W związku z tym, nowoczesne oprogramowanie do projektowania obwodów drukowanych częściej zaleca prowadzenie ścieżek pod kątem prostym i nie wymaga prowadzenia ścieżek pod kątem 45 stopni.

Reguła stosu PCB

Reguła szerokości obwodu i odstępów na płytce drukowanej jest ważną wskazówką podczas projektowania płytek wielowarstwowych. Zasadniczo oznacza to, że jeśli chcesz upewnić się, że sygnał jest zrównoważony i biegnie od jednego rogu do drugiego, musisz odpowiednio ustawić szerokość obwodu i odstępy. Często szerokość i odstępy są obliczane z uwzględnieniem impedancji obwodów.

Dobry układ pozwala na równomierną dystrybucję energii, eliminację zakłóceń elektromagnetycznych i obsługę szybkich sygnałów. Co więcej, zmniejsza również zakłócenia elektromagnetyczne i zapewnia niezawodność produktu. Istnieją jednak pewne wyzwania w zarządzaniu dobrym stackupem. Aby przezwyciężyć te problemy, należy użyć odpowiednich materiałów i prawidłowo ustawić szerokość obwodu i odstępy. Dobre oprogramowanie do układania PCB pomaga w tych zadaniach. Pomoże również wybrać odpowiednie materiały dla projektów wielowarstwowych.

Wraz ze wzrostem liczby warstw rosną wymagania dotyczące układania PCB. Przykładowo, najprostsze układy zazwyczaj składają się z czterowarstwowych płytek PCB, podczas gdy bardziej skomplikowane układy wymagają profesjonalnego sekwencyjnego laminowania. Większa liczba warstw pozwala również projektantom na większą elastyczność w układzie obwodów.

Jaka jest rola płytki do kopiowania PCB?

Jaka jest rola płytki do kopiowania PCB?

Płytka do kopiowania PCB

Kopiarka PCB jest jednym z nowoczesnych produktów, które pomagają producentom w produkcji układów scalonych. Jest to urządzenie elektroniczne, które wykorzystuje technologię odwrotnych badań i rozwoju (R&D) w celu przywrócenia płytki PCB z zeskanowanej kopii. Proces ten pozwala producentom zoptymalizować projekt płytki PCB i dodać nowe funkcje do swoich produktów. Ma to potencjał, aby dać firmom przewagę na rynku.

Proces kopiowania płytki PCB jest bardzo precyzyjny i obejmuje kilka istotnych kroków. Ważne jest, aby wybrać usługę klonowania PCB z udokumentowanym sukcesem. Rola kopiowania płytek PCB jest kluczowa w dzisiejszym przemyśle elektronicznym, ponieważ branża się zmienia, a innowacje są powszechne. W rezultacie producenci elektroniki zawsze szukają sposobów na ulepszenie swoich projektów PCB.

Niezależnie od tego, jak złożona jest płytka drukowana, musi ona spełniać określone standardy i mieć jasną definicję projektu obwodu. Innymi słowy, musi określać, w jaki sposób wszystkie miedziane punkty są ze sobą połączone. Źle zdefiniowana sieć spowoduje zwarcie.

Usługa klonowania PCB

Usługa klonowania PCB pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze poprzez drukowanie płytek drukowanych z istniejącego projektu. Eliminuje to potrzebę projektowania płytek drukowanych od podstaw i może zapewnić taką samą wydajność jak oryginalna płytka. Dodatkowo, klony PCB oszczędzają miejsce, ponieważ zużywają mniej przewodów i mają długi okres trwałości.

Płytki PCB są integralną częścią większości urządzeń elektronicznych i odgrywają kluczową rolę w przemyśle elektronicznym. Niedawny rozwój elektroniki doprowadził do zwiększonego zapotrzebowania na produkcję PCB. Jednak tradycyjne metody badań i rozwoju nie są w stanie nadążyć za tym ciągłym popytem. Mając to na uwadze, inżynieria odwrotna staje się coraz bardziej popularna. Korzystanie z usługi klonowania PCB może znacznie wydłużyć żywotność urządzenia lub systemu. Klon PCB można również zmodyfikować, aby spełnić określone potrzeby użytkownika.

Klonowanie PCB pozwala producentom na produkcję dużej liczby płytek z jednego oryginalnego projektu. Może to obniżyć koszty pracy i pozwolić na bardziej elastyczną produkcję. Umożliwia również wymianę wadliwych komponentów. Dzięki klonowaniu PCB można skorzystać ze zautomatyzowanych procesów produkcyjnych i zapewnić najwyższą możliwą jakość płytek.

Technologia klonowania PCB

Technologia klonowania PCB umożliwia producentom szybkie powielanie płytek drukowanych. Pobiera ona informacje z płytki drukowanej i tworzy duplikat oryginalnego projektu. Może to pomóc firmom usprawnić procesy produkcyjne i poprawić jakość produktów. Oprócz tego, że płytki PCB są tańsze, technologia ta pozwala również na większą automatyzację.

Dzięki ponownemu wykorzystaniu istniejącej płytki PCB, inżynierowie mogą stworzyć nowy produkt bez ponoszenia kosztów projektowania lub produkcji. Mogą również używać tego samego projektu PCB dla różnych produktów, co jest dużym plusem, jeśli chodzi o koszty. Ponieważ nie muszą martwić się o projekt, technologia klonowania PCB usprawnia proces produkcji i zmniejsza koszty pracy.

Klonowanie PCB to coraz popularniejsza metoda tworzenia kopii obwodów elektronicznych. Można to zrobić przy niewielkim lub zerowym nadzorze i nie wymaga żadnej nowej technologii. Jest to opłacalna alternatywa dla producentów, którzy muszą szybko wprowadzić swoje produkty na rynek.

Producenci płytek do kopiowania PCB

Produkcja "copy-exact" odnosi się do wdrożenia powtarzalnych działań i procedur w procesie produkcji PCBA. Pozwala to na płynne przejście od walidacji projektu do walidacji produkcji. Zapewnia również, że wszystkie aspekty procesu są udokumentowane. Ta spójność jest krytycznym elementem udanego skalowania i przełączania między różnymi CM.

Producenci płytek PCB muszą zrozumieć rynek i opracować nowe produkty, aby konkurować na rynku zaawansowanej elektroniki. Muszą zidentyfikować punkty wejścia na rynek i poprawić funkcjonalność swoich produktów, aby osiągnąć zrównoważony rozwój. Innowacja i zrównoważony rozwój idą w parze, a innowacyjne myślenie może prowadzić do sukcesu. Jako najważniejszy element nowoczesnych, zaawansowanych technologicznie produktów elektronicznych, producenci płytek PCB dążą do tworzenia bardziej innowacyjnych i wydajnych produktów.

Proces kopiowania PCB jest bardzo złożony i wymaga niezwykłej staranności. Wymaga precyzyjnych kroków i starannej uwagi, aby zapewnić najwyższą jakość. Doświadczeni producenci płytek PCB wiedzą, jak przeprowadzić ten proces z najwyższą starannością.

Jak usunąć odłamywaną płytkę PCB

Jak usunąć odłamywaną płytkę PCB

Podczas montażu płytki PCB, po zmontowaniu komponentów należy usunąć wypustkę na płytce montażowej PCB. Aby usunąć tę zakładkę, masz kilka opcji. Opcje te obejmują użycie depanelizatora frezującego, depanelizatora V-cut lub ręcznego usuwania.

Ugryzienie szczura

Aby ułatwić proces demontażu, wypustka na płytce PCB jest umieszczona tak, aby nie dotykała sąsiednich elementów. Odległość między zakładką a sąsiednimi komponentami powinna wynosić około pół cala. Konieczne jest również oddzielenie dwóch stron wypustki, aby zapobiec ich wzajemnemu uszkodzeniu. Jeśli wypustka nie zostanie umieszczona we właściwym miejscu, może to doprowadzić do unieruchomienia płytki, a to z kolei może spowodować uszkodzenie innych komponentów.

Narzędzie do usuwania wypustek PCBA składa się z podstawy suwaka i płyty montażowej. Ruchomy suwak jest sterowany za pomocą przycisku regulacji. Umożliwia to przesuwanie urządzenia wzdłuż wstępnie ustawionej ścieżki i zwolnienie płytki PCBA. Płytka PCBA jest następnie trzymana w dwóch rękach. Delikatna siła jest stosowana w celu usunięcia wypustki zrywającej PCBA.

Ręczne usuwanie

Ręczne usuwanie wypustek PCBA jest łatwiejsze niż mogłoby się wydawać, ale proces ten nie jest pozbawiony ryzyka. Może on uszkodzić komponenty i niepotrzebnie obciążyć płytkę PCB. Ponadto metoda ta wymaga szczególnej ostrożności, ponieważ otwór na wypustkę znajduje się poza krawędzią płytki. Użycie specjalnego urządzenia do zerwania zakładki może pomóc zapobiec uszkodzeniom.

Ręczne usuwanie wypustek PCBA można wykonać kilkoma metodami, w tym za pomocą frezarki lub depanelizera z rowkiem w kształcie litery V. Korzystanie z tego typu narzędzia wyeliminuje odpady i zagwarantuje jakość, a także pomoże zmniejszyć ilość odpadów. Konieczne będzie jednak zaprogramowanie maszyny do tego zadania.

Jak inżynierowie mogą uniknąć napływów podczas projektowania PCB?

Jak inżynierowie mogą uniknąć napływów podczas projektowania PCB?

Przepływy są problemem w projektowaniu płytek drukowanych i należy ich unikać. Istnieje kilka sposobów, aby to zrobić, w tym solidne płaszczyzny uziemienia, zabezpieczenia, weryfikacja Shift-left i zabezpieczenia komponentów. Praktyki te pomogą inżynierom uniknąć napływów i sprawią, że układ PCB będzie łatwiejszy w produkcji.

Zatrzymania komponentów

Keepouts to świetny sposób na kontrolowanie rozmieszczenia obiektów na projekcie PCB. Mogą być nakładane lub przypisywane do dowolnej warstwy sygnału i mogą odrzucać określone obiekty. Są one szczególnie przydatne do zacieśniania kontroli nad takimi rzeczami jak Polygon Pours i Via Stitching.

Keepouts to strefy płytki, w których mała część lub kształt mechaniczny znajduje się zbyt blisko ścieżki lub śladu. Obszary te należy zaznaczyć na schemacie. Keepouts mogą być używane do zapobiegania nakładaniu się przelotek, płaszczyzn zasilania lub innych obszarów podatnych na zakłócenia.

Identyfikacja komponentów jest łatwa, jeśli zrozumie się podstawy rozmieszczania komponentów. Poszukaj identyfikatorów na każdym pinie i upewnij się, że pasują one do komponentu. Możesz również sprawdzić wymiary padów i odstępy między padami, aby zidentyfikować, czy jest to właściwy komponent.

Oprogramowanie do projektowania obwodów drukowanych pozwala ustawić strefy ochronne dla komponentów. Można to zrobić za pomocą szablonów lub ręcznie. Zazwyczaj strefy ochronne są rysowane na powierzchni płytki, aby upewnić się, że nie są zasłonięte.

Solidna płaszczyzna uziemienia

Solidna płaszczyzna uziemienia jest ważnym elementem podczas projektowania płytki drukowanej. Dodanie płaszczyzny uziemienia do płytki jest stosunkowo prostym i niedrogim procesem, który może znacznie poprawić projekt PCB. Ten ważny element obwodu służy do zapewnienia solidnej podstawy dla wszystkich materiałów, które zostaną zainstalowane na płytce. Bez płaszczyzny uziemienia płytka jest podatna na zakłócenia elektryczne i problemy.

Kolejną zaletą płaszczyzny uziemienia jest to, że może ona pomóc w zapobieganiu przenikaniu zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) do projektu. Te zakłócenia elektromagnetyczne mogą być generowane przez urządzenie lub pobliską elektronikę. Wybierając płaszczyznę uziemienia, która znajduje się w pobliżu warstwy sygnałowej, można zminimalizować EMI w ostatecznym projekcie.

Solidne płaszczyzny uziemienia są szczególnie ważne w przypadku płytek drukowanych składających się z wielu warstw. Ze względu na złożoność projektu PCB, płaszczyzna uziemienia musi być odpowiednio zaprojektowana, aby zapobiec błędom i zapewnić niezawodne połączenie między wieloma warstwami. Co więcej, płaszczyzna uziemienia powinna być wystarczająco duża, aby pomieścić komponenty, które będą na niej używane.

Weryfikacja shift-left

Weryfikacja shift-left podczas projektowania PCB to wydajny proces projektowania, który eliminuje potrzebę obszernej weryfikacji całej płytki i pozwala projektantom skupić się na krytycznych kwestiach drugiego rzędu. W przeciwieństwie do tradycyjnego przepływu projektowania, w którym specjalista PCB jest ostatecznością, weryfikacja shift-left może być wykonywana przez autorów projektu. W ten sposób projektanci mogą wprowadzać ulepszenia, zanim jeszcze specjaliści zobaczą płytki.

Weryfikacja przesunięcia w lewo może pomóc projektantom zidentyfikować potencjalne problemy, które mogą prowadzić do kosztownych poprawek. Na przykład, niewłaściwa orientacja diody, brakujące rezystory podciągające i obniżenie napięcia kondensatora mogą zostać wykryte podczas weryfikacji. Problemy te mogą nie być wykrywalne aż do czasu testów fizycznych, co często skutkuje koniecznością ponownego spinu i zmiany oprzyrządowania. Zastosowanie zautomatyzowanej weryfikacji na etapie projektowania układu może znacznie zwiększyć prawdopodobieństwo udanego pierwszego przejścia.

PCB często zawierają subtelne błędy, które mogą umknąć uwadze ekspertów podczas ręcznej weryfikacji. Nowoczesne zautomatyzowane metody weryfikacji mogą wychwycić te błędy na poziomie schematu. Oznacza to, że inżynierowie projektanci mogą skupić się na problemach wyższego poziomu, jednocześnie ograniczając kosztowne poprawki i przeprojektowania. W rezultacie narzędzia te mają znaczące zalety zarówno dla inżynierów projektantów, jak i kierowników projektów inżynieryjnych.

Standardowe praktyki

Istnieją pewne podstawowe zasady projektowania PCB, których powinien przestrzegać każdy projektant. Na przykład, ważne jest, aby umieścić komponenty wystarczająco daleko od siebie, aby zapewnić integralność sygnału i zasilania, ale wystarczająco blisko, aby zapewnić odpowiednie kanały routingu. Dodatkowo, niektóre trasy, takie jak ścieżki o kontrolowanej impedancji, pary różnicowe i wrażliwe sygnały, mają określone wymagania dotyczące odstępów. Podczas rozmieszczania komponentów ważne jest również uwzględnienie wymagań dotyczących projektowania pod kątem produkcji (DFM).

Projektując płytkę PCB, należy wziąć pod uwagę koszty produkcji. Korzystanie z zakopanych lub ślepych przelotek może spowodować wzrost kosztów produkcji. Dlatego projektanci PCB powinni planować swoje projekty i wykorzystanie przelotek z wyprzedzeniem. Ponadto powinni wziąć pod uwagę rozmiar komponentów, aby zminimalizować koszty produkcji.

Kolejnym ważnym elementem rozwoju PCB jest przegląd projektu. Wzajemne oceny pomagają projektantom uniknąć typowych błędów projektowych. Okresowe przeglądy zapewniają, że układ PCB, obwody i funkcjonalność są dokładne. Wzajemne przeglądy pozwolą również zidentyfikować błędy, które projektant mógł przeoczyć.

Typowe błędy w projektowaniu schematów PCB

Typowe błędy w projektowaniu schematów PCB

Unikanie odłamków

Slivery to małe kawałki miedzi lub maski lutowniczej, które mogą być bardzo szkodliwe dla funkcjonalności PCB. Mogą one prowadzić do zwarć, a nawet powodować korozję miedzi. Skraca to żywotność płytki drukowanej. Na szczęście istnieje kilka sposobów na ich uniknięcie. Pierwszym z nich jest projektowanie obwodów drukowanych o minimalnej szerokości sekcji. Zapewni to, że producent będzie w stanie wykryć potencjalne slivery za pomocą kontroli DFM.

Innym sposobem na uniknięcie sliverów jest zaprojektowanie płytki PCB tak, aby była jak najgłębsza i jak najwęższa. Zmniejszy to ryzyko powstawania sliverów podczas procesu produkcji. Jeśli slivery nie zostaną wykryte podczas DFM, spowodują awarię i będą wymagać złomowania lub przeróbek. Projektowanie płytek PCB o minimalnej szerokości pomoże uniknąć tego problemu i zapewni, że płytka PCB będzie tak dokładna, jak to tylko możliwe.

Unikanie wadliwych termometrów

Użycie prawidłowych temperatur jest ważnym krokiem w procesie projektowania schematu PCB. Wadliwe termiki mogą uszkodzić płytkę drukowaną i spowodować nadmierne rozpływanie się ciepła. Może to negatywnie wpłynąć na ogólną wydajność PCB, co nie jest pożądane. Słabe termiki zmniejszają również trwałość PCB.

Podczas procesu projektowania można łatwo przeoczyć termikę. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku płytek PCB z bardzo małymi opakowaniami typu flip-chip. Wadliwa podkładka termiczna może uszkodzić obwód lub zagrozić integralności sygnału. Aby uniknąć tego problemu, proces projektowania schematu powinien być tak prosty, jak to tylko możliwe.

Termiki są ważne dla prawidłowego działania każdego obwodu. Wadliwe termiki mogą powodować problemy podczas procesu produkcyjnego. Konieczne jest, aby zespół projektowy dysponował odpowiednimi narzędziami i personelem do wykrywania i naprawiania wszelkich błędów w projekcie. Problemem są również zakłócenia elektromagnetyczne i kwestie kompatybilności.

Niedopasowanie impedancji

Niedopasowanie impedancji jest ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę podczas projektowania PCB. Impedancja ścieżki zależy od jej długości, szerokości i grubości miedzi. Czynniki te są kontrolowane przez projektanta i mogą prowadzić do znacznych zmian napięcia, gdy sygnał rozchodzi się wzdłuż ścieżki. To z kolei może wpływać na integralność sygnału.

Dobre dopasowanie impedancji jest niezbędne dla maksymalnego transferu mocy sygnału. Podczas śledzenia sygnałów o wysokiej częstotliwości impedancja śladu może się różnić w zależności od geometrii płytki drukowanej. Może to skutkować znacznym pogorszeniem jakości sygnału, zwłaszcza gdy sygnał jest przesyłany z wysoką częstotliwością.

Rozmieszczenie wzmacniaczy operacyjnych

Umieszczenie jednostek wzmacniacza operacyjnego na schemacie PCB jest często zadaniem arbitralnym. Można na przykład umieścić jednostkę A na wejściu, a jednostkę D na wyjściu. Nie zawsze jest to jednak najlepsze podejście. W niektórych przypadkach niewłaściwe rozmieszczenie może prowadzić do nieprawidłowego działania płytki drukowanej. W takich przypadkach projektant PCB powinien ponownie zdefiniować funkcje układów wzmacniaczy operacyjnych.

Niedopasowanie impedancji między transceiverem a anteną

Podczas projektowania nadajnika lub odbiornika radiowego ważne jest, aby dopasować impedancję anteny i transceivera, aby zapewnić maksymalny transfer mocy sygnału. Niezastosowanie się do tego wymogu może spowodować utratę sygnału wzdłuż linii zasilającej anteny. Impedancja to nie to samo co rezystancja ścieżki PCB, a projekt, który nie jest dopasowany, spowoduje niską jakość sygnału.

W zależności od częstotliwości sygnału, płytka bez dopasowania impedancji między anteną a transceiverem będzie wykazywać odbicia. Odbicie to wyśle część energii w kierunku sterownika, ale pozostała energia będzie kontynuowana. Jest to poważny problem z integralnością sygnału, zwłaszcza w przypadku projektów o dużej prędkości. Dlatego projektanci muszą zwracać szczególną uwagę na niedopasowanie impedancji na schemacie PCB. Oprócz wpływu na integralność sygnału, niedopasowane impedancje mogą powodować zakłócenia elektromagnetyczne i zlokalizowane promieniowanie. Sygnały te mogą wpływać na wrażliwe komponenty na płytce drukowanej.

Sugestie dotyczące projektowania układu PCB pod kątem lutowania

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

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

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

Badania nad mechanizmem wtyczki PCB i skuteczną metodą kontroli

Mikrokomory ciśnieniowe

Mikrokomora ciśnieniowa jest skutecznym środkiem transportu cieczy w urządzeniach typu lab-on-PCB. Działa ona poprzez magazynowanie energii pneumatycznej i uwalnianie jej przez otwór w mikrozaworze. Mikrozawór jest aktywowany elektrycznie za pomocą złotego przewodu o średnicy około 25 m.

Urządzenia Lab-on-PCB są obecnie opracowywane dla szerokiego zakresu zastosowań biomedycznych, ale nie są jeszcze dostępne komercyjnie. Jednak badania w tej dziedzinie szybko się rozwijają i istnieje znaczny potencjał do uzyskania urządzeń nadających się do sprzedaży. Opracowano różne metody sterowania przepływem, w tym elektrostrumieniowanie na dielektrykach, sterowanie przepływem elektroosmotycznym i sterowanie przepływem oparte na zmianie fazy.

Wykorzystanie zewnętrznych źródeł do przenoszenia cieczy wewnątrz systemów lab-on-PCB jest od dawna stosowane w badaniach, ale nie jest to szczególnie praktyczne rozwiązanie dla systemu przenośnego. Zewnętrzne pompy strzykawkowe również ograniczają przenośność urządzenia. Zapewniają one jednak interesującą możliwość integracji czujników i siłowników w urządzeniu mikroprzepływowym.

Pompy elektroosmotyczne są również powszechnie integrowane na płytkach PCB w celu manipulacji płynami. Oferują one tani, bezimpulsowy ciągły przepływ płynu, ale wymagają wąskich mikrokanałów i zewnętrznych zbiorników cieczy. Niewłaściwa aktywacja może skutkować elektrolizą i zablokowaniem mikrokanałów. Co więcej, elektrody miedziane nie są idealne, ponieważ mogą powodować zanieczyszczenie płynu i blokowanie mikrokanałów. Co więcej, elektrody miedziane wymagają dodatkowych etapów produkcji i zwiększają koszty.

Laboratorium na PCB

Laboratory-on-PCBs (LoP) to rodzaj urządzenia, które integruje obwód elektroniczny na płytce drukowanej. Ten typ urządzenia jest wykorzystywany do przeprowadzania różnych eksperymentów w obwodach elektronicznych. Jest on również wykorzystywany w aplikacjach, które wymagają integracji różnych materiałów. Urządzenia te są kompatybilne z technikami flow-driving i mogą być również wytwarzane metodami fotolitograficznymi lub suchymi. Co więcej, urządzenia te zawierają również montowane powierzchniowo komponenty elektroniczne, które są przeznaczone do pomiaru danych. Jednym z takich przykładów jest urządzenie, które integruje wbudowaną niebieską diodę LED i zintegrowany czujnik temperatury.

Inną opcją przemieszczania cieczy w urządzeniach Lab-on-PCB jest użycie mikrokomór ciśnieniowych. Komory ciśnieniowe mogą przechowywać energię pneumatyczną i mogą być uwalniane poprzez otwarcie mikrozaworu. Mikrozawory są aktywowane elektrycznie. Jedną z zalet tego typu mechanizmu jest to, że jest on przenośny i może być używany wielokrotnie. Co więcej, może wytrzymać wysokie ciśnienie.

Jednym z głównych wyzwań związanych z implementacją mikrozaworów w płytkach PCB jest trudność ich integracji z płytką PCB. Trudno jest również zintegrować siłowniki z ruchomymi częściami z płytką drukowaną. Naukowcy opracowali jednak mikropompy, które są oparte na PCB i wykorzystują siłowniki piezoelektryczne.

Proces wykorzystania lab-on-PCB do kontroli cieczy jest bardzo złożony i może być dość trudny. Istnieje wiele wad tej metody, a główną trudnością jest złożony proces produkcji. Co więcej, metoda montażu LoPs również zwiększa złożoność urządzenia.