Jak zrozumieć niektóre ważne kroki w projektowaniu płytek PCB?

Jeśli jesteś zainteresowany zaprojektowaniem płytki PCB, musisz znać kilka ważnych kroków. Kroki te obejmują ideację, definicję, walidację i rozmieszczenie komponentów. Zrozumienie tych kroków pomoże ci stworzyć najlepszy możliwy projekt.

Ideacja

Tworzenie efektywnego projektu płytki PCB rozpoczyna się od zdefiniowania przeznaczenia urządzenia. Niezbędne jest dopasowanie wymiarów płytki i ograniczeń wysokości do zamierzonych komponentów. Inne kwestie obejmują ESR komponentów przy wysokich częstotliwościach i stabilność temperaturową. Ponadto konieczne jest wybranie odpowiedniej szerokości ścieżek i odstępów. Nieprzestrzeganie tej ogólnej zasady może prowadzić do eksplozji kosztów.

Proces projektowania obwodów drukowanych rozpoczyna się od pomysłu, definicji i walidacji. Ten krok jest krytyczny i ma miejsce przed zaprojektowaniem prototypu lub wykonaniem projektu. Podkreśla kreatywność projektanta i upewnia się, że wszystkie komponenty sprzętowe są dopasowane i zgodne. Umożliwia również współpracę między różnymi członkami zespołu, co skutkuje synergią.

Definicja

Projektowanie PCB to złożony proces. Obejmuje on wybór odpowiednich materiałów na podstawę PCB, wybór zasady projektowania i wybór ostatecznych wymiarów. Płytka PCB musi również zostać przetestowana, aby upewnić się, że będzie działać prawidłowo w zamierzonych warunkach pracy. Jeśli projekt nie zostanie wykonany prawidłowo, może zakończyć się niepowodzeniem.

Pierwszym krokiem w projektowaniu PCB jest stworzenie zestawu planów. Odbywa się to za pomocą oprogramowania komputerowego. Plany służą jako model dla projektu. Projektant może również użyć kalkulatora szerokości ścieżek, aby określić warstwę wewnętrzną i zewnętrzną. Przewodzące miedziane ścieżki i obwody są oznaczone czarnym tuszem. Ścieżki są znane jako warstwy w projekcie PCB. Istnieją dwa rodzaje warstw, zewnętrzne i wewnętrzne.

Walidacja

Płytki PCB przechodzą procesy walidacji, aby upewnić się, że zostały prawidłowo zaprojektowane. Testy te są przeprowadzane poprzez badanie struktur płytki. Struktury te obejmują sondy i złącza, a także standard Beatty dla parametrów materiałowych. Testy te są przeprowadzane w celu wyeliminowania wszelkich błędów projektowych, takich jak odbicia.

Płytki PCB są następnie przygotowywane do produkcji. Proces ten zależy od używanego narzędzia CAD i zakładu produkcyjnego. Zwykle obejmuje generowanie plików Gerber, które są rysunkami każdej warstwy. Dostępnych jest kilka narzędzi do przeglądania i weryfikacji Gerber, z których niektóre są wbudowane w narzędzia CAD, podczas gdy inne są samodzielnymi aplikacjami. Jednym z przykładów jest ViewMate, który można pobrać i używać bezpłatnie.

Proces walidacji obejmuje również testowanie urządzenia. Projekt jest testowany za pomocą prototypu, aby upewnić się, że spełnia oczekiwaną reakcję. Ponadto obejmuje analizę obwodu w celu ustalenia, czy projekt jest stabilny. Wyniki tego testu określają, czy wymagane są jakiekolwiek zmiany. Należy wprowadzić pewne modyfikacje w celu ulepszenia projektu i zapewnienia, że spełnia on specyfikacje klienta.

Rozmieszczenie komponentów

Umieszczanie komponentów na płytkach PCB może odbywać się na wiele sposobów. Można umieścić je nad lub pod innym komponentem lub użyć kombinacji tych metod. Rozmieszczenie można uporządkować, wyrównując komponenty poprzez wybranie opcji Align Top (Wyrównaj do góry) lub Align Bottom (Wyrównaj do dołu). Możesz także równomiernie rozmieścić komponenty na planszy, zaznaczając je i klikając prawym przyciskiem myszy. Możesz także przenieść komponenty na górną lub dolną stronę płytki PCB, naciskając przycisk L.

Podczas projektowania płytek drukowanych kluczowe znaczenie ma rozmieszczenie komponentów. W idealnym przypadku komponenty są umieszczane na górnej stronie płytki. Jeśli jednak komponent ma niskie rozpraszanie ciepła, można go umieścić na dolnej stronie. Zaleca się również grupowanie podobnych komponentów i umieszczanie ich w równym rzędzie. Co więcej, należy również umieścić kondensatory odsprzęgające w pobliżu aktywnych komponentów. Ponadto, złącza należy umieszczać zgodnie z wymaganiami projektowymi.

Napięcie przebicia dielektryka

Niezależnie od tego, czy projektujesz własną płytkę PCB, czy pozyskujesz ją od producenta, istnieje kilka kroków, o których powinieneś wiedzieć. Niektóre z tych kroków obejmują: testowanie komponentów elektrycznych i układu PCB pod kątem funkcjonalności. Odbywa się to poprzez przeprowadzenie szeregu testów zgodnie ze standardami IPC-9252. Dwa z najczęstszych testów to testy izolacji i ciągłości obwodu. Testy te sprawdzają, czy na płytce występują jakiekolwiek rozłączenia lub zwarcia.

Po zakończeniu procesu projektowania ważne jest, aby wziąć pod uwagę rozszerzalność cieplną i odporność termiczną komponentów. Te dwa obszary są ważne, ponieważ rozszerzalność cieplna komponentów płyty zwiększa się, gdy robi się cieplej. Tg komponentów płyty musi być wystarczająco wysoka, aby zapobiec uszkodzeniu lub deformacji komponentów. Jeśli Tg jest zbyt niska, może to spowodować przedwczesną awarię komponentów.