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.