Tre tips för att minska riskerna vid PCB-design

Det finns många sätt att minska riskerna i samband med mönsterkortsdesign. Några av dessa är att orientera alla komponenter i samma riktning och använda flera vias vid lagerövergångar. Andra sätt är att hålla analoga och digitala kretsar åtskilda och att hålla oscillerande kretsar borta från värme.

Orientera komponenter i samma riktning

Genom att orientera komponenterna i samma riktning minimeras riskerna med PCB-designen. Detta bidrar till att minimera monterings- och hanteringstiden samt minskar omarbetning och kostnader. Att orientera komponenter i samma riktning minskar också sannolikheten för att en komponent roteras 180 grader under testning eller montering.

Orienteringen av komponenterna börjar med konstruktionen av fotavtrycket. Ett felaktigt fotavtryck kan leda till felkopplade delar. Om t.ex. en diod är orienterad så att katoden pekar åt ett håll kan katoden vara ansluten till fel stift. Delar med flera stift kan också installeras i fel riktning. Detta kan leda till att delarna flyter på kuddarna eller står upp, vilket orsakar en tombstone-effekt.

På äldre kretskort var majoriteten av komponenterna orienterade i en riktning. På moderna kretskort måste man dock ta hänsyn till signaler som rör sig i höga hastigheter och som är känsliga för störningar i strömförsörjningen. Dessutom måste man ta hänsyn till termiska aspekter. Som ett resultat måste layoutteamen balansera elektrisk prestanda och tillverkningsbarhet.

Använda flera vior vid lagerövergångar

Även om det inte är möjligt att helt eliminera vior vid lagerövergångar, är det möjligt att minimera strålningen från dem genom att använda stitching vior. Dessa vior bör ligga nära signalviorna för att minimera det avstånd som signalen färdas. Det är viktigt att undvika koppling i dessa vior, eftersom detta äventyrar signalens integritet under förflyttningen.

Ett annat sätt att minska riskerna vid mönsterkortsdesign är att använda flera vior vid lagerövergångar. Detta minskar antalet stift på ett mönsterkort och förbättrar den mekaniska hållfastheten. Det bidrar också till att minska parasitkapacitansen, vilket är särskilt viktigt när man arbetar med höga frekvenser. Genom att använda flera vior vid lagerövergångar kan du dessutom använda differentialpar och komponenter med högt antal stift. Det är dock viktigt att hålla nere antalet parallella signaler för att minimera signalkoppling, överhörning och brus. Det rekommenderas också att man dirigerar brussignaler separat på separata lager för att minska signalkopplingen.

Hålla värmen borta från oscillerande kretsar

En av de viktigaste sakerna att tänka på när man konstruerar ett mönsterkort är att hålla temperaturen så låg som möjligt. För att uppnå detta krävs en noggrann geometrisk placering av komponenterna. Det är också viktigt att dra högströmsledningar bort från termiskt känsliga komponenter. Tjockleken på kopparspåren spelar också en roll i PCB:s termiska design. Kopparspårens tjocklek bör ge en låg impedans för strömmen, eftersom hög resistans kan orsaka betydande effektförluster och värmeutveckling.

Att hålla värmen borta från oscillerande kretsar är en viktig del av PCB-designprocessen. För bästa prestanda bör oscillatorkomponenterna placeras nära mitten av kortet, inte nära kanterna. Komponenter nära kortets kanter tenderar att ackumulera mycket värme, vilket kan höja den lokala temperaturen. För att minska denna risk bör högeffektskomponenter placeras i mitten av kretskortet. Dessutom bör högströmsspår dras bort från de känsliga komponenterna, eftersom de kan leda till att värmen ackumuleras.

Undvik elektrostatisk urladdning

Att undvika elektrostatiska urladdningar vid design av kretskort är en viktig aspekt av elektronikkonstruktion. Elektrostatiska urladdningar kan skada de precisa halvledarchipen i din krets. Det kan också smälta bondingtrådar och kortsluta PN-övergångar. Lyckligtvis finns det många tekniska metoder för att undvika detta problem, t.ex. korrekt layout och skiktning. De flesta av dessa metoder kan utföras med mycket små ändringar av din konstruktion.

Först bör du förstå hur ESD fungerar. I korthet innebär ESD att en enorm mängd ström flödar. Strömmen leds till jord via enhetens metallchassi. I vissa fall kan strömmen följa flera olika vägar till jord.