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Der ultimative Leitfaden für das PCB-Layout-Design

Das PCB-Layout-Design ist ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Leiterplatten. Ein vernünftiges PCB-Layout trägt dazu bei, die Produktionskosten zu kontrollieren und eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Andererseits, ein unvernünftiges PCB-Layout kann die Herstellbarkeit nicht erfüllen, wodurch die PCB-Funktion eingeschränkt wird oder sogar eine Vielzahl von Problemen verursacht, wie Stromkreisausfälle, die die Herstellungskosten erhöhen und die Produktionszeit verzögern. Heutzutage, menschen haben immer höhere anforderungen an elektronische geräte, und verwendeten Leiterplatten werden immer komplexer und kompakter. Eine kleine Leiterplatte muss mehrere Funktionen erfüllen, was zweifellos größere Herausforderungen an das PCB-Layout-Design mit sich bringt. Und es gibt eine Reihe von Aspekten, die beim PCB-Layout-Design zu berücksichtigen sind. In diesem Artikel, Wir haben den PCB-Layout-Designprozess erklärt, listete die wichtigsten Aspekte auf, die bei der Gestaltung berücksichtigt werden sollten, sowie einige allgemeine Probleme, die es zu vermeiden gilt. Lassen Sie uns weiterlesen.

Was sind die Schritte für das PCB-Layout-Design??

Erstellen einer funktionsfähigen Leiterplatte (PCB) erfordert eine sorgfältige Planung und Ausführung in vielen Phasen. Es handelt sich um eine Gemeinschaftsarbeit von Elektroingenieuren, Maschinenbauer, PCB-Designer, Stellen Sie sicher, dass die Prozesse des PCB-Designs. Hier erhalten Sie einen detaillierteren Einblick in den End-to-End-PCB-Designprozess:

  1. Entwickeln Sie das schematische Diagramm.

Der Schaltplan erfasst die elektronische Schaltung konzeptionell, abbilden PCB-Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren, integrierte Schaltkreise und ihre Verbindungen ohne Rücksicht auf das physische Layout. Zur Digitalisierung des Schaltplans für das PCB-Design wird eine Schaltplanerfassungssoftware verwendet.

  1. Wählen Sie den Platinenstapel aus.

Dies bezieht sich auf die Schichtung und Zusammensetzung der Leiterplatte selbst. Faktoren wie die Anzahl der Schichten, dielektrische Materialien, Kupferdicke und Leiterbahnbreite beeinflussen Parameter wie die Impedanz, was sich auf die Signalintegrität auswirkt. Der Aufbau muss mit den Leistungsanforderungen der Schaltung kompatibel sein.

  1. Skizzieren Sie Designregeln und Herstellungsanforderungen.

Leiterplattenherstellung hat strenge Standards, die von Organisationen wie festgelegt werden IPC. Diese decken den minimalen Leiterbahnabstand ab, Lochgröße, Maskenüberlagerung und mehr. Wenn Sie einen PCB-Partner haben, der sich mit diesen Spezifikationen gut auskennt, können Sie Fehler oder fehlerhafte Platinen vermeiden.

  1. Ordnen Sie Komponenten und Footprints an.

Mit dem Schaltplan als Orientierungshilfe, Das PCB-Layout beginnt mit der Platzierung der Komponenten-Footprints und der Zuweisung von Referenzbezeichnern. Platzierungsrichtlinien tragen dazu bei, elektrisches Rauschen und Interferenzen zu minimieren. Komponentendatenblätter enthalten Einzelheiten zur Positionierung und Ausrichtung.

  1. Bohrlöcher für Durchkontaktierungen und Stifte einschließen.

Vias sorgen für vertikale Verbindungen zwischen Schichten. Viele doppelseitige flexible Schaltkreise erfordern durchkontaktierte Löcher. Lochabmessungen und -positionen werden angegeben.

  1. Leiterbahnen anschließen.

Leiterbahnen sind Kupferleitungen, die entsprechend dem Schaltplan die Leiterbahnen zwischen verschiedenen Komponenten bilden. Dabei helfen Autorouting-Tools, häufig ist jedoch eine manuelle Routenführung erforderlich.

  1. Testpunkte integrieren, Etiketten und Markierungen.

Testpunkte erleichtern das Testen und die Fehlerbehebung. Identifikatoren, Polaritätsmarkierungen, Versionsnummern und andere Textinformationen werden hinzugefügt, normalerweise durch Siebdruck oder Gravur.

  1. Überprüfen Sie Designregeln und generieren Sie Fertigungsdateien.

Das fertige Platinenlayout wird abschließend auf etwaige Verstöße gegen Designregeln überprüft. Anschließend werden Fertigungs- und Montagedateien ausgegeben, Enthält alle notwendigen PCB-Herstellungsdaten.

Mit vollständig definiertem Design, Die Leiterplatte geht weiter zur Fertigungsphase, Dabei wird der elektronische Bauplan in eine physische Platine umgewandelt, die mit Komponenten bestückt werden kann. Der gesamte Prozess erfordert eine enge Zusammenarbeit vieler Disziplinen.

Wichtige Überlegungen zum PCB-Layout-Design

  1. Die Größe&Form der unbestückten Platine

Das erste, was beim PCB-Layout-Design zu berücksichtigen ist, ist die Größe, gestalten, und Anzahl der Lagen der unbestückten Platine. Die Größe der unbestückten Platine wird oft durch die Größe des elektronischen Endprodukts bestimmt, und die Größe der Fläche bestimmt, ob alle erforderlichen elektronischen Komponenten platziert werden können. Wenn der Platz nicht ausreicht, Sie können die Verwendung einer mehrschichtigen Schicht in Betracht ziehen HDI-Design. Daher, Es ist wichtig, die Platinengröße abzuschätzen, bevor Sie mit dem Design beginnen. Die zweite ist die Form der Leiterplatte. In den meisten Fällen, sie sind rechteckig, aber es gibt auch einige Produkte, die den Einsatz unregelmäßig geformter Leiterplatten erfordern, die auch einen großen Einfluss auf die Platzierung der Komponenten haben. Der letzte ist die Anzahl der Schichten der Leiterplatte. Auf der einen Seite, ein Mehrschichtige Leiterplatte kann es uns ermöglichen, komplexere Designs auszuführen und umfangreichere Funktionen bereitzustellen, aber das Hinzufügen einer weiteren Schicht erhöht die Produktionskosten, daher muss es früh in der Konstruktion bestimmt werden. bestimmte Schichten.

  1. Herstellungsprozess

Der Herstellungsprozess zur Herstellung der Leiterplatte ist ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt. Unterschiedliche Herstellungsverfahren bringen unterschiedliche Konstruktionseinschränkungen mit sich, einschließlich der PCB-Montagemethode, was auch berücksichtigt werden muss. Verschiedene Montagetechnologien wie z SMT und THT erfordert, dass Sie die Leiterplatte auf unterschiedliche Weise entwerfen. Am wichtigsten ist es, sich vom Hersteller bestätigen zu lassen, dass er in der Lage ist, die von Ihnen benötigte Leiterplatte herzustellen, und dass er über die erforderlichen Fähigkeiten und Fachkenntnisse verfügt, um Ihr Design umzusetzen.

  1. Materialien und Komponenten

Im Designprozess, Es ist zu berücksichtigen, welche Materialien verwendet werden und ob die Komponenten noch auf dem Markt zirkulieren. Einige Teile sind schwer zu finden, die zeitaufwändig und teuer sind. Es wird empfohlen, einige gängigere Komponenten für den Austausch zu verwenden. Deshalb, Der PCB-Designer muss erfahren und mit der gesamten PCB-Montagebranche vertraut sein. MOKO verfügt über ein professionelles PCB-Design- und Komponentenbeschaffungsteam. Our professional knowledge and complete procurement chain allow us to select the most suitable materials and components for customers’ projects, und bieten das zuverlässigste PCB-Design innerhalb des Budgets des Kunden. Zusätzlich, Weitere Informationen zu PCB-Materialien finden Sie in unserem anderen Blog: https://www.mokotechnology.com/pcb-material/

  1. Komponentenplatzierung

Beim PCB-Design muss die Reihenfolge der Komponentenplatzierung berücksichtigt werden. Die richtige Organisation der Komponentenpositionen kann die erforderlichen Montageschritte reduzieren, Effizienz steigern und Kosten senken. Unsere empfohlene Platzierungsreihenfolge ist Konnektoren, Stromkreise, Präzisionsschaltungen, kritische Schaltungen, und zuletzt die restlichen Komponenten. Zusätzlich, Wir sollten auch beachten, dass eine übermäßige Wärmeableitung von der Leiterplatte die Leistung beeinträchtigen kann. Beim Entwerfen des PCB-Layouts, Überlegen Sie, welche Komponenten die meiste Wärme abführen, Halten Sie kritische Komponenten von Komponenten mit hoher Hitze fern, und erwägen Sie dann das Hinzufügen von Kühlkörpern und Lüftern, um die Komponententemperatur zu senken. Wenn es mehrere Komponenten gibt, die Wärme erzeugen, Diese Komponenten müssen an verschiedenen Orten verteilt werden, und sie können nicht an einem Ort konzentriert werden. Auf der anderen Seite, Auch die Platzierungsrichtung der Komponenten muss berücksichtigt werden. Allgemein, Es wird empfohlen, ähnliche Komponenten in derselben Richtung zu platzieren, was dazu beiträgt, die Effizienz des Schweißens zu verbessern und Fehler zu reduzieren. Zu beachten ist, dass die Bauteile nicht auf der Lötseite der Leiterplatte platziert werden sollten, sollte aber hinter den plattierten Durchgangslochteilen platziert werden.

  1. Leistungs- und Masseebenen

Strom- und Masseebenen sollten immer innerhalb der Platine bleiben und sollten zentriert und symmetrisch sein, Dies ist eine grundlegende Richtlinie für das PCB-Layout-Design. Denn dieses Design kann verhindern, dass sich die Leiterplatte verbiegt, wodurch sich Komponenten aus ihrer ursprünglichen Position verschieben. Eine vernünftige Platzierung von Leistungsmasse und Steuermasse kann die Interferenz von Hochspannung im Stromkreis reduzieren. Wir müssen die Masseebenen jeder Leistungsstufe so weit wie möglich trennen, und wenn unvermeidbar, sorgen Sie zumindest dafür, dass sie sich am Ende des Versorgungsweges befinden.

  1. Signalintegrität und HF-Probleme

Die Qualität des PCB-Layoutdesigns bestimmt auch die Signalintegrität der Leiterplatte und ob sie elektromagnetischen Störungen und anderen Problemen ausgesetzt ist. Um Signalprobleme zu vermeiden, Design, um parallel verlaufende Gleise zu vermeiden, da parallele Spuren mehr Übersprechen haben und verschiedene Probleme verursachen. Und wenn sich die Gleise kreuzen müssen, sie sollten im rechten Winkel gekreuzt werden, wodurch die Kapazität und Gegeninduktivität zwischen den Leitungen verringert wird. Ebenfalls, wenn Komponenten mit höherer elektromagnetischer Erzeugung nicht benötigt werden, Es wird empfohlen, Halbleiterkomponenten zu verwenden, die eine geringe elektromagnetische Strahlung erzeugen, was auch bei der Signalintegrität hilft.

Häufige Fehler, die beim PCB-Layoutdesign vermieden werden sollten

  1. Ignorieren der Zusammenarbeit mit Herstellern

Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis, dass viele Ingenieure denken, dass es in Ordnung ist, die Designdateien dem Hersteller zu geben, bevor sie mit der Fertigung beginnen. Eigentlich, es ist besser, es mit dem Hersteller zu teilen, wenn der erste Entwurf des PCB-Layouts entworfen wird. Sie werden das PCB-Design gemäß ihrer reichen Fertigungserfahrung überprüfen und Probleme finden, die Sie nicht finden können, um die Herstellbarkeit des Designs sicherzustellen.

  1. Zu nah am Rand

Die Bauteile dürfen nicht zu nah am Rand der Leiterplatte liegen, und sie müssen in einem angemessenen Abstand gehalten werden, Andernfalls, die Bauteile können durch zu nah am Rand brechen. Und dieses Problem, Erfahrene Hersteller können oft herausfinden, wann sie die Designdateien erhalten, und Ingenieure bitten, Änderungen vorzunehmen, wie das Platzieren einer Route um die Kante herum, um die versteckte Gefahr zu lösen.

  1. Ignorieren Sie die Überprüfung des PCB-Layout-Designs

Wenn Sie viel Zeit und Energie brauchen, um das PCB-Design fertigzustellen, Sie können es kaum erwarten, in den Produktionsprozess einzusteigen, dann liegst du falsch. Die Überprüfung des Leiterplattendesigns darf nicht außer Acht gelassen werden, Andernfalls, es wird große Schwierigkeiten bringen. Stellen Sie sich vor, Sie warten, bis die Leiterplattenproduktion bereits begonnen hat, um das Problem zu finden, es wird viel Zeit verschwenden und größere wirtschaftliche Verluste bringen. Deshalb, Wir müssen das Design mehrmals überprüfen, um sicherzustellen, dass es keine Fehler gibt, bevor es in die Produktion gehen kann. Wir schlagen vor, aufzutreten Überprüfung der elektrischen Regeln (ERK) und Entwurfsregelprüfung, Diese beiden Systeme können uns dabei helfen, zu überprüfen, ob Designs den üblichen Fertigungsanforderungen entsprechen, elektrische Hochgeschwindigkeitsanforderungen, und mehr, und potenzielle Konstruktionsprobleme frühzeitig erkennen und schnell beheben.

  1. Erschwert das PCB-Design

Einige komplexe Konstruktionen sollten so weit wie möglich vermieden werden, es sei denn, dies ist unbedingt erforderlich, Andernfalls, die Herstellung erfordert zusätzliche Zeit und Kosten. Zum Beispiel, Unterdimensionierte Teile erschweren die Produktion. Wenn die Platine genug Platz hat, um größere Komponenten unterzubringen, großdimensionierte Bauteile sollten ausgewählt werden, was eher der Herstellbarkeit des Produkts entspricht. Zusamenfassend, Es ist viel besser, mehr Zeit in die Designphase zu investieren, um das Layout einfacher zu gestalten und die funktionalen Anforderungen zu erfüllen, was zur Verbesserung der Produktionsgeschwindigkeit und -qualität von Vorteil sein wird.

Schließen Sie sich mit einem Lieferanten schlüsselfertiger Leiterplatten zusammen

Alles in allem, PCB-Layout-Design ist keine leichte Aufgabe, wenn Sie sich darin nicht auskennen, Dann können Sie vielleicht einen Lieferanten für schlüsselfertige Leiterplatten um Hilfe bitten. Neben der Fertigung, Sie sind auch auf PCB-Design und -Engineering spezialisiert.

MOKO Technology bietet PCB-Lösungen aus einer Hand, vom PCB-Design bis zur Produktion, Versammlung, und testen, wir haben Sie abgedeckt. Wir haben ein professionelles Ingenieurteam mit mehr als zehn Jahren Erfahrung in der Leiterplattenindustrie, Entwicklung und Produktion von Leiterplatten für Kunden aus verschiedenen Branchen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob Ihr PCB-Design einwandfrei ist, bitte kontaktiere uns, und unsere Experten bewerten Ihr Design und machen herstellbare Vorschläge. Oder Sie lagern den PCB-Design-Service an uns aus und wir setzen Ihre Idee in kürzester Zeit in ein Produkt um.

Ryan Chan

Ryan ist der leitende Elektronikingenieur bei MOKO, mit mehr als zehn Jahren Erfahrung in dieser Branche. Spezialisiert auf PCB-Layout-Design, elektronisches Design, und eingebettetes Design, Er erbringt elektronische Design- und Entwicklungsdienstleistungen für Kunden in verschiedenen Bereichen, aus IoT, LED, zur Unterhaltungselektronik, medizinisch und so weiter.

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