Het tot leven brengen van je elektronische ideeën begint met het tekenen van een printplaat. Dit is het proces waarbij je je circuitontwerp omzet in een lay-out die gebruikt kan worden om echte printplaten te maken. Voor beginners of mensen die hun vaardigheden willen verbeteren, leidt deze gids je door alle belangrijke stappen van het tekenen van een printplaat.
Stap 1: Begin met een schema
Het tekenen van een PCB-layout begint met een goed schema. Het schema is in feite een diagram dat illustreert hoe alle componenten in je schakeling zijn aangesloten of elektrisch met elkaar verbonden. Het kan ook worden geïnterpreteerd als de lay-out van je PCB-tekening.
Gebruik software voor schema-opname: begin met het maken van je schema met PCB-ontwerpsoftware zoals Altium Designer, Eagle of KiCad. Met deze tools kun je je circuit schetsen, de componenten plaatsen en ze correct aansluiten.
Controleer de aansluitingen nogmaals: zorg ervoor dat alle aansluitingen in je schema correct zijn. Eventuele fouten hierin worden weergegeven in je PCB-tekening en kunnen leiden tot een niet-functionerende printplaat.
Verder lezen: Hoe ontwerp je een PCB-schema?
Stap 2: Definieer de omtrek van het bord
Zodra je schema klaar is, is de volgende taak het bepalen van de soort begrenzing voor je PCB. In deze stap moeten we de grootte en vorm van de printplaat bepalen.
Afmetingen van het bord instellen: Definieer de vorm en de grootte van uw PCB Afhankelijk van de ruimte die normaal gesproken beschikbaar is in het eindproduct. Gebruik nu de mechanische laag in je ontwerpsoftware en schets de omtrek van het bord.
Denk na over montage en behuizing: Zorg ook voor doorvoergaten voor afstandshouders en connectoren, evenals andere onderdelen die in de kast moeten worden ondergebracht. De omtrek van de printplaat moet al deze onderdelen bevatten om enkele van deze uitdagingen tijdens de constructie te voorkomen.
Afbeelding van Altium
Stap 3: Plaats de componenten
Nu de omtrek van de printplaat is vastgesteld, is het tijd om de componenten op de printplaat te plaatsen. Deze stap wordt altijd als belangrijk beschouwd, omdat de positie van de componenten de functionaliteit en maakbaarheid van de printplaat sterk beïnvloedt.
Componenten importeren vanuit het schema: De meeste PCB-ontwerpsoftware biedt de mogelijkheid om de componenten automatisch van het schema naar de PCB-layout over te zetten. Zo weet u zeker dat alle componenten correct gepositioneerd en gelabeld zijn.
Strategische plaatsing: Plaats componenten op basis van de stroom van het circuit, wat ook cruciaal is. Plaats connectoren bijvoorbeeld dicht bij de randen van de printplaat en probeer de stroomcomponenten dicht bij elkaar te plaatsen. Gevoelige componenten moeten uit de buurt van lawaaiige gebieden worden geplaatst.
Optimaliseer voor routering: Organiseer componenten om korte en eenvoudige paden tussen componenten te creëren. Dit kan problemen zoals overspraak voorkomen en de signalen betrouwbaarder maken.
Stap 4: Routeer de sporen
Het routeren van de sporen is een cruciale stap in het tekenen van een printplaat. Deze stap gaat over het verbinden van de onderdelen van de printplaat met kopersporen. We moeten deze stap zeer zorgvuldig uitvoeren, omdat deze de elektrische prestaties van de printplaten sterk bepaalt.
Routeer de stroom- en aardingsroute: Over het algemeen voeren we eerst de stroom- en aardingsroute uit. Voor printplaten die hoge stromen moeten verwerken, zijn bredere sporen nodig.
Routering van signaalsporen: Het routeren van de signaalsporen is de volgende stap. Deze moeten zo kort en direct mogelijk worden gerouteerd om zowel de weerstand als de inductie te verminderen.
Gebruik via's correct: Er zijn gevallen waarin twee of meer lagen van de printplaat sporen hebben die met elkaar verbonden moeten worden. Dit kan alleen worden bereikt door het gebruik van via's. Hoewel ze vereist zijn, moeten ze op de juiste manier worden aangebracht. Te veel via's kunnen een nieuw soort weerstand toevoegen en het productieproces complexer maken.
Volg de ontwerpvoorschriften: PCB-ontwerpers moeten de door de fabrikanten gestelde ontwerpvoorschriften volgen. Deze voorschriften kunnen betrekking hebben op de minimale breedte van de geleidende sporen, de ruimte ertussen en de grootte van de via's.
Stap 5: Labels en zeefdruk toevoegen
De zeefdruklaag is de laag waar u de tekst, symbolen en labels vindt die u op de printplaten wilt laten etsen. Deze laag levert belangrijke gegevens voor de assemblage en het oplossen van fouten. In deze stap:
Label componenten: Zorg ervoor dat u de referentie-aanduiding van elk component op de printplaat print (hoe klein de tekst ook is, het is aan te raden om deze duidelijk en gemakkelijk leesbaar te maken, bijvoorbeeld R1, C1, enzovoort). Dit helpt bij het monteren van de onderdelen, omdat men een specifiek label van het onderdeel ziet en weet waar het hoort.
Polariteitsmarkeringen toevoegen: Voeg bij componenten zoals diodes, condensatoren en LED's polariteitstekens toe die de juiste kant van een component aangeven.
Let op: Houd zeefdrukmarkeringen uit de buurt van pads en sporen om te voorkomen dat ze bedekt worden met soldeer of interferentie veroorzaken.
Stap 6: Voer een ontwerpregelcontrole (DRC) uit
Voordat u de tekening van uw printplaat definitief maakt, voert u de Design Rule Check (DRC) uit in uw PCB-ontwerptool. De DRC controleert uw lay-out aan de hand van de productievereisten en geeft aan waar sporen elkaar overlappen, waar de afstanden onvoldoende zijn of waar er pinnen niet zijn aangesloten.
Voer naast de geautomatiseerde controle een handmatige inspectie uit om te controleren of er problemen over het hoofd zijn gezien. Besteed daarbij speciale aandacht aan onderdelen zoals de stroom- en aardingsvlakken.
Stap 7: Gerber-bestanden genereren
Nadat u uw PCB-tekening hebt voltooid en grondig op fouten bent gecontroleerd, is de volgende stap het ontwikkelen Gerber-bestandenGerber-bestanden worden in de industrie gebruikt als het aanbevolen bestandstype voor de productie van printplaten door fabrikanten. Ze bevatten alle gegevens die nodig zijn voor het genereren van koperlaagbestanden, zeefdruk-, soldeermasker- en boorbestanden.
Laagspecifieke bestanden: maak een Gerber-bestand voor elke laag van uw PCB: boven- en onderkoper, zeefdruk, soldeermasker en omtrek.
Boorbestand: Vergeet niet om, zoals altijd, een Excellon-boorbestand te maken waarmee u de gaten voor via's, pads en montagepunten kunt boren.
Controleer het bestand vóór verzending: Zodra u klaar bent met uw werk en voordat u de bestanden naar de fabrikant stuurt, moet u alle bestanden in een Gerber-viewer controleren om te zien of u het gewenste resultaat hebt bereikt.
Veelgestelde vragen over PCB-tekenen
Welke software moet ik gebruiken om een printplaat te tekenen?
Populaire PCB-ontwerpsoftware is bijvoorbeeld Altium Designer, Eagle en KiCad, die elk verschillende functies hebben. KiCad is bijvoorbeeld gratis en gebruiksvriendelijk, terwijl Altium Designer de voorkeur geniet van professionals vanwege de geavanceerde functies.
Om u te helpen bij het kiezen van een geschikte PCB-ontwerpsoftware, kunt u het volgende lezen: 8 toonaangevende PCB-ontwerpsoftware: een uitgebreide vergelijking.
Hoe bepaal ik de juiste spoorbreedte voor mijn printplaat wanneer ik een printplaat teken?
Het hangt af van de stroom die de sporen moeten voeren en de acceptabele spanningsval. Om de juiste spoorbreedte te bepalen, kunt u ook online rekenmachines gebruiken.
Hoe kan ik ervoor zorgen dat mijn PCB-ontwerp produceerbaar is?
Zorg voor maakbaarheid door de regels en richtlijnen van de fabrikant te volgen en de componenten zo goed mogelijk te ordenen en zo min mogelijk via's te gebruiken. Maak daarnaast een prototype van je ontwerp om eventuele fouten te identificeren.
Hoe voorkom ik problemen met de signaalintegriteit in mijn PCB-tekening?
Om problemen met signaalintegriteit te minimaliseren, moeten PCB-ontwerpers de sporen zo kort mogelijk houden en scherpe hoeken in de trace-routering vermijden. Tegelijkertijd is het correct gebruiken van aardingstechnieken ook belangrijk. Overweeg voor hogesnelheidssignalen het gebruik van aardingsvlakken en sporen met gecontroleerde impedantie.
Verder lezen: PCB-signaalintegriteit beheersen: belangrijkste factoren, ontwerptips en testmethoden
Wat is de beste manier om stroom door te voeren in een PCB-ontwerp?
Gebruik voor stroomgeleiding bredere sporen of polygonen om hogere stromen te verwerken. Op meerlaagse printplaten kan het nuttig zijn om aparte voedingsvlakken te gebruiken voor verschillende spanningen. Maak de stroomtraces kort en gebruik ontkoppelcondensatoren in de buurt van de geïntegreerde schakelingen.
