Het ontwerp van een printplaat is gebaseerd op het circuitschema en implementeert de functies die de circuitontwerper nodig heeft. Het ontwerp van een printplaat, ook wel lay-outontwerp genoemd, moet rekening houden met diverse factoren, zoals de lay-out van externe verbindingen, de lay-out van interne elektronische componenten, de lay-out van metalen bedrading en via's, elektromagnetische bescherming, enzovoort. PCB layout ontwerp Kan u productiekosten besparen en de prestaties van PCB's verbeteren, terwijl een slecht ontworpen PCB kan leiden tot beperkte functionaliteit en zelfs tot het uitvallen van hele PCB's. Het is daarom van groot belang om ervoor te zorgen dat uw PCB's goed zijn ontworpen. Hier leggen we de belangrijkste stappen uit die betrokken zijn bij het PCB-ontwerpproces en enkele factoren waarmee rekening moet worden gehouden voordat u begint met ontwerpen.
PCB Design Proces
- Concept ontwerp
De eerste stap is het bepalen van het doel van het ontwerpen van de printplaat, wat we het conceptuele ontwerp van de printplaat noemen. In deze fase moeten we bepalen welke functies de printplaat zal hebben, welke eigenschappen deze zal hebben, hoe de verbindingen met andere circuits eruit zullen zien, wat de geschatte afmetingen zijn, waar deze in het eindproduct zal worden geplaatst, en ook rekening houden met de werkomgeving, inclusief de geschatte temperatuur, vochtigheid, enzovoort.
- Teken een schema van het circuit
Zodra we het definitieve conceptontwerp hebben vastgesteld, gaan we verder met de volgende fase: het tekenen van het schakelschema. Het schema bevat alle informatie die nodig is voor de goede werking van de elektrische componenten van de printplaat, inclusief componentnamen, waarden, specificaties, enzovoort. Tegelijkertijd moet u ook de materiaallijst (BOM) opstellen, met zeer gedetailleerde informatie zoals het onderdeelnummer, de referentie-aanduiding, de beschrijving, het aantal, de verpakking, enz. Houd deze twee documenten up-to-date wanneer u het PCB-ontwerp wijzigt.
- Maak een blokdiagram op bordniveau
In de derde stap moeten we een blokdiagram op printplaatniveau maken. Dit is een tekening die de precieze uiteindelijke afmetingen van de printplaten beschrijft. Elk gebied op het diagram moet duidelijk gemarkeerd zijn als blokken, componenten en beperkingen.
- Bepaal de componentplaatsing
In deze fase bepalen we waar elk onderdeel op de printplaat wordt geplaatst. Tijdens dit proces doorloopt u mogelijk meerdere werkfasen totdat u de definitieve beslissing neemt, wat heel normaal is. We moeten er namelijk voor zorgen dat elk onderdeel precies op de juiste plek wordt geplaatst om de kwaliteit en prestaties van de printplaat te maximaliseren.
- Stel de circuitroutering in
Nu de positie van elk onderdeel is bevestigd, moeten we de circuitroutering vaststellen om de route en de routeringsprioriteit van het circuit te bepalen.
- Testen
In de laatste stap voeren we een reeks tests uit om er zeker van te zijn dat het ontwerp aan al onze behoeften voldoet. Als het ontwerp goed getest is, kunnen we doorgaan met het productieproces. Zo niet, dan moeten we aanpassingen maken op basis van het oorspronkelijke PCB-ontwerp.
Overwegingen bij PCB-ontwerp
Beperkingen van het bestuur
Bij het ontwerpen van een printplaat moet rekening worden gehouden met de beperkingen van de printplaat, waaronder de grootte en vorm. Ten eerste moeten we controleren of de schakeling voldoende ruimte heeft. De grootte van een printplaat wordt beïnvloed door een aantal factoren, zoals de grootte en functionaliteit van het eindproduct. Met de vooruitgang van de technologie en de veranderende consumentenvraag worden elektronische producten kleiner en veelzijdiger, wat ook een grote invloed heeft op het PCB-ontwerp. Daarom is het cruciaal om de PCB-afmetingen te schatten voordat we met het ontwerp beginnen. Als er niet voldoende ruimte is, moeten we mogelijk een meerlaags of High Density Interconnect (HDI)-ontwerp gebruiken om de gewenste functionaliteit te bereiken. Wat betreft de vorm, ontwerpen we de PCB over het algemeen als een rechthoek, maar voor sommige producten met onregelmatige vormen moet de gebruikte PCB ook in een speciale vorm worden ontworpen, hoewel dit de kosten verhoogt. Tegelijkertijd moeten we al vroeg in het PCB-ontwerp rekening houden met het aantal lagen. Het ontwerpen van een PCB met meer lagen verhoogt de kosten, maar stelt ons in staat om een PCB met geavanceerdere functies te ontwerpen.
Productieprocessen
Voordat we beginnen met het ontwerpen van de printplaat, moeten we rekening houden met het productieproces van de printplaat, aangezien verschillende processen verschillende beperkingen en restricties hebben. Referentiegaten die aansluiten op het productieproces op de printplaat zijn nodig, en we moeten ontwerpen met componenten die niet in de buurt van de gaten in de printplaat zitten. Aan de andere kant moeten we rekening houden met de grondstoffen voor de productie van de printplaat en de assemblagemethode. In sommige gevallen is het bijvoorbeeld nodig om zowel through-hole als surface-mount componenten tegelijkertijd te gebruiken. Daarnaast moeten we met de fabrikant overleggen om er zeker van te zijn dat zij de benodigde printplaat kunnen produceren.
Overwegingen met betrekking tot componenten en materialen
Voordat we beginnen met het PCB-ontwerp, moeten we de materialen en componenten voor de printplaat bepalen. Het ontwerp kan variëren afhankelijk van de verschillende materialen en componenten, en het kost tijd om de juiste materialen en componenten voor de printplaat te kiezen. Ten eerste moeten we controleren of ze beschikbaar zijn, aangezien sommige materialen en componenten moeilijk verkrijgbaar zijn. Tegelijkertijd moeten we ervoor zorgen dat de gewenste onderdelen binnen het budget passen. Ten slotte moeten we er ook voor zorgen dat onze ontwerpen de sterke punten van deze materialen en componenten optimaal benutten.
Componentplaatsingsvolgorde
Het verwijst naar het proces waarbij de volgorde wordt bepaald waarin we de componenten op de printplaat plaatsen. We raden aan om eerst connectoren en stroomcircuits toe te voegen, gevolgd door precisiecircuits, kritische circuits en andere elementen. Tijdens dit proces moeten we rekening houden met de routerings- en opwekkingsmogelijkheden, ruisgevoeligheid, routeringsprioriteit en vermogensniveaus. Als we de componenten in de verkeerde volgorde plaatsen, kunnen er conflicterende circuitpaden of componenten ontstaan, en moeten we terug naar de tekentafelfase.
Plaatsing Locatie
De plaatsing van componenten beïnvloedt de prestaties van de printplaat en kan soms bepalend zijn voor het succes of falen van het eindproduct. Om u te helpen de gewenste resultaten te behalen, raden we u aan componenten niet te dicht bij elkaar te plaatsen. Dit kan veel negatieve gevolgen hebben. Ten eerste belemmert het de automatisering van de componentplaatsing, wat tot trage tests zou leiden. De machine of technicus moet extra voorzichtig zijn bij het plaatsen en testen van de printplaat als componenten te dicht bij elkaar worden geplaatst. Ten tweede zou het ook meer tijd kosten in de productiefase, omdat technici langzaam en zorgvuldig moeten werken. Het is raadzaam om minimaal 100 mils (XNUMX mm) ruimte tussen het component en de rand van de printplaat aan te houden.
Oriëntatie en organisatie
Bij het ontwerpen van een printplaat (PCB) moeten we erop letten dat alle elektronische componenten op de printplaat in dezelfde richting staan. Dit kan de efficiëntie van het productieproces en de montage verbeteren, omdat er geen verwarring ontstaat, vooral niet bij het solderen.
Hoe u PCB-ontwerprisico's kunt verminderen
Als we het mogelijke risico kunnen voorspellen, zal het ontwerp van printplaten gemakkelijker slagen. De sleutel tot het bereiken van de doelstelling is de signaalintegriteit in het PCB-ontwerp. Laten we samen de relevante informatie ontdekken.
Voor het ontwerp van elektronische systemen hebben chipleveranciers de productie van vele productoplossingen afgerond, waaronder wat voor soort chip te gebruiken, hoe externe circuits te bouwen, enzovoort. Hardware-ingenieurs hoeven vaak niet na te denken over het principe van het circuit; ze hoeven alleen zelf printplaten te maken. Er kunnen zich echter problemen voordoen tijdens het PCB-ontwerp, zoals een instabiel PCB-ontwerp of een defecte printplaat. Voor sommige grote bedrijven bieden veel chipfabrikanten technische ondersteuning voor PCB-ontwerp. Maar voor sommige kleine en middelgrote bedrijven is het lastig om deze ondersteuning te krijgen; het kan lang duren om een prototype van een printplaat te maken of het kost veel tijd om de fouten te debuggen. Dit alles kan worden vermeden als we de systeemontwerpmethoden begrijpen. Hieronder staan drie vaardigheden om de risico's van PCB-ontwerp te verminderen:
- Ten eerste moeten we rekening houden met de signaalintegriteit in de lay-outplanningsfase. Laten we de lay-out als volgt doen: wordt het signaal correct ontvangen van de ene PCB naar de andere? We moeten dit al vroeg beoordelen. Dit is niet moeilijk, maar vereist wel enige kennis van signaalintegriteit en de eenvoudige werking van de software.
- Ten tweede, tijdens het PCB-ontwerpproces, wordt de simulatiesoftware gebruikt om de specifieke uitlijning te beoordelen en te zien of de signaalkwaliteit aan de eisen voldoet. Het simulatieproces is niet zo complex; de sleutel is om het principe van signaalintegriteit te begrijpen en dit als leidraad te gebruiken.
- Ten derde moeten we goed presteren op het gebied van risicobeheersing bij PCB-ontwerp. Er zijn veel problemen die niet met simulatiesoftware kunnen worden opgelost en die door de PCB-ontwerper zelf moeten worden beheerd. Als we de tips voor PCB-ontwerp goed beheersen, vermindert dit de kans op falen en hoeven we geen printplaten te maken om kosten en tijd te besparen. Ook is het debuggen relatief eenvoudig.
Doeltreffend PCB-ontwerp met behulp van CADXPERT / LANDXPERT
Geavanceerd gebruiken computerondersteund ontwerp (CAD) Softwaresystemen helpen PCB-ontwerpers om veel lay-outproblemen te vermijden en betere PCB's te maken. Hieronder staan enkele voordelen die CAD ons kan bieden:
Semi-geautomatiseerde ontwerpprocessen: CAD-programma's stellen ons in staat om de printplaat te ontwerpen door componenten te slepen en neer te zetten waar we ze nodig hebben. Sommige CAD-systemen kunnen ons zelfs helpen bij het maken van de traces, waardoor we ook componenten kunnen verplaatsen, toevoegen, verwijderen of omleiden indien nodig. Kortom, met behulp van CAD-systemen kunnen we de printplaat met hoge efficiëntie en nauwkeurigheid ontwerpen.
Ontwerpvalidatie: Een CAD-systeem kan worden gebruikt om de validiteit van ons PCB-ontwerp te verifiëren door de toleranties, compatibiliteit, componentplaatsing, enzovoort te testen. Sommige systemen kunnen zelfs in realtime fouten detecteren, waardoor negatieve effecten kunnen worden geminimaliseerd en geëlimineerd voordat we overgaan tot de productiefase.
Bestandsgeneratie: CAD-systemen kunnen ons helpen bij het genereren van Gerber-bestanden en andere bestandsindelingen die nodig zijn voor de productie. Deze door CAD-software gegenereerde bestanden worden met een hoge nauwkeurigheid weergegeven.
Regels en sjablonen maken: We kunnen aangepaste regelsets maken en opslaan met behulp van CAD-programma's en deze delen met ontwerpers om de functionaliteit van de software te verbeteren. Bovendien kunnen we sjablonen maken die zeer handig zijn voor toekomstige PCB-ontwerpen.
Het ontwerpen van een goede PCB vereist veel expertise en ervaring, en dat is geen geringe opgave. Als u geen expertise heeft in PCB-ontwerp, kunt u dit beter aan een professional overlaten. MOKO is uw eerste keuze. Bij MOKO Technology beschikt het PCB-ontwerpteam met zo'n 16 jaar ervaring over een gedegen kennis van PCB-ontwerp. Onze ontwerpers gebruiken CAD-systemen om zowel eenvoudige als complexe PCB's efficiënt en nauwkeurig te ontwerpen. Daarnaast bieden we complete diensten aan, van PCB-ontwerp tot productie en assemblage. We beschikken over certificeringen zoals ISO9001:2015, ISO14001, ISO13485, ROHS, BSCI, UL, enz., om ervoor te zorgen dat we klanten altijd hoogwaardige PCB's en de beste service kunnen bieden.
