Kompletny przewodnik po projektowaniu układu PCB

Projektowanie układu PCB jest kluczowym krokiem w produkcji płytek drukowanych. Rozsądny układ PCB sprzyja kontroli kosztów produkcji i zapewnia wysoką niezawodność. Przeciwnie, nieuzasadniony układ PCB nie może spełnić wymagań produkcyjnych, ograniczając działanie płytki drukowanej lub nawet powodując różne problemy, takie jak awarie obwodów, co zwiększa koszty produkcji i opóźnia czas produkcji. dzisiaj, ludzie mają coraz większe wymagania wobec urządzeń elektronicznych, i stosowane płytki drukowane są coraz bardziej złożone i kompaktowe. Mała płytka PCB musi spełniać wiele funkcji, co niewątpliwie stwarza większe wyzwania w projektowaniu układu PCB. Projektując układ PCB, należy wziąć pod uwagę wiele aspektów. W tym artykule, wyjaśniliśmy proces projektowania układu PCB, wymieniono najważniejsze aspekty, które należy uwzględnić podczas projektowania, a także kilka typowych problemów, których należy unikać. Czytajmy dalej.

Jakie są etapy projektowania układu PCB?

Stworzenie funkcjonalnej płytki drukowanej (PCB) wymaga starannego planowania i realizacji na wielu etapach. To wspólny wysiłek inżynierów elektryków, inżynierowie mechanicy, Projektanci PCB, zapewnić, że procesy projektowania PCB. Poniżej znajduje się bardziej szczegółowe spojrzenie na kompleksowy proces projektowania płytek PCB:

1. Opracuj schemat ideowy.

Schemat przedstawia koncepcyjnie obwód elektroniczny, mapowanie Elementy PCB jak rezystory, kondensatory, układy scalone i ich wzajemne połączenia bez względu na układ fizyczny. Oprogramowanie do przechwytywania schematów służy do digitalizacji schematu na potrzeby projektowania PCB.

2. Wybierz układ planszy.

Odnosi się to do warstw i składu samej płytki PCB. Czynniki takie jak liczba warstw, materiały dielektryczne, Grubość miedzi i szerokość ścieżki wpływają na parametry, takie jak impedancja, co wpływa na integralność sygnału. Zestawienie musi być zgodne z wymaganiami dotyczącymi wydajności obwodu.

3. Omów zasady projektowania i wymagania produkcyjne.

Produkcja PCB ma rygorystyczne standardy określone przez organizacje takie jak IPC. Obejmują one minimalne odstępy między śladami, rozmiar dziury, nakładka na maskę i nie tylko. Posiadanie partnera PCB dobrze zaznajomionego z tymi specyfikacjami pomaga uniknąć błędów lub wadliwych płytek.

4. Rozmieść komponenty i ślady.

Ze schematem jako wskazówką, Układ PCB rozpoczyna się od umieszczenia śladów komponentów i przypisania oznaczeń referencyjnych. Wytyczne dotyczące rozmieszczenia pomagają zminimalizować szumy i zakłócenia elektryczne. Arkusze danych komponentów zawierają szczegółowe informacje potrzebne do pozycjonowania i orientacji.

5. Dołącz otwory na przelotki i kołki.

Przelotki zapewniają pionowe połączenia między warstwami. Wiele dwustronnych obwodów elastycznych wymaga platerowanych otworów przelotowych. Określono wymiary i lokalizację otworów.

6. Połącz ścieżki dla przewodów.

Ślady to miedziane linie tworzące ścieżki przewodzące pomiędzy różnymi komponentami zgodnie ze schematem. Pomagają w tym narzędzia do automatycznego wyznaczania trasy, ale często wymagane jest wyznaczanie ręczne.

7. Zintegruj punkty testowe, etykiety i oznaczenia.

Punkty testowe ułatwiają testowanie i rozwiązywanie problemów. Identyfikatory, oznaczenia polaryzacji, dodano numery wersji i inne informacje tekstowe, zwykle metodą sitodruku lub grawerowania.

8. Sprawdź zasady projektowania i wygeneruj pliki produkcyjne.

Gotowy układ planszy przechodzi końcową kontrolę pod kątem naruszeń zasad projektowania. Następnie generowane są pliki produkcyjne i montażowe, zawierający wszystkie niezbędne dane dotyczące produkcji PCB.

Z całkowicie zdefiniowanym projektem, PCB przechodzi do etapu produkcji, gdzie projekt elektroniczny zostaje przekształcony w fizyczną płytkę gotową do zapełnienia komponentami. Cały proces wymaga ścisłej współpracy wielu dyscyplin.

Kluczowe uwagi dotyczące projektowania układu PCB

1. Rozmiar&Kształt gołej deski

Pierwszą rzeczą, którą należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu układu PCB, jest rozmiar, kształt, i ilość warstw gołej deski. Rozmiar gołej płytki jest często określany na podstawie rozmiaru końcowego produktu elektronicznego, a wielkość obszaru decyduje o tym, czy uda się umieścić wszystkie wymagane elementy elektroniczne. Jeśli nie ma wystarczająco dużo miejsca, możesz rozważyć użycie wielowarstwowego lub Konstrukcja HDI. W związku z tym, Przed rozpoczęciem projektowania ważne jest, aby oszacować rozmiar płyty. Drugi to kształt PCB. W większości przypadków, są prostokątne, ale są też produkty, które wymagają zastosowania płytek PCB o nieregularnym kształcie, co również ma duży wpływ na rozmieszczenie komponentów. Ostatnia to liczba warstw PCB. Z jednej strony, za wielowarstwowa płytka drukowana może pozwolić nam na realizację bardziej złożonych projektów i zapewnić bogatsze funkcje, ale dodanie jeszcze jednej warstwy zwiększy koszty produkcji, dlatego należy to ustalić na wczesnym etapie projektowania. określone warstwy.

2. Proces produkcji

Kolejnym ważnym czynnikiem jest proces produkcyjny płytek PCB. Różne metody produkcji niosą ze sobą różne ograniczenia projektowe, łącznie z metodą montażu PCB, co również należy wziąć pod uwagę. Różne technologie montażu np SMT i THT będzie wymagało zaprojektowania płytki PCB na różne sposoby. Najważniejszą rzeczą jest potwierdzenie u producenta, że ​​jest on w stanie wyprodukować potrzebną płytkę drukowaną oraz że posiada umiejętności i wiedzę niezbędną do wdrożenia Twojego projektu.

3. Materiały i komponenty

W procesie projektowania, należy wziąć pod uwagę użyte materiały i to, czy komponenty nadal znajdują się w obrocie na rynku. Niektóre części są trudne do znalezienia, a to jest czasochłonne i drogie. Do wymiany zaleca się użycie bardziej popularnych komponentów. W związku z tym, Projektant PCB musi mieć doświadczenie i wiedzę na temat całej branży montażu PCB. MOKO posiada profesjonalny zespół zajmujący się projektowaniem płytek PCB i zaopatrzeniem w komponenty. Nasza profesjonalna wiedza i kompletny łańcuch zakupów pozwalają nam wybrać najbardziej odpowiednie materiały i komponenty dla klientów’ projektowanie, i zapewnić najbardziej niezawodny projekt PCB w ramach budżetu klienta. Dodatkowo, możesz sprawdzić nasz drugi blog, aby dowiedzieć się więcej o materiałach PCB: https://www.mokotechnology.com/pcb-material/

4. Umieszczanie komponentów

Projekt PCB musi uwzględniać kolejność rozmieszczania komponentów. Właściwa organizacja pozycji komponentów może zmniejszyć liczbę wymaganych etapów montażu, poprawić wydajność i obniżyć koszty. Zalecana przez nas kolejność rozmieszczania to złącza, obwody mocy, obwody precyzyjne, obwody krytyczne, i na koniec reszta podzespołów. Dodatkowo, powinniśmy również zauważyć, że nadmierne odprowadzanie ciepła z płytki PCB może pogorszyć wydajność. Podczas projektowania układu PCB, zastanów się, które elementy będą rozpraszać najwięcej ciepła, Trzymaj krytyczne komponenty z dala od komponentów o wysokiej temperaturze, a następnie rozważ dodanie radiatorów i wentylatorów chłodzących, aby obniżyć temperaturę podzespołów. Jeśli istnieje wiele komponentów generujących ciepło, komponenty te muszą być rozmieszczone w różnych lokalizacjach, i nie można ich skoncentrować w jednym miejscu. Z drugiej strony, należy również wziąć pod uwagę kierunek umieszczenia komponentów. Ogólnie, zaleca się umieszczanie podobnych elementów w tym samym kierunku, co sprzyja poprawie efektywności spawania i ograniczeniu błędów. Należy pamiętać, że części nie należy umieszczać po lutowanej stronie płytki PCB, ale powinien być umieszczony za platerowanymi częściami z otworami przelotowymi.

5. Samoloty mocy i uziemienia

Płaszczyzny zasilania i uziemienia powinny zawsze znajdować się wewnątrz płytki, powinny być wyśrodkowane i symetryczne, co jest podstawową wytyczną dotyczącą projektowania układu PCB. Ponieważ taka konstrukcja może zapobiec zginaniu się płytki drukowanej, które powoduje przesunięcie komponentów z ich pierwotnego położenia. Rozsądne rozmieszczenie masy zasilania i masy sterującej może zmniejszyć zakłócenia wysokiego napięcia w obwodzie. Musimy jak najbardziej odseparować płaszczyzny uziemienia każdego stopnia mocy, i jeśli jest to nieuniknione, przynajmniej upewnić się, że znajdują się one na końcu ścieżki dostaw.

6. Problemy z integralnością sygnału i RF

Jakość projektu układu PCB określa również integralność sygnału płytki drukowanej oraz to, czy będzie ona narażona na zakłócenia elektromagnetyczne i inne problemy. Aby uniknąć problemów z sygnałem, zaprojektować tak, aby tory nie biegły równolegle do siebie, ponieważ ścieżki równoległe będą miały większy przesłuch i będą powodować różne problemy. A jeśli tory będą musiały się przecinać, należy je skrzyżować pod kątem prostym, co zmniejsza pojemność i wzajemną indukcyjność między liniami. Również, jeśli nie są wymagane komponenty o wyższej generacji elektromagnetycznej, zaleca się stosowanie elementów półprzewodnikowych wytwarzających niskie promieniowanie elektromagnetyczne, co również pomaga w integralności sygnału.

Typowe błędy, których należy unikać przy projektowaniu układu PCB

1. Ignorowanie współpracy z producentami

Powszechnym nieporozumieniem jest to, że wielu inżynierów uważa, że ​​wystarczy przekazać producentowi pliki projektowe przed rozpoczęciem produkcji.. W rzeczywistości, lepiej podzielić się nim z producentem, gdy projektowany jest pierwszy projekt układu PCB. Przeanalizują projekt PCB zgodnie ze swoim bogatym doświadczeniem produkcyjnym i znajdą problemy, których nie możesz znaleźć, aby zapewnić wykonalność projektu.

2. Za blisko krawędzi

Elementy nie mogą znajdować się zbyt blisko krawędzi płytki drukowanej, i trzeba je trzymać w odpowiedniej odległości, Inaczej, elementy są podatne na pękanie, ponieważ znajdują się zbyt blisko krawędzi. I ten problem, Doświadczeni producenci często mogą dowiedzieć się, kiedy otrzymają pliki projektowe i poprosić inżynierów o wprowadzenie zmian, takie jak wyznaczenie trasy wokół krawędzi, aby rozwiązać ukryte niebezpieczeństwo.

3. Zignoruj ​​weryfikację projektu układu PCB

Kiedy ukończenie projektu PCB zajmuje Ci dużo czasu i energii, po prostu nie możesz się doczekać wejścia do procesu produkcyjnego, to się mylisz. Nie można ignorować weryfikacji projektu PCB, Inaczej, przyniesie to duże kłopoty. Wyobraź sobie, że czekasz, aż produkcja PCB już się rozpocznie, aby znaleźć problem, będzie to strata czasu i przyniesie większe straty ekonomiczne. W związku z tym, musimy wielokrotnie weryfikować projekt, aby upewnić się, że nie ma błędów, zanim będzie można go wprowadzić do produkcji. Sugerujemy wykonanie Sprawdzanie przepisów elektrycznych (ERC) i sprawdzanie zasad projektowania, te dwa systemy mogą pomóc nam zweryfikować, czy projekty spełniają wspólne wymagania produkcyjne, wymagania elektryczne dotyczące dużych prędkości, i więcej, oraz wcześnie identyfikuj potencjalne problemy projektowe i szybko je koryguj.

4. Komplikuje projektowanie PCB

W miarę możliwości należy unikać niektórych skomplikowanych projektów, chyba że jest to konieczne, Inaczej, produkcja będzie wymagała dodatkowego czasu i kosztów. Na przykład, części o niewymiarowych wymiarach skomplikują produkcję. Jeśli na płycie jest wystarczająco dużo miejsca, aby pomieścić większe komponenty, należy wybierać elementy o dużych rozmiarach, co jest bardziej zgodne z możliwościami produkcyjnymi produktu. W skrócie, Zdecydowanie lepiej jest poświęcić więcej czasu na etapie projektowania, aby układ był prostszy i spełniał wymagania funkcjonalne, co będzie korzystne dla poprawy szybkości i jakości produkcji.

Połącz siły z dostawcą płytek drukowanych pod klucz

W sumie, Projektowanie układu PCB nie jest łatwym zadaniem, jeśli nie jesteś w tym biegły, to może możesz poprosić o pomoc dostawcę PCB pod klucz. Oprócz produkcji, specjalizują się również w projektowaniu i inżynierii PCB.

MOKO Technology zapewnia kompleksowe rozwiązania PCB, od projektu PCB po produkcję, montaż, i testowanie, mamy Cię pod kontrolą. Posiadamy profesjonalny zespół inżynierów z ponad dziesięcioletnim doświadczeniem w branży PCB, projektowanie i produkcja obwodów drukowanych dla klientów z różnych branż. Jeśli nie jesteś pewien, czy projekt PCB jest solidny, Proszę Skontaktuj się z nami, a nasi eksperci ocenią Twój projekt i przedstawią sugestie dotyczące wykonalności. Możesz też zlecić nam usługę projektowania PCB, a my w możliwie najkrótszym czasie zamienimy Twój pomysł w produkt.