Проектирование печатной платы основано на принципиальной схеме и реализует функции, требуемые разработчиком схемы. Проектирование печатной платы также называется проектированием макета, которое должно учитывать множество факторов, таких как макет внешних соединений, макет внутренних электронных компонентов, макет металлической проводки и переходных отверстий, электромагнитная защита и т. д. Хорошо Дизайн макета печатной платы может сэкономить вам производственные затраты и улучшить производительность печатных плат, в то время как плохо спроектированная печатная плата может привести к ограниченной функциональности платы и даже к отказу целых плат. Поэтому очень важно убедиться, что ваши печатные платы хорошо спроектированы, здесь мы объясним ключевые этапы, связанные с процессом проектирования печатной платы, и некоторые факторы, которые следует учитывать перед проектированием.
Дизайн печатной платы Разработка
- Концептуальный Дизайн
Первым шагом нам необходимо определить цель проектирования печатной платы, что мы называем концептуальным проектированием платы. На этом этапе нам необходимо определить, какие функции будет иметь печатная плата, какие характеристики она будет иметь, взаимосвязи с другими цепями, примерный размер, где она будет размещена в конечном продукте, а также необходимо учесть ее рабочую среду, включая примерную температуру, влажность и т. д.
- Нарисуйте схему цепи
Когда мы определим окончательный концептуальный дизайн, мы перейдем к следующему этапу: нарисуем схему цепи. Схема включает в себя всю информацию, необходимую для правильного функционирования электрических компонентов печатной платы, включая названия компонентов, значения, номиналы и т. д. В то же время вы также должны создать спецификацию материалов (BOM), которая включает в себя очень подробную информацию, такую как номер детали, условное обозначение, описание, количество, упаковка и т. д., и, пожалуйста, обновляйте эти два документа каждый раз, когда вы меняете дизайн печатной платы.
- Создать блок-схему на уровне платы
На третьем этапе нам необходимо создать блок-схему уровня платы, которая относится к чертежу, описывающему точные окончательные размеры печатных плат. Каждая область на схеме должна быть четко обозначена как блоки, компоненты и ограничения.
- Определите размещение компонентов
На этом этапе мы решим, где каждый компонент будет размещен на плате. В ходе этого процесса вы можете пройти через множество этапов работы, пока не примете окончательное решение, что вполне нормально. Поскольку нам нужно убедиться, что каждый компонент размещен именно в нужном месте, чтобы максимизировать качество и производительность печатной платы.
- Установить маршрутизацию цепи
Поскольку положение каждого компонента подтверждено, теперь нам необходимо установить маршрутизацию цепи, чтобы определить маршрутизацию и приоритет маршрутизации цепи.
- Тестирование
На последнем этапе нам нужно провести ряд тестов, чтобы убедиться, что дизайн может удовлетворить все наши потребности. Если дизайн протестирован хорошо, то мы можем перейти к процессу производства, если нет, то нам нужно внести коррективы на основе оригинального дизайна печатной платы.
Рекомендации по проектированию печатной платы
Ограничения на борту
При проектировании печатной платы необходимо учитывать ограничения платы, включая размер и форму платы. Во-первых, нам нужно подтвердить, что на схеме достаточно места. На размер печатной платы влияет ряд факторов, таких как размер и функциональность конечного продукта. С развитием технологий и изменением потребительского спроса электронные продукты становятся меньше и более универсальными, что также сильно влияет на проектирование печатной платы. Поэтому крайне важно оценить размеры печатной платы до начала проектирования. Если места недостаточно, нам может потребоваться использовать многослойную или высокоплотную конструкцию межсоединений (HDI) для достижения желаемой функциональности. Что касается формы, мы обычно проектируем печатную плату в виде прямоугольника, но для некоторых продуктов с нерегулярными формами используемая печатная плата также должна быть спроектирована в виде специальной формы, хотя это увеличит стоимость. Между тем, нам необходимо учитывать количество слоев на раннем этапе проектирования печатной платы. Проектирование печатной платы с большим количеством слоев увеличивает стоимость, но позволяет нам проектировать печатную плату с более продвинутыми функциями.
Производственные процессы
Перед началом проектирования печатной платы нам необходимо рассмотреть процесс изготовления печатной платы, поскольку различные процессы имеют различные ограничения и запреты. Необходимы опорные отверстия, которые работают с процессом изготовления платы, и мы должны проектировать с компонентами, удаленными от отверстий печатной платы. С другой стороны, нам необходимо рассмотреть исходные материалы для изготовления печатной платы и метод сборки, например, в некоторых случаях требуется использовать как компоненты для сквозного монтажа, так и компоненты для поверхностного монтажа одновременно. Кроме того, необходимо связаться с производителем, чтобы убедиться, что у него есть возможность производить требуемый тип платы.
Рекомендации по выбору компонентов и материалов
Прежде чем приступить к проектированию печатной платы, мы должны выяснить, какие материалы и компоненты используются для платы. Проект может меняться в зависимости от различных материалов и компонентов, и требуется некоторое время, чтобы выбрать подходящие материалы и компоненты для платы. Во-первых, нам нужно подтвердить, что они доступны, так как некоторые материалы и компоненты трудно найти на рынке. Между тем, мы должны убедиться, что желаемые элементы можно получить в рамках бюджета. Наконец, мы также должны убедиться, что наши проекты могут максимально использовать сильные стороны этих материалов и компонентов.
Порядок размещения компонентов
Это относится к процессу, который включает порядок, в котором мы размещаем компоненты на плате. Мы рекомендуем сначала добавлять разъемы и силовые цепи, затем прецизионные цепи, критические цепи и затем другие элементы. В ходе процесса нам необходимо учитывать возможности маршрутизации и генерации, восприимчивость к шуму, приоритет маршрутизации и уровни мощности. Если мы разместим компоненты в неправильном порядке, это может привести к конфликту путей или компонентов цепи, и нам нужно будет вернуться к этапу чертежной платы.
Место размещения
Размещение компонентов влияет на производительность печатной платы и иногда может определить успех или неудачу конечного продукта. Чтобы помочь вам получить желаемые результаты, мы предлагаем не размещать компоненты слишком близко, что принесет много негативных эффектов. Во-первых, это затрудняет автоматизацию размещения компонентов, что приведет к медленному тестированию. Машинист или инженер должны быть особенно осторожны при размещении и тестировании платы, если компоненты размещены слишком близко. Во-вторых, это также потратит больше времени на этапе производства, поскольку инженеры должны работать медленно и осторожно. Рекомендуется оставлять не менее 100 мил пространства между компонентом и краем печатной платы.
Ориентация и организация
При проектировании печатной платы следует учитывать, что все электронные компоненты на ней должны быть ориентированы в одном направлении, что может повысить эффективность производства и сборки, исключив любую путаницу, особенно в процессе пайки.
Как снизить риски при проектировании печатной платы
Если мы можем предсказать возможный риск, то проектирование печатной платы будет успешным легче. Ключевым моментом для достижения цели является целостность сигнала в проекте печатной платы. Давайте выясним соответствующее содержание вместе.
Для проектирования электронных систем поставщики микросхем закончили производство многих продуктовых решений, включая то, какой тип микросхемы использовать, как построить внешние схемы и т. д. Инженерам-разработчикам оборудования часто редко не нужно учитывать принцип работы схемы, им нужно только изготавливать печатные платы самостоятельно. Однако во время проектирования печатных плат могут возникнуть проблемы, например, проектирование печатных плат может оказаться нестабильным или платы сборки печатных плат не будут работать. Для некоторых крупных компаний многие производители микросхем будут предоставлять техническую поддержку для руководства по проектированию печатных плат. Но некоторым малым и средним предприятиям сложно получить эту поддержку, они могут делать прототип печатной платы в течение нескольких раз или тратить очень много времени на отладку. На самом деле, всего этого можно избежать, если мы поймем методы проектирования системы. Ниже приведены три навыка, которые помогут снизить риск проектирования печатных плат:
- Во-первых, мы должны рассмотреть вопросы целостности сигнала на этапе планирования компоновки, давайте сделаем компоновку таким образом: правильно ли принимается сигнал с одной печатной платы на другую печатную плату? Мы должны оценить это заранее. Это несложно сделать, только если у нас есть некоторые знания о целостности сигнала и понимание простой работы программного обеспечения.
- Во-вторых, в процессе проектирования печатной платы, используя программное обеспечение для моделирования, чтобы оценить конкретное выравнивание, чтобы увидеть, может ли качество сигнала соответствовать требованиям или нет. Процесс моделирования не так уж и сложен, ключ в том, чтобы понять принцип знания целостности сигнала и использовать его для руководства.
- В-третьих, мы должны хорошо справляться с контролем рисков при проектировании печатных плат. Существует множество проблем, которые не могут быть решены с помощью программного обеспечения для моделирования и должны контролироваться проектировщиком печатных плат. Если мы сможем хорошо освоить советы по проектированию печатных плат, это поможет снизить вероятность отказа и не будет необходимости делать время на печатные платы, чтобы сэкономить деньги и время, также отладка будет относительно простой.
Эффективный PПроектирование CB с использованием CAD
Использование расширенных автоматизированное проектирование (САПР) Системы программного обеспечения помогают проектировщикам печатных плат избегать многих проблем с компоновкой и создавать печатные платы лучше. Ниже перечислены некоторые преимущества, которые САПР может нам дать:
Полуавтоматические процессы проектирования: программы САПР позволяют нам проектировать плату, перетаскивая компоненты туда, где они нам нужны. Некоторые системы САПР даже могут помочь нам создать трассировки, которые также позволяют нам перемещать, добавлять или удалять компоненты или перенаправлять их по мере необходимости. Одним словом, используя системы САПР, мы можем проектировать печатную плату с высокой эффективностью и точностью.
Проверка конструкции: CAD-система может использоваться для проверки правильности конструкции нашей печатной платы путем тестирования ее допусков, совместимости, размещения компонентов и т. д. Некоторые системы даже могут находить ошибки в режиме реального времени, что помогает минимизировать и устранить негативные последствия до того, как мы перейдем к этапу производства.
Генерация файлов: системы САПР могут помочь нам генерировать файлы Gerber и другие форматы файлов, необходимые для производства, и эти файлы, созданные программным обеспечением САПР, отличаются высокой точностью.
Создание правил и шаблонов: мы можем создавать и хранить пользовательские наборы правил с помощью программ САПР и делиться ими с дизайнерами для улучшения функциональности программного обеспечения. Более того, мы можем создавать шаблоны, которые обеспечивают большое удобство для будущих проектов печатных плат.
Проектирование хорошей печатной платы требует большого опыта и знаний, что является немалым подвигом. Поэтому, если у вас нет опыта в проектировании печатных плат, лучше обратиться к профессионалу, и MOKO — ваш первый выбор. В MOKO Technology команда по проектированию печатных плат с 16-летним опытом работы является экспертом в проектировании печатных плат. Наши дизайнеры используют системы CAD для эффективного и точного проектирования простых и сложных печатных плат. Кроме того, мы предоставляем комплексные услуги от проектирования печатных плат до производства и сборки. Мы получили сертификаты, включая ISO9001:2015, ISO14001, ISO13485, ROHS, BSCI, UL и т. д., чтобы гарантировать, что мы всегда можем предоставлять клиентам высококачественные печатные платы и наилучший сервис.
