EN
Oblikovanje priročne torbe PCB plošča je ena najpomembnejših veščin na področju elektrotehnike. Ne glede na to, ali izdelujete preprost enoplastni prototip ali zapleteno večplastno sestavo, potek zasnove tiskanega vezja sledi strukturiranemu zaporedju, ki neposredno določa, kako dobro bo deloval vaš končni izdelek. Razumevanje vsake faze že pred začetkom vam bo prihranilo čas, zmanjšalo stroškovne napake in zagotovilo, da bo vaše tiskano vezje ustrezalo tako električnim kot mehanskim zahtevam.
Dobro zasnovana tiskana ploščica (PCB) uravnoteži integriteto signala, upravljanje toplote, mehansko prileganje in izdelljivost. Pospeševanje katerekoli faze razvoja tiskane ploščice pogosto povzroči napake v postavitvi, motnje signala ali zavrnitev pri izdelavi. Ta vodnik opisuje bistvene korake oblikovanja tiskane ploščice v logičnem zaporedju – od prvotnega zajemanja sheme do ustvarjanja datotek za proizvodnjo – in tako inženirjem ter oblikovalcem zagotavlja zanesljiv delovni proces, ki ga lahko uporabijo vsakič, ko začnejo nov projekt tiskane ploščice.
Zajemanje sheme in načrtovanje komponent
Ustvarjanje zanesljive sheme za vašo tiskano ploščico
Vsak načrt tiskane ploščice (PCB) se začne z shemo. Shema je logična načrtovna osnova, ki določa, kako so vsi komponenti električno povezani. Preden na vašo tiskano ploščico narišete katero koli sled, morate imeti čisto in popolnoma preverjeno shemo, ki natančno predstavlja vašo vezje. To vključuje dodelitev pravilnih vrednosti komponent, preverjanje oznak referenčnih oznak ter zagotavljanje, da je vsaka mreža pravilno poimenovana in zaključena. Neurejena shema se neposredno odraža v nepravilnem načrtu tiskane ploščice, kar kasneje otežuje iskanje napak.
Izbira komponent je nespremenljiv del shematskega dela za katero koli tiskano vezje (PCB). Izberite komponente, ki so na voljo v vaših knjižnicah odtisov PCB plošč in ki ustrezajo vašemu proizvodnem procesu, bodisi gre za površinsko montažo (SMT) ali montažo skozi luknje. Preverite, ali se vzorec priključitve vsake komponente ujema z dejansko fizično komponento, ki jo nameravate uporabiti, saj lahko neskladnost na tej stopnji povzroči popoln neuspeh sestave vaše PCB plošče. Izvedba preverjanja električnih pravil znotraj vašega programskega orodja za načrtovanje pomaga odkriti povezavnih težav pred prehodom na razporeditev.
Zgodnje določanje omejitev PCB plošče
Pred odpiranjem urejevalnika razporeditve ploščice PCB določite omejitve svojega načrta. Te vključujejo dimenzije ploščice, število plasti, najmanjšo širino sledi, najmanjšo velikost vijačnice, pravila za razdaljo med bakrenimi površinami ter zahteve glede impedanc. Za visokofrekvenčne načrte ploščic PCB so sledi z nadzorovano impedanco bistvene, izdelovalec ploščic PCB pa mora poznati dielektrično sestavo, da jih pravilno izdelajo. Določitev teh omejitev v načrtovalnem programu že na tej stopnji zagotavlja, da bo orodje opozorilo na morebitne kršitve med postopkom usklajevanja ploščice PCB.
Razporeditev ploščice PCB in namestitev komponent
Strategična namestitev komponent na vašo ploščico PCB
Ko je vaša shema končana, komponente premaknete na platno tiskane ploščice (PCB). Razporeditev komponent je najverjetno najpomembnejša stopnja pri oblikovanju tiskane ploščice (PCB). Slaba razporeditev povzroča dolge poti signala, zgoščena območja usmerjanja in morebitne elektromagnetne motnje. Povezane funkcionalne bloke združite skupaj na tiskani ploščici (PCB). Na primer: komponente napajalnika postavite blizu roba ploščice in čim dlje od občutljivih analognih vezij. Razpetostne kondenzatorje postavite čim bližje napetostnim priključkom vsake integrirane vezje (IC) na vaši tiskani ploščici (PCB), da zmanjšate parazitsko induktivnost.
Upoštevajte mehanske omejitve pri postavljanju komponent na tiskano ploščo (PCB). Priključki se morajo ujemati z izrezi v ohišju, montažne luknje morajo biti dostopne, toplotno obremenjene komponente, kot so napetostni regulatorji, pa morajo biti postavljene na mesto, kjer je na voljo zračni tok ali toplotna odpeljava. Ogled tiskane plošče v kontekstu končnega ohišja med postavljanjem prepreči drago ponovno obdelavo v fazi prototipa. Dobro postavljena razporeditev tiskane plošče zmanjša zapletenost usklajevanja in izboljša splošno kakovost signala.
Načrtovanje slojev tiskane plošče (PCB)
Pri načrtovanju večplastnih tiskanih vezjev je določitev sestave plasti ključna, preden se začne z izvajanjem povezav. Tipični štiriplastni tiskani vezje uporablja dve signali plasti, ki sta med seboj zasnovani z napetostno ravnino in ozemljitveno ravnino. Ta razpored bistveno izboljša porazdelitev napetosti in zmanjša elektromagnetne emisije s tiskanega vezja. Pri načrtih z visokofrekvenčnimi signali morajo referenčne ravnine biti neprekinjene in nedeljene pod signalnimi sledmi, da se ohrani konstantna impedanca na tiskanem vezju. O sestavi plasti se posvetujte z izdelovalcem tiskanih vezij že v zgodnji fazi, da se dogovorite o izboru materialov in debelini bakra.
Izvajanje povezav, preverjanje načrtovnih pravil in izdelava izdelovalskih datotek
Izvajanje povezav na vašem tiskanem vezju
Usmerjanje je postopek risanja bakrenih sledi, ki povezujejo sestavne dele v skladu z vašim shematskim diagramom na tiskani ploščici (PCB). Začnite z usmerjanjem kritičnih signalnih poti, med drugim visokohitrostnih diferencialnih parov, signali ur in napetostnih tirnic. Te sledi na vaši tiskani ploščici imajo stroge zahteve glede usklajevanja dolžin, razmika in impedanc, ki jih je treba izpolniti pred splošnim usmerjanjem signalov. Uporabite interaktivni usmerjevalnik v vašem programskega orodja za načrtovanje, da ohranite pravila razmika in se izognete ostrim kotom, ki lahko povzročijo ujemanje kisline med kemičnim izpiranjem tiskane ploščice. Po usmeritvi kritičnih omrežij dokončajte preostale signalne povezave na vaši tiskani ploščici.
Medeni polivi, znani tudi kot polnjenja z izlivom, se pogosto uporabljajo v načrtovanju tiskanih vezjev (PCB) za povezavo masnih ali napetostnih ravnin prek neuporabljenih površin vsake plasti. Trdno masno polnjenje na vašem tiskanem vezju zmanjša šum, zniža impedanco in omogoča učinkovito razpršitev toplote. Ko je usklajevanje vašega tiskanega vezja končano, odstranite vse izolirane medene otroke, ki niso povezani z mrežo, saj lahko ti povzročijo težave med izdelavo in pregledom tiskanega vezja.
Izvajanje preverjanja pravil načrtovanja in priprava datotek za izdelavo tiskanega vezja
Izvajanje preverjanja pravil načrtovanja (DRC) je obvezna korak pred oddajo vašega tiskanega vezja za izdelavo. DRC pregleda celotno postavitev tiskanega vezja za morebitne kršitve, kot so premajhne razdalje, nepovezane mreže, kršitve širine prevodnikov in prekrivanja natiskane oznake. Vsako napako, ki jo DRC označi, je treba pregledati in odpraviti, preden bo vaše tiskano vezje pripravljeno za proizvodnjo. Preskok tega koraka preverjanja je pogosta vzročila zavrnitve ali zamude pri izdelavi tiskanih vezij.
Ko PCB plošča uspešno prestane preverjanje DRC, ustvarite Gerberjeve datoteke, ki jih bo proizvajalec vaše PCB plošče uporabil za izdelavo fizične plošče. Te datoteke vključujejo bakrene plasti, plasti za lepilni sloj, plasti za tiskanje oznak, datoteke za vrtanje in konturo plošče. Potrdite pri proizvajalcu vaše PCB plošče, katere oblike datotek in konvencije poimenovanja zahtevajo. Številni načrtovalci PCB plošč poleg Gerberjevih datotek priložijo tudi seznam sestavnih delov in risbo za sestavo, da zagotovijo natančno sestavo PCB plošče. Pregled predhodnega izdelka vaše PCB plošče pred oddajo naročila vam omogoča zadnjo priložnost, da ugotovite morebitne napake.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kateri programi se pogosto uporabljajo za načrtovanje PCB plošče?
Za načrtovanje tiskanih vezje (PCB) se široko uporabljajo več orodij za elektronsko načrtovanje (EDA), med drugim Altium Designer, KiCad, Eagle in OrCAD. Prava izbira za vaš projekt tiskanega vezja je odvisna od vašega proračuna, zapletenosti tiskanega vezja in seznanjenosti vašega tima z orodjem. KiCad je priljubljena odprtokodna rešitev za načrtovalce tiskanih vezij, ki delajo na projektih, kjer je pomembna cena.
Koliko plasti potrebuje standardno tiskano vezje?
Preprosto tiskano vezje z nizko gostoto komponent se pogosto izvede na dveh plasteh. Za bolj zapletene načrte tiskanih vezij z visoko gostoto komponent, več domenami napajanja ali visokofrekvenčnimi signali so običajno potrebne štiri ali več plasti, da se zagotovi ustrezna celovitost signalov in porazdelitev napajanja na tiskanem vezju.
Kateri formati datotek so potrebni za izdelavo tiskanega vezja?
Industrijski standard za izdelavo plošč PCB je format datotek Gerber, natančneje RS-274X. Popolna oddaja plošče PCB običajno vključuje datoteke Gerber za vsak bakreni sloj, za zaščitno plast (solder mask), za tiskano oznako (silkscreen), datoteko za vrtanje v formatu Excellon ter konturo plošče PCB. Nekateri proizvajalci poleg Gerberja sprejmejo tudi ODB++ kot alternativni format za proizvodnjo plošč PCB.