Elektronisches Design - Was ist PCB Design?

Die Leiterplatte bezieht sich auf die Verwendung von Electronic Design Automation Software (EDA), um die Leiterplatte zu entwerfen und das Layout und die Schaltungsanbindung der Leiterplatte (PCB) zu entwerfen. Das PCB-Design bezieht sich hauptsächlich auf Layoutdesign, das das Layout externer Verbindungen berücksichtigen muss. Verschiedene Faktoren wie optimiertes Layout interner elektronischer Komponenten, optimiertes Layout von Metallverbindungen und Durchgangslöchern, elektromagnetischer Schutz, Wärmeableitung usw. Leiterplatten sind ein wichtiger Bestandteil elektronischer Produkte, die elektronische Komponenten verbinden und Signale durch Drähte übertragen können.

Wie entwerfe ich eine Leiterplatte?

Design erfordert unterschiedliche Punkteinstellungen in verschiedenen Phasen, und große Rasterpunkte können für das Gerätelayout während der Layoutphase verwendet werden; Für große Geräte wie ICs und nicht positionierbare Steckverbinder kann eine Gittergenauigkeit von 50-100 Mils für das Layout ausgewählt werden, während für passive kleine Geräte wie Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten eine Gittergenauigkeit von 25 Mils für das Layout verwendet werden kann. Die Genauigkeit großer Rasterpunkte ist vorteilhaft für die Geräteausrichtung und Layoutästhetik.

1.PCB Layout Regeln

1) Im Allgemeinen sollten alle Komponenten auf der gleichen Seite der Leiterplatte angeordnet sein. Nur wenn die Oberschichtkomponenten zu dicht sind, können einige sehr begrenzte und wärmeerzeugende Geräte wie Chipwiderstände, Chipkondensatoren und Chip-ICs auf der unteren Schicht platziert werden.

2) Unter der Voraussetzung, elektrische Leistung zu gewährleisten, sollten Komponenten auf einem Gitter platziert und parallel oder senkrecht zueinander angeordnet werden, um sauber und schön zu sein. Im Allgemeinen dürfen sich Komponenten nicht überlappen; Die Anordnung der Komponenten sollte kompakt sein, und die Komponenten sollten gleichmäßig verteilt und dicht über das gesamte Layout verteilt sein.

3) Der minimale Abstand zwischen benachbarten Lötplattenmustern verschiedener Komponenten auf der Leiterplatte sollte mindestens 1MM betragen.

4) Der Abstand von der Kante der Leiterplatte ist im Allgemeinen nicht kleiner als 2 mm. Die beste Form der Leiterplatte ist rechteckig, und das Seitenverhältnis ist 3:2 oder 4:3. Wenn die Größe der Leiterplatte größer als 200 mm durch 150 mm ist, sollte die mechanische Festigkeit berücksichtigt werden, der die Leiterplatte widerstehen kann.

2.PCB Layout Fähigkeiten

Beim Layout des Leiterplattendesigns ist es notwendig, die Einheiten der Leiterplatte zu analysieren und das Layout basierend auf ihren Funktionen zu entwerfen. Bei der Auslegung aller Komponenten der Schaltung sollten die folgenden Prinzipien befolgt werden:

1) Ordnen Sie die Positionen jeder funktionalen Schaltungseinheit entsprechend dem Schaltungsfluss an, machen Sie das Layout bequem für den Signalfluss und halten Sie das Signal so weit wie möglich in der gleichen Richtung.

2) Layout um die Kernkomponenten jeder Funktionseinheit als Zentrum. Die Komponenten sollten gleichmäßig, integral und kompakt auf der Leiterplatte angeordnet sein, um die Leitungen und Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten so weit wie möglich zu minimieren und zu verkürzen.

3) Bei Schaltungen mit hohen Frequenzen sollten die Verteilungsparameter zwischen den Komponenten berücksichtigt werden. Grundsätzlich sollten Schaltungen möglichst parallel zu Bauteilen angeordnet werden, was nicht nur ästhetisch ansprechend ist, sondern auch einfach zu montieren und zu löten ist und die Massenproduktion erleichtert.

3.PCB Design Schritte

Layout Design

In PCB beziehen sich spezielle Komponenten auf Schlüsselkomponenten im Hochfrequenzteil, Kernkomponenten in der Schaltung, leicht gestörte Komponenten, Komponenten mit Hochspannung, Komponenten mit hoher Wärmeerzeugung und einige heterosexuelle Komponenten. Die Positionen dieser speziellen Komponenten müssen sorgfältig analysiert werden, und das Layout des Farbbandes sollte den Anforderungen von Schaltungsfunktionen und Produktionsanforderungen entsprechen. Unsachgemäße Platzierung von ihnen kann Probleme mit der Schaltungskompatibilität und Signalintegrität verursachen, was zum Versagen des Leiterplattendesigns führt.

Beim Design, wie spezielle Komponenten platziert werden, ist die erste Überlegung die Größe der Leiterplatte. Kuaishou wies darauf hin, dass, wenn die Leiterplattengröße zu groß ist, die Drucklinie lang ist, die Impedanz steigt, die Anti-Trocknungsfähigkeit sinkt und die Kosten steigen auch; Wenn es zu klein ist, ist die Wärmeableitung schlecht, und die benachbarten Leitungen werden leicht gestört. Nach der Bestimmung der Größe der Leiterplatte bestimmen Sie die quadratische Position der speziellen Komponenten. Schließlich legen Sie alle Komponenten des Schaltkreises entsprechend den Funktionseinheiten an.

Die Position von Sonderbauteilen sollte bei der Auslegung grundsätzlich folgenden Grundsätzen folgen:

1) Versuchen Sie, die Verbindung zwischen Hochfrequenzkomponenten so weit wie möglich zu verkürzen und versuchen Sie, ihre Verteilungsparameter und elektromagnetische Störungen untereinander zu reduzieren. Störanfällige Komponenten sollten nicht zu nah beieinander liegen, Eingang und Ausgang sollten so weit wie möglich entfernt bleiben.

2) Einige Komponenten oder Drähte können hohe Potentialunterschiede aufweisen, und ihr Abstand sollte erhöht werden, um versehentliche Kurzschlüsse durch die Entladung zu vermeiden. Hochspannungskomponenten sollten so weit wie möglich außer Reichweite gehalten werden.

3) Komponenten, die über 15G wiegen, können mit Klammern befestigt und dann geschweißt werden. Diese schweren und heißen Komponenten sollten nicht auf der Leiterplatte, sondern auf der Bodenplatte des Hauptkastens platziert werden, und Wärmeableitungsprobleme sollten berücksichtigt werden. Wärmeempfindliche Bauteile sollten von Heizkomponenten ferngehalten werden.

4) Für das Layout von justierbaren Komponenten wie einem Potentiometer, justierbarer Induktivitätspule, variablem Kondensator, Mikroschalter usw. sollten die strukturellen Anforderungen der gesamten Platine berücksichtigt werden. Einige häufig verwendete Schalter sollten an Orten platziert werden, die für Hände leicht zugänglich sind, wenn die Struktur es zulässt. Das Layout der Komponenten sollte ausgewogen, mit angemessener Dichte und nicht oberschwer sein.

Platzierungsauftrag

1) Platzieren Sie Komponenten, die eng mit der Struktur übereinstimmen, wie Steckdosen, Anzeigeleuchten, Schalter, Steckverbinder usw.

2) Platzieren Sie spezielle Komponenten wie große Komponenten, schwere Komponenten, Heizkomponenten, Transformatoren, ICs, etc.

3) Platzieren Sie kleine Bauteile.

Layout-Prüfung

1) Entspricht die Leiterplattengröße den Bearbeitungsmaßen, die von der Zeichnung verlangt werden?

2) Ist das Layout der Komponenten ausgewogen, ordentlich angeordnet und vollständig angelegt?

3) Ob es Konflikte auf allen Ebenen gibt. Sind die Komponenten, Rahmen und Schichten, die Siebdruck erfordern, vernünftig?

4) Sind die allgemein verwendeten Komponenten bequem zu bedienen? Wie Schalter, Steckplatinen, die in Geräte eingesetzt werden, Komponenten, die häufig ausgetauscht werden müssen usw.

5) Ist der Abstand zwischen thermisch empfindlichen Komponenten und Heizungskomponenten angemessen?

6) Ist die Wärmeableitung gut?

7) Muss das Störproblem der Leitung berücksichtigt werden?

Häufige Probleme beim PCB-Design

1.Größenunterschied

Ein häufiges Problem ist Größenunterschiede, die besonders wichtig beim PCB-Design ist, da es sich auf die Verbindung der Leiterplatte mit anderen Komponenten bezieht. Wenn die Größe ungenau ist, kann es zu Lötschwierigkeiten, Verbindungsfehlern und anderen Situationen führen, die die Leistung und Zuverlässigkeit der Leiterplatte ernsthaft beeinträchtigen.

2.Fragen der Design-Spezifikation

Das Design entspricht nicht den elektrischen oder mechanischen Spezifikationen ist ebenfalls ein häufiges Problem. Konstrukteure müssen sicherstellen, dass alle Designelemente (wie Pads, Blenden, Ausrichtungsbreite und Abstand) den IPC-Standards entsprechen, um spätere Verbindungs- und elektrische Leistungsprobleme zu vermeiden.

3.Signal- und Stromintegritätsprobleme

Signal- und Stromintegritätsprobleme treten häufig zeitweise auf und sind schwer zu erkennen. Der beste Ansatz besteht darin, die Ursache des Problems zu finden und während des Designprozesses anzugehen, anstatt zu versuchen, es zu einem späteren Zeitpunkt zu beheben, was zu Produktionsverzögerungen führen kann.

4.Unwanted Verbindungen und Layer Design Fehler

Unnötige Verbindungen auf einigen Grafikebenen können zu Missverständnissen führen, insbesondere beim Design von Multilayer-Boards. Manchmal ist eine Platine, die ursprünglich für vier Schichten entworfen wurde, fälschlicherweise für fünf oder mehr Schichten ausgelegt, was zu Designfehlern führt.

5.Hole und Pad Probleme

Falsche Auswahl der Attribute der Löcher im Design, wie die Auswahl von blinden vergrabenen Löchern anstelle von Durchgangslöchern, was zur Unfähigkeit führt, die Bohrdatei zu generieren, und im schlimmsten Fall das Bohren von Löchern verfehlt, was den Leiterplattenherstellungsprozess beeinflusst. Darüber hinaus können schlecht konstruierte SMD-Pads an den Löchern auch schlechte Verbindungsprobleme verursachen.

6.Probleme bei der Materialauswahl

Die Auswahl ungeeigneter Materialien ist auch ein häufiges Problem bei der Konstruktion, das zu minderwertigen mechanischen und elektrischen Leistungen führen kann. Stellen Sie sicher, dass die Materialauswahl den spezifischen Designanforderungen entspricht, ist ein wichtiger Schritt, um die Qualität der Leiterplatte sicherzustellen.

7.Prüfung der Konstruktion und Verkabelung

Vergleichende Unterschiede zwischen Design und Verdrahtung sind einer der Faktoren, die große Fehler in der Endphase des PCB-Designs verursachen. Daher sind wiederholte Überprüfungen von Geräteabmessungen, Überlochqualität, Padgrößen etc. erforderlich. Dies kann potenzielle Fehler erheblich reduzieren und die Zuverlässigkeit des Endprodukts verbessern.

PCB-Design ist die Grundlage für den Anschluss elektronischer Komponenten und es ist der Schlüssel zum Erreichen elektronischer Systemfunktionen. Wenn das PCB-Design nicht vernünftig ist, wird die Funktionalität des gesamten elektronischen Systems beeinträchtigt. Es kann uns auch helfen, die Parameter von elektronischen Komponenten, wie Leistung, Signal und Stromversorgung besser zu steuern. Es kann uns auch helfen, die Qualität elektronischer Produkte besser zu kontrollieren und dadurch die Produktzuverlässigkeit und -sicherheit zu verbessern.