Elektronisches Design - Erläuterung des PCB design prozesses und der Herstellung der Leiterplatten

Wichtige Informationen, die für das pcb Design von Leiterplatten erforderlich sind:

Schaltplan: ein detailliertes elektronisches Dokument, das eine genaue und fehlerfreie Netzliste erzeugt.

Mechanische Abmessungen: Eindeutige Beschriftung mit spezifischer Ausrichtung und Richtungskennzeichnung der Positioniervorrichtungen sowie spezifische Höhenbegrenzungsbereiche.

BOM-Liste: Verifiziert und überprüft die Verpackungsinformationen des Geräts auf dem Schaltplan.

Verdrahtungsrichtlinien: Detaillierte Angaben zu spezifischen Anforderungen für bestimmte Signale sowie zu Designkriterien wie Impedanz und Laminierung.

Die wichtigsten Schritte des PCB Designs:

1. vorbereitende Arbeiten

Vorbereitung von Bauteilbibliotheken und Schaltplänen: Wie das Sprichwort sagt:Wenn du gute Arbeit leisten willst, musst du deine Werkzeuge gut einsetzen“. Um eine qualitativ hochwertige Leiterplatte zu erstellen, müssen neben den Entwurfsgrundsätzen auch die Zeichnungen gut sein. Bevor Sie mit dem Leiterplattendesign beginnen, müssen Sie zunächst den Schaltplan (SCH) und die Bauteilbibliothek für die Leiterplatte vorbereiten (dies ist ein wichtiger Schritt). Bauteilbibliothek kann wählen, Protel kommt mit der Bibliothek, aber es ist oft schwierig, genau das Richtige zu finden, ist es am besten, ihre eigenen Komponenten-Bibliothek nach dem Standard-Größe Daten des ausgewählten Gerätes zu erstellen. Im Prinzip ist die erste Produktion von PCB-Komponenten-Bibliothek, und dann die Produktion von SCH-Komponenten-Bibliothek. PCB Komponenten-Bibliothek Anforderungen sind höher, es wirkt sich direkt auf die Installation der Leiterplatte; SCH-Komponenten-Bibliothek Anforderungen sind relativ locker, solange die Aufmerksamkeit auf die Definition der Pin-Attribute und die PCB Komponenten können mit der entsprechenden Beziehung definiert werden. Gleichzeitig sollten Sie auf die versteckten Pins in der Standardbibliothek achten. Nach Fertigstellung des Schaltplanentwurfs kann mit dem PCB Design begonnen werden.

Bei der Erstellung der Bibliothek des Schaltplans ist darauf zu achten, dass die Pins korrekt mit der Ausgangs-/Eingangsplatine verbunden sind,und die Bibliotheksdatei ist sorgfältig zu prüfen.

2. Entwurf der Leiterplattenstruktur

Entsprechend der ermittelten Größe der Leiterplatte und der verschiedenen mechanischen Positionen zeichnen Sie den Umriss der Leiterplatte in der PCB Design Umgebung und platzieren die erforderlichen Anschlüsse, Knöpfe/Schalter, digitalen Röhren, Anzeigen,Eingangs-/Ausgangsanschlüsse usw und richten gleichzeitig Schraubenlöcher und Befestigungslöcher entsprechend den Positionierungsanforderungen ein.Bei diesem Prozess sollten der verdrahtete und der nicht verdrahtete Bereich (z. B. um die Schraublöcher herum) vollständig berücksichtigt und festgelegt werden.Besonderes Augenmerk sollte auf die tatsächliche Größe der Geräte (belegte Fläche und Höhe),die relative Position zwischen den Geräten (Platzgröße) und die Ebene,auf der die Geräte platziert werden, gelegt werden, um die elektrische Leistung der Leiterplatte, die Durchführbarkeit und die Bequemlichkeit von Produktion und Installation zu gewährleisten. Unter der Voraussetzung, dass die oben genannten Grundsätze berücksichtigt werden können, kann das Gerät angepasst werden, um das Layout ordentlicher zu gestalten.Wenn ähnliche Geräte müssen ordentlich und in die gleiche Richtung platziert werden, können Sie nicht zufällig zusammengesetzt werden.

3.PCB Layout

Stellen Sie sicher,dass das Layout des Schaltplans,bevor die Genauigkeit dieser ist von wesentlicher Bedeutung! Nach der Fertigstellung des Schaltplans müssen Sie überprüfen,ob das Stromnetz,das Massennetz usw. korrekt ist.

Beim Layout muss auf die Ebene der Geräteplatzierung (insbesondere Plug-Ins usw.) und die Geräteplatzierung (direktes Einsetzen in horizontaler oder vertikaler Richtung) geachtet werden,um die Durchführbarkeit und Bequemlichkeit der Installation zu gewährleisten.

Platzieren Sie die Geräte auf der Platine für das Layout.Wenn alle oben genannten Vorbereitungen abgeschlossen sind,kann die Netzliste auf dem Schaltplan generiert (Design->Create Netlist) und dann auf die Leiterplatte importiert werden (Design->Load Nets).An diesem Punkt können Sie den kompletten Stapel von Bauteilen sehen und zwischen den Pins fliegende Drahtspitzen anschließen, gefolgt vom Bauteillayout.

Das Layout sollte den folgenden Prinzipien folgen:

Bestimmen Sie die Platzierungsebene des Bauelements:Normalerweise sollten SMD-Bauelemente auf der gleichen Seite platziert werden,und steckbare Bauelemente müssen von Fall zu Fall bestimmt werden. Nach der sinnvollen Aufteilung der elektrischen Eigenschaften,in der Regel unterteilt in digitale Schaltungsbereiche (störanfällig,störungserzeugend),analoge Schaltungsbereiche (störanfällig),strombetriebene Bereiche (Störquellen). Platzieren Sie Schaltungen mit gleicher Funktion möglichst nahe beieinander und passen Sie die Komponenten so an,dass eine möglichst einfache Verbindung gewährleistet ist;passen Sie gleichzeitig die relative Position zwischen Funktionsblöcken so an, dass eine möglichst knappe Verbindung zwischen den Funktionsblöcken entsteht.Berücksichtigen Sie bei Geräten mit hohen Qualitätsanforderungen deren Einbaulage und Einbaufestigkeit; wärmeerzeugende Bauteile sollten getrennt von temperaturempfindlichen Bauteilen platziert werden,ggf. sind Maßnahmen zur Wärmekonvektion zu berücksichtigen.Taktgeber (z. B. Quarze oder Uhren) sollten so nah wie möglich an dem Gerät platziert werden, das den Takt verwendet. Das Layout sollte ausgewogen und sparsam sein und nicht kopflastig oder einseitig sein.

4.Die Verkabelung

Die Verkabelung ist der kritischste Teil des Leiterplattenentwurfs und wirkt sich direkt auf die Leistung der Leiterplatte aus.

Im PCB Design prozess wird die Verkabelung normalerweise in drei Stufen unterteilt. Die erste ist die Verbindung,die die Grundvoraussetzung für das Leiterplattendesign ist. Wenn die Leitungen nicht gepflastert sind und überall fliegende Drähte herumliegen,handelt es sich um eine minderwertige Leiterplatte,und man kann sagen,dass das Design noch nicht begonnen hat.Die zweite ist die Erfüllung der elektrischen Leistung,die ein wichtiger Indikator dafür ist, ob die Leiterplatte qualifiziert ist oder nicht.Nach dem Anschluss muss die Verdrahtung sorgfältig angepasst werden,um die beste elektrische Leistung zu erzielen,wobei die Ästhetik zu berücksichtigen ist.Wenn die Verdrahtung zwar richtig angeschlossen, aber unordentlich und bunt ist,dann ist die Leiterplatte in den Augen der anderen zwar gut,aber von schlechter Qualität.Dies führt zu großen Unannehmlichkeiten bei der Prüfung und Wartung.Die Verdrahtung sollte sauber und gleichmäßig und nicht unübersichtlich sein.Dies muss bei gleichzeitiger Gewährleistung der elektrischen Leistung und Erfüllung anderer individueller Anforderungen erreicht werden.

Bei der Verdrahtung sollten die folgenden Grundsätze beachtet werden:

Normalerweise sollten zuerst die Stromversorgungs- und Erdungsleitungen verlegt werden,um die elektrische Leistung der Karte zu gewährleisten. Versuchen Sie unter diesen Bedingungen, die Breite der Strom- und Erdungsleitungen so weit wie möglich zu vergrößern. Erdungsleitungen sind breiter als Stromleitungen.Ihr Verhältnis ist: Masse > Leistung > Signalleitungen.Normalerweise beträgt die Breite der Signalleitung 0,2~0,3mm, und die dünnste Breite kann 0,05~0,07mm sein; die Stromleitung ist normalerweise 1.2~2.5mm.Für digitale Leiterplatten kann eine breite Masseleitung verwendet werden,um eine Schleife zu bilden, um ein Erdungsnetzwerk zu bilden (die Erdung für analoge Schaltungen kann nicht auf diese Weise verwendet werden).

Bei der Vorbehandlung von anspruchsvollen Leitungen (z. B. Hochfrequenzleitungen) sollte vermieden werden, dass die Kanten von Ein- und Ausgängen parallel nebeneinander liegen,um Reflexionsstörungen zu vermeiden. Bei Bedarf kann ein Erdungsdraht hinzugefügt werden, und zwei benachbarte Verdrahtungsschichten sollten senkrecht zueinander verlaufen,da eine parallele Verdrahtung anfällig für parasitäre Kopplungen ist. Das Gehäuse des Oszillators ist geerdet, und die Taktleitung sollte so kurz wie möglich sein und nicht beliebig lang geführt werden.Unterhalb des Taktoszillatorschaltkreises und des speziellen Hochgeschwindigkeits-Logikschaltkreises sollte die Erdungsfläche vergrößert werden und nicht zu anderen Signalleitungen führen,um das umgebende elektrische Feld gegen Null tendieren zu lassen. Versuchen Sie,45 ° gefaltete Leitungen zu verwenden,vermeiden Sie die Verwendung von 90 ° gefalteten Leitungen,um die Abstrahlung von Hochfrequenzsignalen zu reduzieren (für anspruchsvolle Leitungen können Doppelbogen verwendet werden).Vermeiden Sie Schleifen auf allen Signalleitungen,wenn dies unvermeidlich ist,sollten die Schleifen so klein wie möglich sein; die Anzahl der Überlöcher in Signalleitungen sollte so klein wie möglich sein.

Kritische Leitungen sollten so kurz und dick wie möglich und auf beiden Seiten geschützt sein.Bei der Übertragung von empfindlichen Signalen und verrauschten Feldsignalen über Flachkabel sollten diese mittels "Masse-Signal-Masse" abgeleitet werden. Reservieren Sie Prüfpunkte für kritische Signale für Inbetriebnahme-Produktions- und Wartungstests.Nach Fertigstellung der schematischen Verdrahtung sollte die Verdrahtung optimiert werden. Gleichzeitig sollten Sie, nachdem die anfängliche Netzwerkprüfung und die DRC-Prüfung korrekt sind, die nicht verdrahteten Bereiche erden und eine große Kupferschicht als Masse verwenden, um ungenutzte Bereiche der Leiterplatte mit der Masse zu verbinden, oder eine mehrlagige Leiterplatte herstellen, so dass die Stromversorgung und die Masse jeweils eine Lage einnehmen.

5.Hinzufügen von Teardrops

Teardrops sind tropfenförmige Verbindungen zwischen Pads und Drähten oder zwischen Drähten und Durchführungslöchern.Der Zweck der Einrichtung von Teardrops besteht darin, zu verhindern, dass sich der Kontaktpunkt zwischen Pads und Drähten oder Drähten und Durchführungslöchern löst,wenn die Leiterplatte einer großen äußeren Kraft ausgesetzt ist.Darüber hinaus kann das Anbringen des Tropfenabdrucks die Leiterplatte auch schöner aussehen lassen. Um bei der Herstellung von Leiterplatten die Pads fester zu machen und Brüche zwischen den Pads und den Leitern zu vermeiden,wird bei der Entwicklung von Leiterplatten zwischen den Pads und den Leitern in der Regel ein Übergangsstreifen aus Kupferfolie eingefügt, dessen Form einem Tropfen ähnelt und der daher oft als Tropfen bezeichnet wird.

6.Inspektion und Überprüfung

Zunächst werden die Keepout-Schicht, die obere Schicht, die untere Schicht, der obere Siebdruck und der untere Siebdruck geprüft. Dann werden die elektrischen Regeln überprüft: Prüfung auf Durchgangslöcher (0 Durchgangslöcher sind nicht zulässig; die Breite der Grenzlinie beträgt 0,8), nicht verbundene Netzlisten, Mindestabstand (10 mil) und Kurzschlüsse (wobei jeder Parameter einzeln analysiert wird). Als Nächstes werden die Stromversorgungs- und Masseleitungen auf Störungen überprüft (Filterkondensatoren sollten sich in der Nähe des Chips befinden). Nach Fertigstellung des PCB Entwurfs wird die Netzliste erneut geladen, um zu prüfen, ob sie nicht verändert wurde und um sicherzustellen, dass die Platine ordnungsgemäß funktioniert. Abschließend wird die Verdrahtung der Kernbausteine überprüft, um die Genauigkeit sicherzustellen.

Kurz gesagt,pcb design ist der Kern der elektronischen Produktinnovation, kontinuierliche Optimierung des Designprozesses und die Anwendung von Technologie wird die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte erheblich verbessern und die Elektronikindustrie zu einem neuen Höhepunkt führen.