Leiterplatte Blog - Ausführliche Erläuterung von drei speziellen Verdrahtungsteilen und Inspektionsmethoden der Leiterplatte

Vor Erläuterung der Inspektionsarbeiten nach dem Leiterplatte Verkabelung abgeschlossen, Ich werde die speziellen Verdrahtungsfähigkeiten der drei Arten von Leiterplatten vorstellen. Das Routing des Leiterplattenlayouts wird aus drei Aspekten erklärt: rechtwinkliges Routing, Differential Routing, and serpentine routing:

1. Right-angle wiring (three aspects)
The influence of right-angle wiring on the signal is mainly reflected in three aspects: first, Die Ecke kann einer kapazitiven Last auf der Übertragungsleitung entsprechen, Verlangsamung der Anstiegszeit; zweite, die Impedanzkonstinuität verursacht Signalreflexion; dritter, Aus EMI wird der rechte Winkel erzeugt, zu HF-Designfeldern über 10GHz, Diese kleinen rechten Winkel können zum Fokus von Hochgeschwindigkeitsproblemen werden.

2. Differential traces ("equal length, gleiche Entfernung, reference plane")
What is a differential signal (Differential Signal) In Laien-Begriffen, Das Antriebsende sendet zwei Signale von gleichem Wert und entgegengesetzter Phase, und das empfangende Ende beurteilt den logischen Zustand "0" oder "1" durch Vergleich der Differenz zwischen den beiden Spannungen. Das Paar von Leitern, die das Differenzsignal tragen, wird als Differenzspur bezeichnet. Im Vergleich zu herkömmlichen Single-Ended Signalspuren, differential signals have obvious advantages in the following three

Aspect:
1. Starke Störfestigkeit, weil die Kopplung zwischen den beiden Differentialspuren sehr gut ist. Bei Störgeräuschen in der Außenwelt, Sie sind fast an die beiden Linien gleichzeitig gekoppelt, und das Empfangsende kümmert sich nur um den Unterschied zwischen den beiden Signalen. Daher, Das externe Gleichtaktrauschen kann vollständig unterbrochen werden.
2. Sie kann das EWI wirksam unterdrücken. Auf die gleiche Weise, weil die Polaritäten der beiden Signale gegensätzlich sind, die von ihnen ausgestrahlten elektromagnetischen Felder können sich gegenseitig aufheben. Je enger die Kupplung, je weniger elektromagnetische Energie an die Außenwelt abgegeben wird.
3. Positionierung des Zeitplans, weil die Schaltänderung des Differenzsignals am Schnittpunkt der beiden Signale liegt, Im Gegensatz zu gewöhnlichen Single-End-Signalen, die auf zwei Schwellenspannungen basieren, hoch und niedrig, so wird es weniger durch Prozess und Temperatur beeinflusst, und kann Zeitfehler reduzieren. Es ist auch besser geeignet für Schaltungen mit niedrigen Amplitudensignalen. The current popular LVDS (low voltage differential signaling) refers to this small-amplitude differential signaling technology.

3. Serpentine line (adjustment delay)
Serpentine line is a type of routing method often used in Layout. Sein Hauptzweck ist es, die Verzögerung anzupassen, um die Systemzeitentwurfsanforderungen zu erfüllen. The two key parameters are the parallel coupling length (Lp) and the coupling distance (S). Offensichtlich, wenn das Signal auf der Serpentinenspur übertragen wird, Kopplung zwischen parallelen Liniensegmenten, in Form von Differentialmodus. Klein, je größer die Lp, je größer der Kopplungsgrad. Es kann zur Verringerung der Übertragungsverzögerung führen und die Qualität des Signals aufgrund von Übersprechen erheblich verringern. Der Mechanismus kann sich auf die Analyse von Gleichtakt- und Differenzmodus-Übersprechen beziehen. Here are a few tips for Layout engineers when dealing with snakes:
1) Try to increase the distance (S) of parallel line segments, mindestens größer als 3H, H bezieht sich auf den Abstand von der Signalspur zur Referenzebene. In layman's terms, Es ist eine Route um eine große Kurve. Solange S groß genug ist, der gegenseitige Kopplungseffekt kann nahezu vollständig vermieden werden.
2) Reduce the coupling length Lp. Wenn sich die doppelte Lp-Verzögerung der Signalanstiegszeit nähert oder überschreitet, das erzeugte Übersprechen wird Sättigung erreichen.
3) The signal transmission delay caused by the serpentine line of the strip line or the buried microstrip line is smaller than that of the microstrip line. Theoretisch, Die Streifenlinie beeinflusst die Übertragungsrate aufgrund des Differenzmodus-Übersprechens nicht.
4) For high-speed and signal lines with strict timing requirements, versuchen Sie, keine Schlangenlinien zu nehmen, vor allem nicht auf kleinem Raum zu mäandern.
5) Serpentine traces with any angle can often be used, die Kopplung zwischen ihnen effektiv reduzieren kann.
6) In high-speed PCB-Design, Die Serpentinenleitung hat keine so genannte Filter- oder Anti-Interferenz-Fähigkeit, und es kann nur die Signalqualität verringern, so wird es nur für Timing Matching und keine anderen Zwecke verwendet.
7) Sometimes the spiral routing can be considered for winding. Die Simulation zeigt, dass der Effekt besser ist als die normale Serpentinenführung.

Allgemeines PCB-Design drawing inspection items
1) No circuit analysis; no circuit is divided into basic units in order to smooth the signal;
2) Does the circuit allow the use of short or isolated critical leads;
3) Where must be shielded, is it effectively shielded;
4) Make full use of the basic grid graphics without;
5) Whether the size of the printed circuit board is the size;
6) Whether to use the selected wire width and spacing as much as possible;
7) Whether the preferred pad size and hole size are used;
8) Whether the photographic plate and sketch are suitable;
9) Is there less jumper wire used; does the jumper wire pass through components and accessories;
10) Are the letters visible after assembly; are their sizes and models correct;
11) In order to prevent blistering, wurde die große Fläche der Kupferfolie geöffnet?
12) Are there tool positioning holes?

PCB electrical characteristics inspection items:
1) Has the influence of wire resistance, inductance and Kapazität been analyzed; especially the impact of the critical voltage drop to grounding;
2) Whether the spacing and shape of the wire accessories meet the insulation requirements;
3) Whether the insulation resistance value is controlled and specified at key points;
4) Whether the polarity is adequately identified;
5) Has the influence of wire spacing on leakage resistance and voltage been measured from a geometrical point of view?
6) Has the medium that changed the surface coating been identified?

PCB physical characteristics inspection items:
1) Whether all pads and their positions are suitable for final assembly;
2) Whether the assembled printed circuit board can meet the Schock and Vibration energy conditions;
3) What is the spacing of the specified standard components;
4) Are the components that are not firmly installed or the heavier components fixed?
5) Is the heat dissipation and cooling of the heating element correct? Or is it isolated from printed circuit boards and other thermal components;
6) Are the voltage dividers and other multi-lead components positioned correctly?
7) Is the arrangement and orientation of components easy to inspect;
8) Whether all possible interference on the printed circuit board and on the entire printed circuit board assembly has been eliminated;
9) Whether the size of the positioning hole is correct;
10) Whether the tolerance is complete and reasonable;
11) Control and sign off the physical properties of all coatings;
12) Whether the ratio of the diameter of the hole to the lead wire is within the acceptable range.

PCB mechanical design factors:
Although the printed circuit board uses mechanical methods to support components, Es kann nicht als struktureller Teil des gesamten Gerätes verwendet werden. Am Rand der Druckplatte, mindestens alle 5 Zoll für eine bestimmte Menge an Unterstützung. The factors that must be considered in the selection and design of printed circuit boards are as follows;
1) The structure of the printed circuit board - size and shape.
2) The type of mechanical accessories and plugs required.
3) The adaptability of the circuit to other circuits and environmental conditions.
4) Consider mounting the printed circuit board vertically or horizontally according to some factors such as heat and dust.
5) Some environmental factors that need special attention, wie Wärmeableitung, Belüftung, shock, vibration, Feuchtigkeit. Staub, Salznebel und Strahlung.
6) Degree of support.
7) Hold and fix.
8) Easy to take off.

PCB printed circuit board installation requirements:
It should be supported within at least 1 inch of the three edge edges of the printed circuit board. Nach praktischen Erfahrungen, Abstand der Stützpunkte von Leiterplatten mit einer Dicke von 0.031--0.062 Zoll sollte mindestens 4 Zoll sein; für Leiterplatten mit einer Dicke von mehr als 0.093 Zoll, Der Abstand der Stützpunkte sollte mindestens 5 Zoll betragen. Diese Maßnahme erhöht die Steifigkeit der Leiterplatte und zerstört mögliche Resonanzen der Leiterplatte. Eine bestimmte Leiterplatte berücksichtigt in der Regel folgende Faktoren, bevor sie sich für die verwendete Montagetechnik entscheidet.
1) The size and shape of the printed circuit board.
2) Number of input and output terminals.
3) Available equipment space.
4) The desired ease of loading and unloading.
5) The type of installation accessories.
6) The required heat dissipation.
7) Required shieldability.
8) The type of circuit and its relationship with other circuits.

Dial-out requirements for printed circuit boards:
1) No PCB area required to mount components.
2) The influence of plugging tools on the installation distance between two printed circuit boards.
3) The mounting holes and slots should be specially prepared in the design of the printed circuit board.
4) When the plug-in tool is to be used in the equipment, vor allem seine Größe sollte berücksichtigt werden.
5) A plug-in device is required, die üblicherweise mit Nieten an der Leiterplattenkomponente befestigt wird.
6) In the mounting frame of printed circuit boards, Sonderkonstruktionen wie Tragflansche sind erforderlich.
7) The adaptability of the plugging tools used to the size, Form und Dicke der Leiterplatte.
8) The cost involved in the use of plugging and unplugging tools includes both the price of the tool and the increased expenditure.
9) In order to tighten and use plug-in tools, Es ist erforderlich, bis zu einem gewissen Grad Zugang zum Inneren der Ausrüstung zu haben.

PCB Mechanical Considerations:
Substrate properties that have a significant impact on printed circuit assemblies are: water absorption, Wärmeausdehnungskoeffizient, thermische Eigenschaften, Biegefestigkeit, Schlagfestigkeit, Zugfestigkeit, Scherfestigkeit und Härte. Alle diese Eigenschaften beeinflussen sowohl die Funktionalität der Leiterplattenstruktur als auch die Produktivität der Leiterplattenstruktur. Für die meisten Anwendungen, the printed circuit board's dielectric backing is one of the following:
1) Phenolic impregnated paper.
2) Acrylic-polyester impregnated glass mat with random arrangement.
3) Epoxy impregnated paper.
4) Epoxy impregnated glass cloth.
Jedes Substrat kann flammhemmend oder brennbar sein. Die oben genannten 1, 2 und 3 können gestanzt werden. Das häufig verwendete Material für metallisierte Lochdruckplatinen ist Epoxidglasgewebe. Seine Dimensionsstabilität eignet sich für den Einsatz in Schaltkreisen mit hoher Dichte, und es kann das Auftreten von Rissen in metallisierten Löchern reduzieren. Ein Nachteil von Epoxidglastuchlaminat ist, dass es schwierig ist, im üblichen Dickenbereich von Leiterplatten zu stanzen, Aus diesem Grund werden in der Regel alle Löcher gebohrt und ein Kopierfräsen verwendet, um die Leiterplattenform zu formen.

PCB Electrical Considerations:
In DC or low-frequency AC applications, Die wichtigen elektrischen Eigenschaften von Isoliersubstraten sind: Isolationswiderstand, Antielektrische Isolierung und gedruckte Leiterwiderstand und Bruchfestigkeit. In Hochfrequenz- und Mikrowellenanwendungen, es ist: dielektrische Konstante, capacitance, und Dissipationsfaktoren. In allen Anwendungen, jedoch, die Stromtragfähigkeit der gedruckten Leiter ist wichtig.
Drahtmuster: Leiterplattenführungsweg und Positionierung, unter den Beschränkungen spezifizierter Verdrahtungsregeln, Gedruckte Drähte sollten einen kurzen Weg zwischen den Komponenten nehmen. Begrenze die Kopplung zwischen parallelen Drähten so weit wie möglich. Ein gutes Design erfordert eine kleine Anzahl von Verdrahtungsschichten, und erfordert auch einen breiten Draht und eine kleine Pad-Größe entsprechend der erforderlichen Verpackungsdichte. Scharfe und scharfe Ecken im Draht sollten vermieden werden, da abgerundete Ecken und glatte Innenecken einige elektrische und mechanische Probleme vermeiden können, die auftreten können.

PCB width and thickness:
Ampacity of etched copper conductors on rigid printed circuit boards. Für 1 oz und 2 oz Draht, allow for a 10% reduction of nominal value (based on load current), taking into account normal variations in etching method and copper foil thickness and temperature differences; for protected printed circuit board assembly Components (substrate thickness less than 0.032 Zoll, copper foil thickness more than 3 ounces) are reduced by 15%; for dip soldered printed circuit boards, eine 30% Ermäßigung ist zulässig.

Leiterplattenabstand: Der Abstand der Drähte muss bestimmt werden, um Spannungsbruch oder Lichtbögen zwischen benachbarten Drähten zu vermeiden. Spacing is variable and depends primarily on the following factors: 1) The peak voltage between adjacent conductors. 2) Atmospheric pressure (working height). 3) The coating used. 4) Capacitive coupling parameters. Kritische Impedanzkomponenten oder Hochfrequenzkomponenten werden in der Regel nahe beieinander platziert, um kritische Stufenverzögerungen zu reduzieren. Transformatoren und induktive Komponenten sollten isoliert werden, um eine Kopplung zu verhindern; Induktive Signaldrähte sollten orthogonal im rechten Winkel verlaufen; Bauteile, die elektrische Geräusche durch Magnetfeldbewegungen erzeugen, sollten isoliert oder starr montiert werden, um übermäßige Vibrationen zu vermeiden.

PCB Wire Pattern Check:
1) Whether the wire is short and straight without sacrificing function;
2) Whether the limitation of wire width is complied with;
3) There is no space between wires, zwischen Drähten und Montagelöchern, and between wires and pads that must be guaranteed;
4) Whether the parallel arrangement of all wires (including component leads) is relatively close is avoided;
5) Whether acute angles (90°C or less) are avoided in the wire pattern.

PCB Design Project Check Item List:
1) Check the rationality and correctness of the schematic diagram;
2) Check the correctness of the component packaging of the schematic diagram;
3) The distance of strong and weak electricity, the distance of isolation area;
4) Check the schematic diagram and PCB diagram correspondingly to prevent the loss of the network table;
5) Whether the package of the component is consistent with the actual product;
6) Whether the placement of components is appropriate:
7) Whether the components are easy to install and disassemble;
8) Check whether the temperature sensitive element is too close to the heating element;
9) Whether the distance and direction of the mutual inductance components are appropriate;
10) Whether the placement between the connectors is smooth;
11) Easy to plug and unplug;
12) Input and output;
13) Strong and weak electricity;
14) Whether digital simulation is interleaved;
15) Arrangement of windward and leeward elements;
16) Whether the directional element is wrongly flipped instead of rotated;
17) Whether the mounting holes of the component pins are suitable and whether it is easy to insert;
18) Check whether the empty foot of each component is normal and whether it is a leak;
19) Check whether there are vias in the upper and lower layers of the same network table, and the pads are connected through the holes to prevent disconnection and ensure the integrity of the line;
20) Check whether the upper and lower characters are placed correctly and reasonably, und legen Sie keine Komponenten, um die Zeichen zu bedecken, so as to facilitate the operation of welding or maintenance personnel;
21) The connection between the upper and lower layers of the very important line should not only be connected by the pads of the in-line components, but also by the vias;
22) The arrangement of the power supply and signal lines in the socket shall ensure the integrity and anti-interference of the signal;
23) Pay attention to the proper ratio of pads and solder holes;
24) Each plug should be placed on the edge of the Leiterplatte as much as possible and easy to operate;
25) Check whether the component label is consistent with the component, and the components are placed in the same direction as possible and placed neatly;
26) The power and ground wires should be as thick as possible without violating the design rules;
27) Under normal circumstances, die obere Schicht ist horizontal, die untere Ebene ist vertikal, and the chamfer is not less than 90 degrees;
28) Whether the size and distribution of the mounting holes on the PCB are appropriate, and minimize the bending stress of the PCB;
29) Pay attention to the height distribution of components on the PCB and the shape and size of the Leiterplatte um eine einfache Montage zu gewährleisten.