Progettazione PCB - Che cosa è la progettazione PCB?

Il circuito stampato si riferisce all'uso del software di automazione elettronica di progettazione (EDA) per progettare il circuito stampato e progettare il layout e il collegamento del circuito del circuito stampato (PCB). Il design PCB si riferisce principalmente alla progettazione del layout, che deve considerare il layout delle connessioni esterne. Vari fattori come layout ottimizzato dei componenti elettronici interni, layout ottimizzato dei collegamenti metallici e dei fori passanti, protezione elettromagnetica, dissipazione termica, ecc I circuiti stampati sono un componente importante dei prodotti elettronici, che possono collegare componenti elettronici e trasmettere segnali attraverso i fili.

Come progettare un PCB?

La progettazione richiede diverse impostazioni di punti in diverse fasi e grandi punti di griglia possono essere utilizzati per il layout del dispositivo durante la fase di layout; Per i dispositivi di grandi dimensioni come IC e connettori non di posizionamento, è possibile selezionare una precisione della griglia di 50-100 mil per il layout, mentre per i piccoli dispositivi passivi come resistenze, condensatori e induttori, è possibile utilizzare una precisione della griglia di 25 mil per il layout. L'accuratezza dei punti di griglia di grandi dimensioni è vantaggiosa per l'allineamento del dispositivo e l'estetica del layout.

1.Regole di layout PCB

1) In generale, tutti i componenti dovrebbero essere disposti sullo stesso lato del circuito stampato. Solo quando i componenti dello strato superiore sono troppo densi possono essere posizionati sullo strato inferiore alcuni dispositivi di generazione di calore altamente limitati e bassi, come resistenze del chip, condensatori del chip e IC del chip.

2) Sulla premessa di garantire le prestazioni elettriche, i componenti dovrebbero essere posizionati su una griglia e disposti parallelamente o perpendicolarmente l'uno all'altro, per essere puliti e belli. In generale, i componenti non possono sovrapporsi; La disposizione dei componenti dovrebbe essere compatta e i componenti dovrebbero essere distribuiti uniformemente e densamente distribuiti in tutto il layout.

3) La distanza minima tra i modelli adiacenti del cuscinetto di saldatura di diversi componenti sul circuito stampato dovrebbe essere almeno 1MM.

4) La distanza dal bordo del circuito stampato è generalmente non inferiore a 2 mm. La forma migliore del circuito stampato è rettangolare e il rapporto di aspetto è 3: 2 o 4: 3. Quando la dimensione del circuito stampato è superiore a 200 mm per 150 mm, deve essere considerata la resistenza meccanica che il circuito stampato può sopportare.

2.Competenze di layout PCB

Nel layout della progettazione PCB, è necessario analizzare le unità del circuito stampato e progettare il layout in base alle loro funzioni. Quando si stabiliscono tutti i componenti del circuito, devono essere seguiti i seguenti principi:

1) Disporre le posizioni di ogni unità di circuito funzionale secondo il flusso del circuito, rendendo il layout conveniente per il flusso del segnale e mantenendo il segnale nella stessa direzione il più possibile.

2) Layout intorno ai componenti principali di ogni unità funzionale come il centro. I componenti dovrebbero essere disposti in modo uniforme, integrale e compatto sul PCB, minimizzando e accorciando il più possibile i cavi e le connessioni tra ogni componente.

3) Per i circuiti che operano ad alte frequenze, si dovrebbero considerare i parametri di distribuzione tra i componenti. Generalmente, i circuiti dovrebbero essere disposti in parallelo con i componenti per quanto possibile, il che non è solo esteticamente piacevole, ma anche facile da assemblare e saldare, rendendo facile la produzione in serie.

3. Punti di progettazione PCB

Progettazione del layout

Nel PCB, i componenti speciali si riferiscono a componenti chiave nella parte ad alta frequenza, componenti centrali nel circuito, componenti facilmente disturbati, componenti ad alta tensione, componenti con alta generazione di calore e alcuni componenti eterosessuali. Le posizioni di questi componenti speciali devono essere attentamente analizzate e il layout del nastro dovrebbe soddisfare i requisiti delle funzioni del circuito e delle esigenze di produzione. Posizionamento improprio di essi può causare problemi di compatibilità del circuito e problemi di integrità del segnale, portando così al fallimento della progettazione del PCB.

Quando si progetta come posizionare componenti speciali, la prima considerazione è la dimensione del PCB. Kuaishou ha sottolineato che quando la dimensione del PCB è troppo grande, la linea di stampa è lunga, l'impedenza aumenta, la capacità anti-essiccazione diminuisce e il costo aumenta anche; Quando è troppo piccolo, la dissipazione del calore è scarsa e le linee adiacenti sono facilmente disturbate. Dopo aver determinato la dimensione del PCB, determinare la posizione quadrata dei componenti speciali. Infine, disporre tutti i componenti del circuito in base alle unità funzionali.

La posizione dei componenti speciali dovrebbe generalmente seguire i seguenti principi quando si stabilisce:

1) Cercare di abbreviare il più possibile la connessione tra componenti ad alta frequenza e cercare di ridurre i loro parametri di distribuzione e le interferenze elettromagnetiche tra loro. I componenti suscettibili di interferenze non dovrebbero essere troppo vicini l'uno all'altro e l'ingresso e l'uscita dovrebbero essere tenuti il più lontano possibile.

2) Alcuni componenti o fili possono avere differenze di potenziale elevate e la loro distanza dovrebbe essere aumentata per evitare cortocircuiti accidentali causati dalla scarica. I componenti ad alta tensione dovrebbero essere tenuti fuori dalla portata il più possibile.

3) I componenti che pesano oltre 15G possono essere fissati con le staffe e quindi saldati. Tali componenti pesanti e caldi non dovrebbero essere posizionati sul circuito stampato, ma sulla piastra inferiore della scatola principale e dovrebbero essere considerati i problemi di dissipazione del calore. I componenti termosensibili devono essere tenuti lontani dai componenti riscaldanti.

4) Per la disposizione dei componenti regolabili come un potenziometro, bobina di induttanza regolabile, condensatore variabile, microinterruttore, ecc., dovrebbero essere considerati i requisiti strutturali dell'intera scheda. Alcuni interruttori spesso utilizzati dovrebbero essere collocati in luoghi facilmente accessibili alle mani se la struttura lo consente. Il layout dei componenti deve essere bilanciato, con densità appropriata e non deve essere top-heavy.

Ordine di collocamento

1) Posizionare i componenti che corrispondono strettamente alla struttura, come prese di corrente, indicatori luminosi, interruttori, connettori, ecc.

2) Posizionare componenti speciali quali componenti di grandi dimensioni, componenti pesanti, componenti di riscaldamento, trasformatori, IC, ecc.

3) Posizionare piccoli componenti.

Controllo layout

1) La dimensione del circuito stampato corrisponde alle dimensioni di lavorazione richieste dal disegno?

2) Il layout dei componenti è equilibrato, ordinato e completamente disposto?

3) Se ci sono conflitti a tutti i livelli. I componenti, le cornici e i livelli che richiedono la serigrafia sono ragionevoli?

4) I componenti comunemente usati sono convenienti da usare? Come interruttori, schede plug-in inserite nelle apparecchiature, componenti che devono essere sostituiti frequentemente, ecc.

5) La distanza tra componenti sensibili termicamente e componenti riscaldanti è ragionevole?

6) La dissipazione del calore è buona?

7) Il problema dell'interferenza della linea deve essere considerato?

Problemi comuni nella progettazione di PCB

1. Discorrispondenza delle dimensioni

Un problema comune è il disallineamento delle dimensioni,che è particolarmente importante nella progettazione PCB perché si riferisce alla connessione del PCB ad altri componenti. Se la dimensione è imprecisa, può portare a difficoltà di saldatura, guasti di connessione e altre situazioni, che influenzeranno seriamente le prestazioni e l'affidabilità del PCB.

2.Problemi relativi alle specifiche di progettazione

Il design non soddisfa le specifiche elettriche o meccaniche è anche un problema comune. I progettisti devono assicurarsi che tutti gli elementi di progettazione (come pad, aperture, larghezza di allineamento e spaziatura) siano in linea con gli standard IPC per evitare ulteriori problemi di connessione e prestazioni elettriche.

3. Problemi di integrità del segnale e dell'alimentazione

I problemi di integrità del segnale e dell'alimentazione spesso si verificano in modo intermittente e sono difficili da riconoscere. L'approccio migliore è trovare la causa principale del problema e affrontarlo durante il processo di progettazione, piuttosto che cercare di risolverlo in una fase successiva, che può portare a ritardi di produzione.

4.Connessioni indesiderate e errori di progettazione dei livelli

Le connessioni non necessarie su alcuni livelli grafici possono causare malintesi, soprattutto quando si progettano schede multistrato. A volte una scheda originariamente progettata per quattro strati è erroneamente progettata per cinque o più strati, causando errori di progettazione.

5.Hole e Pad Problemi

Una selezione errata degli attributi dei fori nel design, come la scelta di fori sepolti ciechi invece di fori passanti, che porterà all'incapacità di generare il file del trapano e, nel peggiore dei casi, perderà la perforazione dei fori, che influenzerà il processo di produzione del PCB. Inoltre, i cuscinetti SMD mal progettati sui fori possono anche causare problemi di connessione scadenti.

6.Problemi di selezione dei materiali

La selezione di materiali inappropriati è anche un problema comune nella progettazione, che può portare a prestazioni meccaniche ed elettriche scadenti. Assicurarsi che la selezione del materiale sia appropriata per soddisfare i requisiti di progettazione specifici è un passo importante per garantire la qualità del PCB.

7. Controllo di progettazione e cablaggio

Le differenze comparative tra progettazione e cablaggio sono uno dei fattori che causano errori importanti nella fase finale della progettazione PCB. Pertanto, sono necessari controlli ripetuti delle dimensioni del dispositivo, della qualità del foro sopra, delle dimensioni del pad, ecc. Ciò può ridurre notevolmente i potenziali errori e migliorare l'affidabilità del prodotto finale.

La progettazione PCB è la base per collegare componenti elettronici ed è la chiave per raggiungere le funzioni del sistema elettronico. Se il design del PCB non è ragionevole, la funzionalità dell'intero sistema elettronico sarà influenzata. Può anche aiutarci a controllare meglio i parametri dei componenti elettronici, come alimentazione, segnale e alimentazione elettrica. Può anche aiutarci a controllare meglio la qualità dei prodotti elettronici, migliorando così l'affidabilità e la sicurezza del prodotto.