Thông tin PCB - Nguyên tắc thiết kế bảng mạch PCB

Bảng mạch PCB một mặt được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như radio, máy ghi âm, TV và bảng điều khiển trò chơi điện tử. Chi phí sản xuất của nó là trong số tất cả các loại bảng in. Bảng mạch in một mặt cũng có thể được sử dụng trong các sản phẩm điện tử công nghiệp. Chủ yếu theo độ phức tạp và mật độ của mạch và yêu cầu lắp ráp của toàn bộ máy, nên sử dụng bảng mạch in một mặt khi tất cả các kết nối có thể được hoàn thành với một mặt.

1. Trong trường hợp không thể hoàn thành tất cả các liên kết của mạch với bảng mạch in một mặt, thì việc thiết kế bảng mạch in hai mặt phải được xem xét.
Hầu hết các bảng mạch in hai mặt sử dụng các lỗ được mạ kim loại để đạt được kết nối thông qua các dây dẫn ở cả hai mặt. Trong một số trường hợp, bảng mạch in hai mặt có lỗ không kim loại cũng có thể được sử dụng. Kết nối xuyên suốt của nó chủ yếu phụ thuộc vào các lỗ chèn. thành phần dẫn đến đạt được.
Cân nhắc thiết kế bảng mạch in nhiều lớp khi:
1) Không thể hoàn thành kết nối đầy đủ của mạch với bảng mạch in hai mặt và cần phải thêm nhiều dây nhảy hơn.
2) Trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ được yêu cầu.
3) Có mạch tốc độ cao. Do các dây kết nối ngắn của bảng mạch in nhiều lớp, sự suy giảm của tín hiệu xung tốc độ cao bị giảm; lớp nền của bảng mạch in nhiều lớp có thể cung cấp hiệu quả che chắn tốt cho lớp tín hiệu tốc độ cao; kết nối giữa lớp đất và lớp nguồn Điện dung phân bố tần số cao giữa chúng có tác dụng tách nguồn tốt.
4) Độ tin cậy cao được yêu cầu. Một số cụm bảng mạch in hai mặt có thể được kết hợp thành một cụm bảng nhiều lớp, dẫn đến cải thiện độ tin cậy của toàn bộ sản phẩm điện tử.
5) Đơn giản hóa bố cục bảng mạch in và thiết kế bản đồ nền chụp ảnh. Một số bố cục bảng mạch in hai mặt rất phức tạp do liên kết phức tạp. Sau khi sử dụng bảng mạch in nhiều lớp, nguồn cấp hoặc dây nối đất có thể được tách ra khỏi dây tín hiệu. Lớp được đặt trên cùng một lớp với mặt phẳng nền.
Để đáp ứng nhu cầu lắp ráp một số thiết bị điện tử đặc biệt, giảm trọng lượng và cải thiện mật độ lắp ráp, đôi khi người ta phải sử dụng mạch in mềm hoặc mạch in cứng-dẻo. Các mạch in linh hoạt cũng có thể được sử dụng làm cáp kết nối, tiết kiệm thời gian hàn các dây riêng lẻ và loại bỏ lỗi lắp ráp. Đối với các thành phần điện tử chuyển động, các mạch in linh hoạt cũng có thể được sử dụng. Khi các dây dẫn của bảng mạch in phải chịu dòng điện lớn hoặc công suất tiêu thụ của toàn bộ bảng in rất lớn dẫn đến vượt quá nhiệt độ hoạt động cho phép thì cần thiết kế bảng mạch in có lõi kim loại hoặc một bề mặt tản nhiệt. Khi sử dụng bảng mạch in để làm công tắc xoay hoặc đĩa mã hóa tiếp xúc, mạch in phẳng nên được thiết kế.

2. Hệ thống mạng tọa độ
Khi thiết kế bảng mạch in, một hệ thống mạng phối hợp được sử dụng phổ biến. Các dây dẫn của các thành phần được đưa vào các lỗ lắp ráp nằm ở các giao điểm lưới. Theo lưới được chỉ định, các hệ thống thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD), máy vẽ quang tự động, thiết bị khoan điều khiển số, hệ thống kiểm tra có sự hỗ trợ của máy tính (CAT) và thiết bị chèn thành phần tự động đều có thể dễ dàng biên dịch hoặc tự động tạo các chương trình điều khiển. Đối với việc bố trí thủ công bản phác thảo bảng mạch in và sản xuất bản đồ nền ảnh, việc sử dụng hệ thống lưới tọa độ cũng thuận tiện cho việc tính toán và vận hành. Theo tiêu chuẩn quốc gia "Hệ thống lưới mạch in" GB1360-1998, khoảng cách lưới của lưới cơ bản là 2,5mm. Nếu cần, các lưới phụ có thể được đặt và khoảng cách lưới là 1, 2 (tức là 1,25mm) của lưới cơ bản. ) hoặc 1/4 (tức là 0,625mm). Đối với bảng mạch in cho mạch tích hợp có khoảng cách tâm giữa các dây dẫn liền kề là 2,54mm, có thể sử dụng lưới cơ bản 2,54mm. Hệ thống lưới cơ sở 2,54mm cũng có hai lưới phụ với khoảng cách 1,27mm và 0,635mm.

3. Tỷ lệ phóng to thiết kế
Theo yêu cầu về độ chính xác kích thước của bảng mạch in, bản đồ nền ảnh được thực hiện theo tỷ lệ 1: 1 hoặc 2: 1 hoặc thậm chí 4: 1. Bản phác thảo bố cục của bảng mạch in cũng được vẽ theo tỷ lệ tương tự. Điều này ngăn cản việc vẽ lại bản phác thảo bố cục phóng to khi tạo bản đồ nền nhiếp ảnh và cũng giúp kiểm tra bản đồ nền ảnh dễ dàng hơn. Tỷ lệ phóng đại thường được sử dụng cho các bản phác thảo bố cục hoặc bản đồ nền nhiếp ảnh là 2: 1. Theo tỷ lệ này, độ chính xác của dây tương đối cao và thao tác tương đối thuận tiện. Tỷ lệ phóng đại 4: 1 chỉ được sử dụng khi độ chính xác của bảng in đặc biệt cao hoặc khi sử dụng công cụ kỹ thuật số để nhập và biên dịch chương trình mẫu dẫn điện có độ chính xác cao. Bản phác thảo bố cục thiết kế tỷ lệ 1: 1 chỉ phù hợp với nguồn điện và mặt bằng của bảng mạch in hai mặt tương đối đơn giản hoặc bảng mạch in nhiều lớp.

4. Điều kiện sản xuất mạch in
Thiết kế bảng mạch in cần phải tính đến và nắm rõ các điều kiện sản xuất. Ví dụ: phương pháp chế tạo tấm ảnh (phương pháp giảm ảnh, phương pháp vẽ ánh sáng, phương pháp ánh xạ 1: 1), kích thước của hình ảnh cơ sở được phép của máy chụp ảnh, kích thước và kích thước của bảng mạch in được xử lý bởi từng thiết bị, lỗ khoan của máy khoan Độ chính xác, yêu cầu về khoảng trống, công nghệ in mẫu dây tốt và độ chính xác khắc.
5. Tiêu chuẩn hóa
Kết quả của tiêu chuẩn hóa là đơn giản hóa quy trình sản xuất bảng mạch in, rút ngắn chu kỳ sản xuất, giảm chi phí, đáp ứng các yêu cầu kiểm soát chất lượng của bảng mạch in. Vì vậy, các nhà thiết kế phải áp dụng và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn này. Các tiêu chuẩn áp dụng bao gồm Tiêu chuẩn Quốc gia (GB), Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC TC52), Thông số kỹ thuật quân sự Hoa Kỳ (MIL), Tiêu chuẩn Anh (BS), Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản (JIS) và Hiệp hội Mạch in Nhật Bản (JPCA) và các tiêu chuẩn liên quan khác.

6. Hồ sơ thiết kế
1) Sơ đồ mạch (sơ đồ điện)
Ngoài việc sử dụng phương pháp thông thường để thể hiện mối quan hệ kết nối của mạch, sơ đồ mạch cũng cần đánh dấu một số bộ phận đặc biệt theo yêu cầu thiết kế của bảng in. Ví dụ: mối quan hệ giữa đầu vào, đầu ra và các đầu nối của bảng in, độ dài của các đường tín hiệu chính, các dây dẫn được bảo vệ bởi dây nối đất, các dây dẫn có chiều rộng đặc biệt, các thiết bị tạo ra nhiễu điện từ, các thành phần tạo ra rất nhiều nhiệt, và các thiết bị phần tử nhiệt.
2) Bảng thành phần
Danh sách linh kiện bao gồm tất cả điện trở, tụ điện, bóng bán dẫn, điốt, mạch tích hợp, máy biến áp, cuộn cảm, tản nhiệt và các bộ phận kim loại trong sơ đồ mạch. Trong bảng linh kiện, số tương ứng với sơ đồ mạch điện, thông số kỹ thuật của linh kiện, yêu cầu phù hợp của các bộ phận kim loại, kích thước cơ học, v.v. cần được chỉ ra. Nếu cần, các thành phần thực tế của các thành phần nên được sử dụng để tham khảo.
3) Bảng đấu dây thành phần
Bảng này thường được sử dụng trong định tuyến tự động CAD và nó chỉ thể hiện mối quan hệ kết nối giữa các thành phần khác nhau.
4) Bản vẽ gia công
Bản vẽ gia công là tài liệu quan trọng để gia công mạch in. Bản vẽ gia công bao gồm các phần sau:
một. Kích thước tổng thể của bảng mạch in và độ lệch của chúng, bao gồm kích thước và độ lệch của phần phích cắm được in, kích thước của các lỗ lắp cơ học, kích thước và độ lệch của chúng so với dữ liệu tham chiếu.
b. Tên, ký hiệu, độ dày và độ dày của lá đồng của lớp mạ đồng được sử dụng. Đôi khi người ta chú trọng nhiều hơn đến độ dày của lớp nền cách điện giữa các lá đồng.
c. Các yêu cầu kỹ thuật của lớp phủ bề mặt, ví dụ, độ dày của lớp phủ thiếc-chì, tỷ lệ thiếc-chì, độ dày của lớp mạ niken hoặc vàng.
d. Các yêu cầu về lớp phủ bề mặt, ví dụ, lớp phủ chống hàn, lớp phủ mặt nạ hàn.
e. Bản vẽ lắp và bảng linh kiện đều là những tài liệu cần thiết cho quá trình lắp ráp mạch điện của bảng mạch PCB.