Công nghệ PCBA - Sáu nguyên tắc cơ bản của thiết kế SMB

Thiết kế SMB

1. Bố trí thành phần

Bố trí là theo yêu cầu của sơ đồ điện và kích thước của các thành phần, các thành phần được sắp xếp đều và gọn gàng trên PCB và có thể đáp ứng các yêu cầu về tính chất cơ học và điện của toàn bộ máy. Cho dù bố trí hợp lý không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của các thành phần PCB và toàn bộ máy, mà còn ảnh hưởng đến PCB và các thành phần của nó xử lý và bảo trì khó khăn, vì vậy khi bố trí cố gắng làm như sau:

Các thành phần được phân phối đồng đều, các thành phần của cùng một mạch đơn vị nên được sắp xếp tương đối tập trung, thuận tiện cho việc gỡ lỗi và bảo trì;

Các bộ phận có kết nối với nhau phải được bố trí tương đối gần nhau để tăng mật độ dây và đảm bảo khoảng cách dây ngắn nhất;

Các bộ phận nhạy cảm với nhiệt nên tránh xa các bộ phận tạo ra nhiều nhiệt;

Các thành phần có thể gây nhiễu điện từ với nhau nên được che chắn hoặc cách ly.

2. Quy tắc dây điện

Hệ thống dây điện là việc sắp xếp các dây in dựa trên sơ đồ điện, bảng dây và chiều rộng và khoảng cách dây cần thiết. Hệ thống dây điện thường phải tuân thủ các quy tắc sau:

Dưới tiền đề của việc đáp ứng các yêu cầu sử dụng, hệ thống dây có thể đơn giản và không phức tạp, thứ tự của phương pháp dây là một lớp, hai lớp và nhiều lớp.

Hệ thống dây điện giữa hai bảng kết nối phải càng ngắn càng tốt và tín hiệu nhạy cảm và tín hiệu nhỏ nên được ưu tiên để giảm độ trễ và nhiễu của tín hiệu nhỏ. Lá chắn dây mặt đất nên được đặt bên cạnh đường đầu vào của mạch analog; Hệ thống dây điện của cùng một lớp phải được phân phối đều; Khu vực dẫn điện trên mỗi lớp phải tương đối cân bằng để ngăn chặn sự cong vênh của bảng.

Khi thay đổi hướng của đường tín hiệu, nó phải nghiêng hoặc mịn và bán kính cong phải lớn hơn để tránh tập trung điện trường, phản xạ tín hiệu và trở kháng bổ sung.

Hệ thống dây điện của mạch kỹ thuật số và mạch analog nên được tách ra để tránh can thiệp lẫn nhau. Nếu ở cùng một lớp, hệ thống nối đất của hai mạch và dây dẫn của hệ thống cung cấp điện phải được đặt riêng và dây tín hiệu ở các tần số khác nhau phải được đặt riêng bằng cách đặt dây nối đất. Để tránh Crosstalk Để thuận tiện cho việc kiểm tra, các điểm phá vỡ và kiểm tra cần thiết nên được thiết lập trong thiết kế.

Khi các thành phần mạch được nối đất và kết nối với nguồn điện, dấu vết phải càng ngắn và càng gần càng tốt để giảm điện trở bên trong.

Các dấu vết trên và dưới phải vuông góc với nhau để giảm khớp nối, và các dấu vết trên và dưới không được căn chỉnh hoặc song song.

Nhiều dòng I/O của mạch tốc độ cao phải có chiều dài bằng nhau với các dòng IO của mạch như bộ khuếch đại vi sai và bộ khuếch đại cân bằng để tránh độ trễ hoặc dịch pha không cần thiết.

Khi miếng đệm được kết nối với khu vực dẫn điện lớn hơn, nên sử dụng dây mỏng có chiều dài không nhỏ hơn 0,5mm để cách nhiệt và chiều rộng của dây mỏng không nhỏ hơn 0,13mm.

Các dây gần cạnh của tấm nên được đặt cách cạnh của tấm in hơn 5 mm và các dây nối đất đáng tin cậy gần cạnh tấm khi cần thiết. Nếu đường ray được chèn vào trong quá trình gia công của bảng mạch in, khoảng cách giữa dây và cạnh của bảng phải ít nhất lớn hơn chiều sâu của rãnh dẫn.

Các dây điện và dây nối đất thông thường trên bảng điều khiển kép phải càng gần cạnh của bảng càng tốt và được phân phối trên bề mặt của bảng. Các tấm nhiều lớp có thể thiết lập các lớp điện và hình thành trên các lớp bên trong và kết nối với dây điện và dây nối đất ở mỗi lớp thông qua các lỗ kim loại. Lực kết dính giữa các lớp tấm nhiều lớp.

3. Chiều rộng dây

Chiều rộng của dây in được xác định bởi dòng tải của dây, sự gia tăng nhiệt độ cho phép và độ bám dính của lá đồng. Nói chung, chiều rộng dây của tấm in không nhỏ hơn 0,2mm và độ dày lớn hơn 18μm. Dây càng mỏng, việc xử lý càng khó khăn. Do đó, dây rộng hơn nên được chọn đúng cách khi không gian dây cho phép. Các nguyên tắc thiết kế tổng thể như sau:

Độ dày của các đường tín hiệu phải giống nhau, điều này có lợi cho việc khớp trở kháng. Nói chung, chiều rộng dòng được khuyến nghị là 0,2~0,3 mm (812 triệu). Đối với dây điện mặt đất, diện tích dây càng lớn, càng có thể giảm nhiễu. Tốt nhất là che chắn tín hiệu tần số cao bằng dây đất, như vậy có thể cải thiện hiệu quả truyền tải.

Trong mạch tốc độ cao và mạch vi sóng, trở kháng đặc trưng của đường truyền là cụ thể. Tại thời điểm này, chiều rộng và độ dày của dây dẫn phải đáp ứng các yêu cầu của trở kháng đặc trưng.

Mật độ công suất cũng nên được xem xét khi thiết kế mạch công suất cao. Tại thời điểm này, cần xem xét chiều rộng đường dây, độ dày và hiệu suất cách nhiệt giữa các đường dây. Nếu nó là một dây dẫn bên trong, mật độ hiện tại cho phép là khoảng một nửa so với mật độ hiện tại của dây dẫn bên ngoài.

4. Khoảng cách dòng in

Điện trở cách điện giữa các dây dẫn trên bề mặt tấm in được xác định bởi khoảng cách của dây dẫn, chiều dài của các phần song song của dây dẫn liền kề và phương tiện cách điện, bao gồm cả chất nền và không khí. Khoảng cách giữa các dây nên được tăng lên một cách thích hợp khi không gian dây cho phép.

5. Lựa chọn các thành phần

Việc lựa chọn các thành phần nên xem xét đầy đủ diện tích thực tế của bảng PCB và sử dụng các thành phần truyền thống bất cứ khi nào có thể. Đừng mù quáng theo đuổi các thành phần nhỏ để không làm tăng chi phí. Thiết bị IC nên chú ý đến hình dạng pin và khoảng cách pin. QFP với khoảng cách pin nhỏ hơn 0,5mm nên được xem xét cẩn thận. Tốt nhất là chọn trực tiếp các thiết bị đóng gói BGA. Ngoài ra, cần xem xét hình thức đóng gói của các thành phần, kích thước điện cực đầu cuối, khả năng hàn, độ tin cậy của thiết bị, dung sai nhiệt độ (nếu nó có thể đáp ứng nhu cầu hàn không chì).

Một khi bạn đã chọn một thành phần, bạn phải thiết lập một cơ sở dữ liệu thành phần bao gồm các thông tin liên quan như kích thước cài đặt, kích thước pin và nhà sản xuất.

6. Lựa chọn chất nền PCB

Chất nền phải được lựa chọn theo điều kiện sử dụng PCB và yêu cầu về tính chất cơ điện; Số lượng bề mặt mạ đồng của chất nền (một mặt, hai mặt hoặc nhiều lớp) phải được xác định theo cấu trúc của bảng in; Theo kích thước của bảng in, một đơn vị diện tích mang chất lượng của các thành phần và xác định độ dày của chất nền. Chi phí của các loại vật liệu khác nhau rất khác nhau. Các yếu tố sau đây cần được xem xét khi lựa chọn chất nền PCB

Yêu cầu về hiệu suất điện;

Các yếu tố như Tg, CTE, độ phẳng và khả năng kim loại hóa lỗ;

Yếu tố giá cả.