La guida definitiva alla progettazione del layout PCB

La progettazione del layout PCB è un passaggio chiave nella produzione di circuiti stampati. Un layout PCB ragionevole è favorevole al controllo dei costi di produzione e garantisce un'elevata affidabilità. Anzi, un layout PCB irragionevole non può soddisfare la producibilità, rendendo la funzione PCB limitata o addirittura causando una serie di problemi, come i guasti del circuito, che aumentano i costi di produzione e ritardano i tempi di produzione. Al giorno d'oggi, le persone hanno requisiti sempre più elevati per i dispositivi elettronici, e i PCB utilizzati sono sempre più complessi e compatti. Un piccolo PCB deve svolgere più funzioni, che indubbiamente porta maggiori sfide alla progettazione del layout PCB. E ci sono una serie di aspetti da considerare nella progettazione del layout PCB. In questo articolo, abbiamo spiegato il processo di progettazione del layout PCB, elencato gli aspetti più critici che dovrebbero essere considerati durante la progettazione, così come alcuni problemi comuni da evitare. Continua a leggere.

Quali sono i passaggi per la progettazione del layout PCB?

Realizzazione di un circuito stampato funzionale (PCB) richiede un'attenta pianificazione ed esecuzione in molte fasi. È uno sforzo di collaborazione tra ingegneri elettrici, ingegneri meccanici, Progettisti di PCB, garantire che i processi di progettazione PCB. Ecco uno sguardo più approfondito al processo di progettazione PCB end-to-end:

1. Sviluppare il diagramma schematico.

Lo schema cattura concettualmente il circuito elettronico, mappatura Componenti PCB come resistori, condensatori, circuiti integrati e loro interconnessioni indipendentemente dalla disposizione fisica. Il software di acquisizione dello schema viene utilizzato per digitalizzare lo schema per la progettazione PCB.

2. Seleziona la pila del tabellone.

Questo si riferisce alla stratificazione e alla composizione del PCB stesso. Fattori come il numero di strati, materiali dielettrici, lo spessore del rame e la larghezza della traccia influiscono su parametri come l'impedenza, che influisce sull'integrità del segnale. Lo stackup deve essere compatibile con le esigenze prestazionali del circuito.

3. Delineare le regole di progettazione e i requisiti di produzione.

Fabbricazione PCB ha standard rigorosi stabiliti da organizzazioni come IPC. Questi coprono la spaziatura minima della traccia, dimensione del buco, sovrapposizione di maschere e altro ancora. Avere un partner PCB esperto in queste specifiche aiuta a evitare errori o schede difettose.

4. Disporre componenti e impronte.

Con lo schema come guida, Il layout del PCB inizia posizionando le impronte dei componenti e assegnando designatori di riferimento. Le linee guida per il posizionamento aiutano a ridurre al minimo il rumore elettrico e le interferenze. Le schede tecniche dei componenti forniscono i dettagli necessari per il posizionamento e l'orientamento.

5. Includere fori per via e perni.

I Via forniscono interconnessioni verticali tra i livelli. Molti circuiti flessibili a doppia faccia richiedono fori passanti placcati. Le dimensioni e le posizioni dei fori sono specificate.

6. Collegare le tracce per i conduttori.

Le tracce sono le linee di rame che formano i percorsi conduttivi tra i diversi componenti secondo il layout schematico. Gli strumenti di routing automatico aiutano in questo, ma spesso è necessario il routing manuale.

7. Integrare i testpoint, etichette e contrassegni.

I testpoint facilitano il test e la risoluzione dei problemi. Identificatori, contrassegni di polarità, vengono aggiunti i numeri di versione e altre informazioni di testo, solitamente mediante serigrafia o incisione.

8. Verifica le regole di progettazione e genera file di produzione.

Il layout della scheda completata viene sottoposto a controlli finali per eventuali violazioni delle regole di progettazione. Quindi vengono generati i file di fabbricazione e di assemblaggio, contenente tutti i dati necessari per la produzione del PCB.

Con il design completamente definito, il PCB avanza alla fase di fabbricazione, dove il progetto elettronico viene trasformato in una scheda fisica pronta per essere popolata con componenti. L’intero processo richiede una stretta collaborazione tra molte discipline.

Considerazioni chiave sulla progettazione del layout PCB

1. La dimensione&Forma di Bare Board

La prima cosa da considerare nella progettazione del layout PCB è la dimensione, forma, e numero di strati del cartone nudo. La dimensione della scheda nuda è spesso determinata dalla dimensione del prodotto elettronico finale, e la dimensione dell'area determina se tutti i componenti elettronici richiesti possono essere posizionati. Se non c'è abbastanza spazio, potresti prendere in considerazione l'utilizzo di un multistrato o Progettazione dell'HDI. Quindi, è fondamentale stimare le dimensioni della scheda prima di iniziare il progetto. Il secondo è la forma del PCB. Nella maggior parte dei casi, sono rettangolari, ma ci sono anche alcuni prodotti che richiedono l'utilizzo di PCB di forma irregolare, che hanno anche un grande impatto sul posizionamento dei componenti. L'ultimo è il numero di strati del PCB. Da una parte, un PCB multistrato può permetterci di realizzare progetti più complessi e offrire funzioni più ricche, ma l'aggiunta di un altro strato aumenterà il costo di produzione, quindi deve essere determinato all'inizio del progetto. strati specifici.

2. Processo di produzione

Il processo di produzione per la produzione del PCB è un'altra considerazione importante. Diversi metodi di produzione comportano diversi vincoli di progettazione, compreso il metodo di assemblaggio PCB, che deve anche essere considerato. Diverse tecnologie di assemblaggio come SMT e THT richiederà di progettare il PCB in modi diversi. La cosa più critica è confermare con il produttore che è in grado di produrre il PCB di cui hai bisogno e che ha le capacità e le competenze necessarie per implementare il tuo progetto.

3. Materiali e Componenti

In fase di progettazione, è necessario considerare i materiali utilizzati e se i componenti sono ancora in circolazione sul mercato. Alcune parti sono difficili da trovare che richiedono tempo e denaro. Si consiglia di utilizzare alcuni componenti più comuni per la sostituzione. Perciò, il progettista di PCB deve essere esperto e ben informato sull'intero settore dell'assemblaggio di PCB. MOKO ha un team professionale di progettazione PCB e approvvigionamento di componenti. La nostra conoscenza professionale e la completa catena di approvvigionamento ci consentono di selezionare i materiali e i componenti più adatti per i clienti’ progetti, e fornire il design PCB più affidabile entro il budget del cliente. Inoltre, puoi consultare il nostro altro blog per avere maggiori informazioni sui materiali PCB: https://www.mokotechnology.com/pcb-material/

4. Posizionamento dei componenti

La progettazione del PCB deve considerare l'ordine di posizionamento dei componenti. L'organizzazione corretta delle posizioni dei componenti può ridurre le fasi di assemblaggio richieste, migliorare l'efficienza e ridurre i costi. Il nostro ordine di posizionamento consigliato è connettori, circuiti di potenza, circuiti di precisione, circuiti critici, e infine il resto dei componenti. Inoltre, dovremmo anche notare che un'eccessiva dissipazione del calore dal PCB può degradare le prestazioni. Quando si progetta il layout del PCB, considerare quali componenti dissiperanno più calore, tenere i componenti critici lontano dai componenti ad alto calore, e quindi prendere in considerazione l'aggiunta di dissipatori di calore e ventole di raffreddamento per abbassare la temperatura dei componenti. Se ci sono più componenti che generano calore, questi componenti devono essere distribuiti in luoghi diversi, e non possono essere concentrati in un unico luogo. D'altra parte, è necessario considerare anche la direzione di posizionamento dei componenti. Generalmente, si consiglia di posizionare componenti simili nella stessa direzione, che favorisce il miglioramento dell'efficienza della saldatura e la riduzione degli errori. Va notato che le parti non devono essere posizionate sul lato saldato del PCB, ma dovrebbe essere posizionato dietro le parti placcate a foro passante.

5. Potenza e piani di massa

I piani di potenza e di massa dovrebbero essere sempre mantenuti all'interno della tavola e dovrebbero essere centrati e simmetrici, che è una linea guida di base per la progettazione del layout PCB. Perché questo design può impedire la flessione del circuito che fa spostare i componenti dalla loro posizione originale. Un posizionamento ragionevole della messa a terra dell'alimentazione e della messa a terra di controllo può ridurre l'interferenza dell'alta tensione nel circuito. Dobbiamo separare il più possibile i piani di massa di ogni stadio di potenza, e se inevitabile, assicurarsi almeno che si trovino alla fine del percorso di approvvigionamento.

6. Integrità del segnale e problemi RF

La qualità del design del layout PCB determina anche l'integrità del segnale del circuito stampato e se sarà soggetto a interferenze elettromagnetiche e altri problemi. Per evitare problemi di segnale, design per evitare di correre binari paralleli tra loro, poiché le tracce parallele avranno più diafonia e causeranno vari problemi. E se i binari devono incrociarsi, dovrebbero essere incrociati ad angolo retto, che riduce la capacità e l'induttanza reciproca tra le linee. Anche, se non sono richiesti componenti con maggiore generazione elettromagnetica, si consiglia di utilizzare componenti semiconduttori che producono basse radiazioni elettromagnetiche, che aiuta anche con l'integrità del segnale.

Errori comuni da evitare nella progettazione del layout PCB

1. Ignorando la cooperazione con i produttori

È un malinteso comune che molti ingegneri pensino che sia giusto consegnare i file di progettazione al produttore prima di iniziare la produzione. Infatti, è meglio condividerlo con il produttore quando viene progettata la prima bozza del layout PCB. Esamineranno il design del PCB in base alla loro ricca esperienza di produzione e troveranno problemi che non riesci a trovare, in modo da garantire la producibilità del progetto.

2. Troppo vicino al bordo

I componenti non possono essere troppo vicini al bordo del circuito stampato, e devono essere tenuti a una distanza adeguata, altrimenti, i componenti tendono a rompersi a causa dell'eccessiva vicinanza al bordo. E questo problema, i produttori esperti possono spesso trovare quando ottengono i file di progettazione e chiedono agli ingegneri di apportare modifiche, come posizionare un percorso attorno al bordo per risolvere il pericolo nascosto.

3. Ignora la verifica del progetto del layout PCB

Quando ti ci vuole molto tempo ed energia per completare la progettazione del PCB, non vedi l'ora di entrare nel processo di produzione, allora ti sbagli. La verifica del design del PCB non deve essere ignorata, altrimenti, porterà grossi guai. Immagina di aspettare che la produzione di PCB sia già iniziata per trovare il problema, farà perdere molto tempo e porterà maggiori perdite economiche. Perciò, dobbiamo verificare il progetto più volte per assicurarci che non ci siano errori prima che possa essere messo in produzione. Suggeriamo di esibirsi Controllo delle regole elettriche (ERC) e controllo delle regole di progettazione, questi due sistemi possono aiutarci a verificare se i progetti soddisfano i requisiti di produzione comuni, requisiti elettrici ad alta velocità, e altro ancora, identificare tempestivamente potenziali problemi di progettazione e correggerli rapidamente.

4. Complica la progettazione di PCB

Alcuni progetti complessi dovrebbero essere evitati per quanto possibile a meno che non sia essenziale, altrimenti, ci vorrà tempo e costi extra per la produzione. Per esempio, le parti sottodimensionate complicheranno la produzione. Se la scheda ha spazio sufficiente per ospitare componenti più grandi, dovrebbero essere selezionati componenti di grandi dimensioni, che è più in linea con la producibilità del prodotto. In breve, è molto meglio dedicare più tempo alla fase di progettazione per semplificare il layout e soddisfare i requisiti funzionali, che sarà utile per migliorare la velocità e la qualità della produzione.

Collabora con un fornitore di PCB chiavi in ​​mano

Tutto sommato, La progettazione del layout PCB non è un lavoro facile, se non ne sei esperto, allora forse puoi chiedere aiuto a un fornitore di PCB chiavi in ​​mano. Oltre alla manifattura, sono anche specializzati nella progettazione e ingegneria di PCB.

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