De ultieme gids voor PCB-lay-outontwerp

Het ontwerp van de PCB-layout is een belangrijke stap bij de vervaardiging van printplaten. Een redelijke PCB-layout is bevorderlijk voor het beheersen van de productiekosten en het waarborgen van een hoge betrouwbaarheid. Integendeel, een onredelijke PCB-layout kan niet voldoen aan de produceerbaarheid;, waardoor de PCB-functie beperkt wordt of zelfs een verscheidenheid aan problemen veroorzaakt, zoals circuitstoringen, which increase the manufacturing cost and delay the production time. Vandaag de dag, mensen stellen steeds hogere eisen aan elektronische apparaten, en gebruikte PCB's worden steeds complexer en compacter. Een kleine PCB moet meerdere functies hebben, wat ongetwijfeld grotere uitdagingen met zich meebrengt voor het ontwerp van de PCB-lay-out. En er zijn een aantal aspecten waarmee u rekening moet houden bij het ontwerpen van PCB-lay-outs:. In dit artikel, we have explained the PCB layout design process, listed the most critical aspects that should be considered during the design, evenals enkele veelvoorkomende problemen die moeten worden vermeden. Laten we verder lezen.

What Are the Steps for PCB Layout Design?

Creating a functional printed circuit board (PCB) requires careful planning and execution across many phases. It’s a collaborative effort between electrical engineers, mechanical engineers, PCB designers, ervoor zorgen dat de processen van het ontwerpen van PCB's:. Here is a more in-depth look at the end-to-end PCB design process:

1. Develop the schematic diagram.

The schematic captures the electronic circuit conceptually, mapping out PCB-componenten like resistors, condensatoren, integrated circuits and their interconnections without regard for physical layout. Schematic capture software is used to digitize the schematic for PCB design.

2. Select the board stackup.

This refers to the layering and composition of the PCB itself. Factors like number of layers, diëlektrische materialen, copper thickness and trace width impact parameters such as impedance, which affects signal integrity. The stackup must be compatible with circuit performance needs.

3. Outline design rules and manufacturing requirements.

PCB-fabricage has strict standards set by organizations such as IPC. These cover minimum trace spacing, grootte van het gat, mask overlay and more. Having a PCB partner well-versed in these specifications helps avoid errors or faulty boards.

4. Arrange components and footprints.

With the schematic as a guide, PCB layout begins by placing component footprints and assigning reference designators. Placement guidelines help minimize electrical noise and interference. Component data sheets provide details needed for positioning and orientation.

5. Include drill holes for vias and pins.

Vias provide vertical interconnects between layers. Many double-sided flex circuits require plated through holes. Hole dimensions and locations are specified.

6. Connect traces for conductors.

Traces are the copper lines that form the conductive pathways between different components according to the schematic layout. Auto-routing tools assist with this but often manual routing is required.

7. Integrate testpoints, labels and markings.

Testpoints facilitate testing and troubleshooting. Identifiers, polarity markings, version numbers and other text information are added, usually by silkscreening or engraving.

8. Verify design rules and generate manufacturing files.

The completed board layout undergoes final checks for any violations of design rules. Then fabrication and assembly files are output, containing all necessary PCB manufacturing data.

With the design fully defined, the PCB moves forward to the fabrication stage, where the electronic blueprint gets transformed into a physical board ready for population with components. The entire process requires close collaboration between many disciplines.

Belangrijkste overwegingen bij het ontwerp van PCB-lay-out

1. De grootte&Vorm van naakt bord

Het eerste waar u rekening mee moet houden bij het ontwerp van de PCB-lay-out, is de grootte:, vorm, en aantal lagen van het kale bord. De grootte van het kale bord wordt vaak bepaald door de grootte van het uiteindelijke elektronische product, en de grootte van het gebied bepaalt of alle benodigde elektronische componenten kunnen worden geplaatst. Als er niet genoeg ruimte is, you may consider using a multi-layer or HDI design. Vandaar, het is van cruciaal belang om de grootte van het bord in te schatten voordat u met het ontwerp begint. De tweede is de vorm van de PCB. In de meeste gevallen, ze zijn rechthoekig, maar er zijn ook enkele producten die het gebruik van onregelmatig gevormde PCB's vereisen, die ook een grote impact hebben op de plaatsing van componenten. De laatste is het aantal lagen van de PCB. Aan de ene kant, een meerlagige PCB can allow us to carry out more complex designs and bring richer functions, maar het toevoegen van nog een laag verhoogt de productiekosten, dus het moet vroeg in het ontwerp worden bepaald. specifieke lagen.

2. Productieprocessen

Het productieproces voor het produceren van de PCB is een andere belangrijke overweging. Verschillende productiemethoden brengen verschillende ontwerpbeperkingen met zich mee, inclusief de PCB-assemblagemethode, waar ook rekening mee moet worden gehouden. Verschillende montagetechnieken zoals SMT en THT vereist dat u de printplaat op verschillende manieren ontwerpt. Het belangrijkste is om met de fabrikant te bevestigen dat ze in staat zijn om de PCB te produceren die u nodig hebt en dat ze over de vaardigheden en expertise beschikken die nodig zijn om uw ontwerp te implementeren.

3. Materialen en componenten

In het proces van ontwerp, het is noodzakelijk om rekening te houden met de gebruikte materialen en of de componenten nog steeds op de markt circuleren. Sommige onderdelen zijn moeilijk te vinden die tijdrovend en duur zijn. Het wordt aanbevolen om enkele meer algemene componenten te gebruiken voor vervanging. Daarom, de PCB-ontwerper moet ervaren en goed geïnformeerd zijn over de hele PCB-assemblage-industrie. MOKO heeft een professioneel PCB-ontwerp en een inkoopteam voor componenten. Our professional knowledge and complete procurement chain allow us to select the most suitable materials and components for customers’ projects, en het meest betrouwbare PCB-ontwerp bieden binnen het budget van de klant. Daarnaast, you can check out our other blog to know more information about PCB materials: https://www.mokotechnology.com/pcb-material/

4. Componentplaatsing

PCB-ontwerp moet rekening houden met de volgorde van plaatsing van componenten;. Het goed organiseren van componentposities kan de vereiste montagestappen verminderen, efficiëntie verbeteren en kosten verlagen. Onze aanbevolen plaatsingsvolgorde is connectoren, stroomkringen, precisie circuits, kritische circuits, en als laatste de rest van de componenten. Daarnaast, we moeten ook opmerken dat overmatige warmteafvoer van de PCB de prestaties kan verminderen. Bij het ontwerpen van de PCB-layout, bedenk welke componenten de meeste warmte afvoeren, houd kritieke componenten uit de buurt van componenten met hoge temperaturen, en overweeg dan om koellichamen en koelventilatoren toe te voegen om de componenttemperatuur te verlagen. Als er meerdere componenten zijn die warmte genereren, deze componenten moeten op verschillende locaties worden gedistribueerd, en ze kunnen niet op één locatie worden geconcentreerd. Aan de andere kant, de richting van het plaatsen van de componenten moet ook worden overwogen. Over het algemeen, vergelijkbare componenten worden aanbevolen om in dezelfde richting te worden geplaatst, wat bevorderlijk is voor het verbeteren van de efficiëntie van het lassen en het verminderen van fouten. Opgemerkt moet worden dat de onderdelen niet op de soldeerzijde van de printplaat mogen worden geplaatst, maar moet achter de geplateerde doorlopende delen worden geplaatst.

5. Kracht- en grondvlakken

Kracht- en grondvlakken moeten altijd binnen het bord worden gehouden en moeten gecentreerd en symmetrisch zijn, wat een basisrichtlijn is voor het ontwerp van de PCB-lay-out. Omdat dit ontwerp kan voorkomen dat de printplaat buigt waardoor componenten van hun oorspronkelijke positie verschuiven. Een redelijke plaatsing van de voedingsaarde en de stuuraarde kan de interferentie van hoogspanning in het circuit verminderen. We moeten de grondvlakken van elke vermogenstrap zoveel mogelijk scheiden, en indien onvermijdelijk, zorg er in ieder geval voor dat ze zich aan het einde van het aanvoerpad bevinden.

6. Signaalintegriteit en RF-problemen

De kwaliteit van het ontwerp van de PCB-layout bepaalt ook de signaalintegriteit van de printplaat en of deze onderhevig zal zijn aan elektromagnetische interferentie en andere problemen. Om signaalproblemen te voorkomen, ontwerp om te voorkomen dat sporen parallel aan elkaar lopen, omdat parallelle sporen meer overspraak hebben en verschillende problemen veroorzaken. En als de sporen elkaar moeten kruisen, ze moeten in een rechte hoek worden gekruist, die de capaciteit en wederzijdse inductantie tussen de lijnen vermindert. Ook, als componenten met een hogere elektromagnetische opwekking niet vereist zijn, het wordt aanbevolen om halfgeleidercomponenten te gebruiken die een lage elektromagnetische straling produceren, wat ook helpt bij de signaalintegriteit.

Veelvoorkomende fouten bij het ontwerpen van PCB-lay-outs

1. Samenwerking met fabrikanten negeren

Het is een veelvoorkomend misverstand dat veel ingenieurs denken dat het prima is om de ontwerpbestanden gewoon aan de fabrikant te geven voordat ze met de productie beginnen. In feite, het is beter om het met de fabrikant te delen wanneer het eerste ontwerp van de PCB-lay-out is ontworpen. Ze zullen het PCB-ontwerp beoordelen op basis van hun rijke productie-ervaring en problemen vinden die u niet kunt vinden, om de maakbaarheid van het ontwerp te waarborgen;.

2. Te dicht bij de rand

De componenten mogen niet te dicht bij de rand van de printplaat staan, en ze moeten op gepaste afstand worden gehouden, anders-, de componenten zijn gevoelig voor breuk doordat ze te dicht bij de rand staan. En dit probleem, ervaren fabrikanten kunnen vaak vinden wanneer ze de ontwerpbestanden ontvangen en ingenieurs vragen om wijzigingen aan te brengen, zoals het plaatsen van een route langs de rand om het verborgen gevaar op te lossen.

3. Negeer de verificatie van het ontwerp van de PCB-layout

Wanneer het u veel tijd en energie kost om het PCB-ontwerp te voltooien, je kunt gewoon niet wachten om het productieproces in te gaan, dan heb je het mis. De verificatie van het PCB-ontwerp mag niet worden genegeerd, anders-, het zal grote problemen opleveren. Stel je voor dat je wacht tot de PCB-productie al is begonnen om het probleem te vinden, het zal veel tijd verspillen en grotere economische verliezen veroorzaken. Daarom, we moeten het ontwerp meerdere keren verifiëren om er zeker van te zijn dat er geen fouten zijn voordat het in productie kan worden genomen. We raden aan om op te treden Elektrische regels controleren (ERC) en ontwerpregelcontrole, deze twee systemen kunnen ons helpen na te gaan of ontwerpen voldoen aan de algemene productievereisten, elektrische vereisten voor hoge snelheid, en meer, en mogelijke ontwerpproblemen vroegtijdig te identificeren en deze snel te corrigeren.

4. Compliceert PCB-ontwerp

Sommige complexe ontwerpen moeten zoveel mogelijk worden vermeden, tenzij het essentieel is, anders-, het kost extra tijd en kosten om te vervaardigen. Bijvoorbeeld, ondermaatse onderdelen zullen de productie bemoeilijken. Als het bord voldoende ruimte heeft voor grotere componenten, grote componenten moeten worden geselecteerd, wat meer in lijn is met de maakbaarheid van het product. Kortom, het is veel beter om meer tijd in de ontwerpfase door te brengen om de lay-out eenvoudiger te maken en aan de functionele vereisten te voldoen, wat gunstig zal zijn om de productiesnelheid en kwaliteit te verbeteren.

Werk samen met een kant-en-klare PCB-leverancier

Globaal genomen, PCB-lay-outontwerp is geen gemakkelijke taak, als je er niet goed in bent, dan kun je misschien hulp vragen aan een kant-en-klare PCB-leverancier. Naast productie, ze zijn ook gespecialiseerd in PCB-ontwerp en engineering.

MOKO Technology biedt one-stop PCB-oplossingen, from PCB design to production, bijeenkomst, en testen, we hebben je gedekt. We hebben een professioneel engineeringteam met meer dan tien jaar ervaring in de PCB-industrie, ontwerpen en produceren van PCB's voor klanten uit verschillende industrieën. Als u niet zeker weet of uw PCB-ontwerp goed is,, alsjeblieft Neem contact met ons op, en onze experts zullen uw ontwerp evalueren en maakbare suggesties doen. Of u kunt de PCB-ontwerpservice aan ons uitbesteden en wij kunnen uw idee in de kortst mogelijke tijd omzetten in een product.