PCB tervezés kezdőknek: Lépésről lépésre útmutató az első tábla elkészítéséhez

Az első tábla, amelyet egy kezdő küld ki, általában három probléma valamelyikével jelentkezik: a csatlakozófelület fél milliméterre leül a párnáitól, egy terhelés alatt melegen futó áramnyom, vagy egy Gerber-csomag, amelyről a gyártónak e-mailt kell küldenie a munka megkezdése előtt. Ezek egyike sem áramköri hiba. Ezek olyan elrendezési és átadási döntések, amelyeket a képernyőn már feldolgozott séma után hoztak.

Az első tervezésnél a megbízható út keskeny. Tartsa a táblát egyoldalas vagy kétrétegű, helyezzen el minden csatlakozót és rögzítőlyukat, mielőtt egyetlen nyomot vezetne, méretezze meg az áramvonalakat egy aktuális táblázatból, ne pedig szemből, és fejezze be a tervezési szabály ellenőrzését, amely megegyezik azzal, amit a gyártó ténylegesen tud gyártani. Az alábbi szakaszok elmagyarázzák, miért léteznek ezek a lépések, és mennyibe kerül, ha kihagyja őket.

Kezdje egy vázlattal és az ellenőrizhető lábnyomokkal

A kapcsolási rajz nem papírmunka, amelyet az "igazi" tervezési munka megkezdése előtt fejez be. Az elrendezést, az anyagjegyzéket és az összeállítási rajzot a netlista hajtja, és minden benne maradt eltérés réznyommá válik, amelyet később le kell vágnia.

Az extra órát töltse a könyvtárban az elrendezés helyett. A nyitott adattárak és terjesztői oldalak tele vannak más felhasználók által rajzolt lábnyomokkal, és a 0,2 mm-rel túl keskeny betét még mindig meggyőzően néz ki a képernyőn, miközben szinte lehetetlenné teszi a kézi forrasztást.

• Másolja ki az ajánlott földmintát az összetevő adatlapjáról, ne rajzolja meg sajátját.
• Erősítse meg az 1. tű tájolását, és ellenőrizze, hogy az alkatrész tükröződik-e, amikor az alsó oldalon helyezkedik el.
• Győződjön meg arról, hogy az egyes alapterületű udvarok nem fedik át a szomszédokat.
• Párosítsa a lábnyom padszámát a szimbólumhoz, mielőtt mindkettőt importálja az elrendezésbe.

Ha még mindig a teljes folyamat mentális modelljét építi fel, érdemes elolvasni a PCB tervezési alapjainak, a halmozási választási lehetőségeknek és a hibaelhárítási tippeknek a végigjátszását, mielőtt elszánna egy hétvégét egy elrendezési eszközre.

Általában elegendő egy egyoldalas vagy kétrétegű tábla

Az első projektnél szinte mindig egy vagy két réteg viszi az áramkört, és az egyszerűbb tábla olcsóbb, gyorsabban megérkezik, és sokkal könnyebb átdolgozni, ha valami elromlik.

Az egyoldalas tábla minden nyomot az alsó rézre helyez, és minden alkatrészt a tetejére. Nem kell aggódni, és ha az egyik nyomnak kereszteznie kell a másikat, akkor az újratervezés helyett egy vezetékkel oldja meg. Ezért sok első projekt – időzítők, érzékelők kitörései, egytranzisztoros meghajtók – egyoldalas marad.

A felületkezelés többet számít, mint azt a kezdők elvárják. Az OSP, az organikus forraszthatóság védőanyaga lapos rezet hagy maga után, amely jól forraszt, ésszerű eltarthatóságot biztosít, és olcsóbb, mint az aranyozás. Az egyoldalas OSP tábla egy ésszerű első rendelés, mert nagyon kevés van rajta, amit egy ügyetlen forrasztópáka károsíthat.

Egyoldalas OSP PCB kártya Az egyoldalas OSP PCB-k szerves forraszthatósági film (OSP) felületkezelést alkalmaznak, amely környezetbarát és nem mérgező. Nagyon lapos betéteket, maki... Termék megtekintése →

A két réteg folyamatos alapsíkot biztosít az egyik oldalon, ami a legnagyobb zaj- és jelminőség-javítás, amely nagyon kevés pénzért elérhető. Ha a tervezés kapcsolószabályozót, SPI buszt vagy kristályt tartalmaz, kezdje két réteggel.

Ha az útválasztás vagy a zaj megköveteli, váltson négy rétegre

A négy réteg már nem luxus, ha a jelsűrűség vagy az órajel növekszik. A szabványos kezdőbarát elrendezés a jel, föld, táp, jel: minden nyomvonal közvetlenül alatta kap egy folyamatos referenciasíkot, ami kiküszöböli a kétrétegű elrendezéseket sújtó visszaúttal kapcsolatos találgatások nagy részét.

A két rétegről a négyre való lépés valós, de általában kisebb, mint amennyire az emberek félnek, és csendesebb táblát vásárol, sokkal kevesebb elrendezési idővel. A szabványos négyrétegű, zöld forrasztómaszkkal és OSP-bevonattal ellátott konstrukció sok első komolyabb konstrukcióhoz vezet.

4 rétegű zöld OSP PCB Négyrétegű double-sided green OSP boards, using high-Tg FR-4 substrate and environmentally friendly OSP (organic soldering flux) surface treatment process, the green s... Termék megtekintése →

Helyezze el az alkatrészeket, mielőtt bármit is elvezetne

Az elhelyezés határozza meg az útválasztási nehézségek nagy részét. A kezdők gyakran durván elhelyezik az alkatrészeket, elkezdik az útválasztást, és csak ezután fedezik fel, hogy egy csatlakozónak el kell mozdulnia.

1. Először helyezze el a csatlakozókat, a kapcsolókat, a LED-eket és a rögzítési lyukakat, mert a ház dönti el, hová kerüljenek.
2. Ezután adjon hozzá mechanikai korlátokkal rendelkező alkatrészeket: kristályok, antennák, hűtőbordák, bármi, aminek van egy távoli területe.
3. Helyezzen minden leválasztó kondenzátort a lehető legközelebb a kiszolgált tápcsaphoz, ugyanarra az oldalra, ha a hely engedi.
4. A fennmaradó alkatrészeket úgy helyezze el, hogy a köztük lévő kapcsolatok rövidek maradjanak, majd kezdje el az útválasztást.

Ha a gyártó másként nem állítja, a réz legalább 0,3 mm-re legyen a tábla körvonalától, és ne feledje, hogy a V-hornyos vagy elvezetett élek eltávolítják az anyagot az összeszerelés után. Ne temessen el egy tesztpontot egy magas rész alá, és hagyjon szondázási helyet bármi körül, amit meg kell mérnie – meg fogja mérni.

Méretnyomok a jelenlegiből, nem a megszokásból

A nyomkövetési szélesség egy termikus döntés, mielőtt bármi más. Az áramához túl keskeny nyomok felforrósodnak, és ez a hőmérséklet-emelkedés – nem csak az áram – az, ami végül károsítja a laminátumot vagy a forrasztási kötést.

Az IPC-2221 görbék szinte minden online nyomszélesség-kalkulátor mögött találhatók, és a minta egyszerű: a szélesség gyorsabban növekszik, mint az áramerősség. Ha ugyanazon a rézvastagságon 1 A-ről 2 A-ra lép, a szükséges szélességet nagyjából 2,6-tal szorozza meg, nem pedig kettővel. A belső réteg nyomai is felforrósodnak, mivel a laminátum felfogja a hőt, így a belső nyomvonalnak körülbelül 2,6-szor nagyobb szélessége van, mint a külső réteg megfelelője.

Ezeket az értékeket csak a hőmérsékletre vonatkozó minimumként kezelje. Feszültségesés, szabályozott impedancia és biztosítóáram minden szélességben nagyobb.

Ha egy terv valóban áramot hordoz, a réz súlya és felületkezelése inkább az elrendezési döntésekké válik, nem pedig a részletek megvásárlásakor. Két uncia réz nagyjából megfelezi a táblázat minden szélességét, és az ólommentes forrasztási felületet, például a kétoldalas, ólommentes, erősáramú és autóelektronikai táblán használt felületet érdemes korán megadni, mert megváltoztatja mind a folyamatot, mind a forrasztandó felületet.

Kétoldalas zöld ólommentes forrasztott nyomtatott áramköri lap teljesítmény- és autóelektronikához Kétoldalas zöld ólommentes ónozott tábla. Az ónbevonat által kialakított vastag fémgát kiváló hőelvezetési teljesítményt és l... Termék megtekintése →

A geometria is számít. 90 helyett 45 fokkal irányítson, a nagyáramú hurkokat tartsa fizikailag kicsiben, és futtassa a jelnyomokat töretlen talajon, ahol a verem lehetővé teszi.

Futtassa a Kongói Demokratikus Köztársaságot a gyártó valós határai ellen

A tervezési szabály ellenőrzése nem a végére mentett formalitás. Mielőtt elkezdené, állítsa be a szabályokat a gyártó közzétett képességei alapján, majd futtassa az ellenőrzést az elhelyezés után, majd újra az útválasztás után.

A többrétegű gyárak 3/3 milliméteres vonalszélességet és -távolságot tudnak elhelyezni – egy 6-rétegű aranyozott tábla ilyen geometriájú sokuk számára rutingyártás, de a 6/6 milliós tervezésnél egy lassú első tábla teljesítménye nem kerül semmibe, és árrés marad a maratási eltérésekkel és az olcsóbb ajánlatokkal szemben.

Exportálás előtt törölje az alábbi ellenőrzéseket:

• Nem csatlakoztatott és egypados hálózatok, ami általában azt jelenti, hogy a sematikus szimbólum soha nem volt bekötve.
• A nyomok, párnák és rézkiöntések közötti távolság megsértése.
• Selyemszitanyomás a szabad felületekre, ami zavarja a forrasztópasztát.
• A gyűrű alakú gyűrűk és a fúróméretek a gyártó minimális mérete alatt vannak.
• Átfedő vagy duplikált padok, amelyek gyakran hátramaradnak a lábnyom szerkesztésekor.

Ezután exportáljon Gerbereket RS-274X formátumban, rétegenként egy fájlt, plusz egy NC fúrófájlt megfelelő egységekben, valamint egy rövid szöveges megjegyzést, amely felsorolja a rétegek számát, a tábla vastagságát, a réz súlyát, a felületkezelést és az esetleges impedanciakövetelményeket. Minden kérdés, amelyet a gyártónak fel kell tennie, egy napot ad az árajánlathoz.

Mit kell küldeni, és mi jön vissza

A gyártás gyors, ha a fájlok rendben vannak. Egy egyszerű tábla szabványos átfutási ideje így néz ki:

• Egyoldalas és kétoldalas nagy tételek: 6-7 nap
• 4-8 réteg: 9-20 nap
• 10-16 réteg: 20-25 nap
• 16-32 réteg: 25-45 nap
• HDI táblák: 25 napon belül
• Kétoldalas prototípusok: akár 24 óra

Az árat a méret, a rétegszám, a réz súlya, a kivitel, a mennyiség és a tűréshatár betartása határozza meg. A tanúsítványok azt mutatják meg, hogy egy gyár mely piacokat szolgálja ki: az ISO 9001, ISO 14001 és ISO 45001 általános minőség-, környezet- és biztonságmenedzsmentet fed le, míg az IATF 16949 akkor számít, amikor a tábla járműbe kerül, az UL pedig akkor számít, amikor a készterméket Észak-Amerikában értékesítik. Ha elolvassa a leendő beszállító szervizoldalát, mielőtt lezárná a Gerbereket, megtudhatja, hogy milyen tűréseket és felületeket futnak le naponta, ami hasznosabb, mint a képességtáblázatban nyomtatott minimumok.

Ha kivesz egy sorozatot ebből a cikkből, tegye ezt:

1. Rajzolja le a kapcsolási rajzot, és ellenőrizze az összes lábnyomot egy adatlapon.
2. Válassza ki a jeleket hordozó legalacsonyabb rétegszámot, és adjon hozzá egy alapsíkot, amint két rétegre lép.
3. Mielőtt bármit elhelyezne, helyezze el a csatlakozókat, a rögzítőfuratokat és a leválasztó kondenzátorokat.
4. Mérje meg egy áramtáblázat teljesítménynyomait, és tartsa röviden az áramhurkokat.
5. Futtassa a DRC-t, exportálja az RS-274X Gerbers-t egy NC fúrófájllal, és küldje el a csomagot egy írásos felhalmozási megjegyzéssel.

Ezután rendeljen egy kis mennyiségű prototípust, lassan kapcsolja be, és írja le, min változtatna. A második tábla mindig jobb, mint az első, és a PCB tervezésének leggyorsabb módja az egyik befejezése.