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Richtlinien für das PCB-Design-Layout

Richtlinien für das PCB-Design-Layout


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Das Leiterplatten-Design ist eines der wichtigsten Designelemente beim Design eines Elektronikprodukts. In den meisten Fällen wird ein Konstrukteur für Elektronikhardware die Schaltung entwerfen, und dann wird ein Leiterplattenlayoutspezialist das Leiterplattenlayout und -design anhand eines Schaltplans übernehmen, der unter Verwendung eines Leiterplatten-CAD-Systems bereitgestellt wird.

Das PCB-Layout und -Design ist eine Fachkompetenz, die Kenntnisse nicht nur der PCB-Design-Software und des PCB-CAD-Systems erfordert, sondern auch eine Vielzahl von Standards und Techniken, die verwendet werden, um sicherzustellen, dass das grundlegende Schaltungsdesign erfolgreich auf eine gesamte Leiterplatte übertragen wird kann in einer Produktionsumgebung für Elektronikschaltungen hergestellt werden.

Damit eine Leiterplatte zufriedenstellend gestaltet werden kann, ist es oft hilfreich, einige Richtlinien zu haben, die befolgt werden können, obwohl es keinen Ersatz für Erfahrung gibt.

Richtlinien für das PCB-Design

Es gibt viele Ideen und Richtlinien, die für das Design und Layout einer Leiterplatte erstellt werden können. Die folgende Liste enthält einige davon. Offensichtlich gibt es noch mehr, und die Liste der PCB-Designrichtlinien unten sollte nicht als vollständige Liste betrachtet werden.

Damit die Richtlinien für das PCB-Design leichter befolgt werden können, sind die Richtlinien in Abschnitte unterteilt:

  • Richtlinien für das Design von Board-Einschränkungen - diejenigen, die die anfänglichen Einschränkungen für das Board abdecken
  • Allgemeine Richtlinien für das Layoutdesign
  • Richtlinien für die Ebenen oder Ebenen
  • Verfolgen Sie die Designrichtlinien
  • Thermische Probleme
  • Überlegungen zur Signalintegrität und HF

Diese bilden einige der Hauptbereiche, die beim Entwurf einer Leiterplatte berücksichtigt werden müssen. Bei einigen Konstruktionen sind einige der Richtlinien für die Leiterplattenkonstruktion wichtiger als andere, und häufig müssen Beurteilungen vorgenommen werden, um eine Anforderung gegen eine andere abzuwägen.

Richtlinien für das Design von Leiterplattenbeschränkungen

Diese Richtlinien für das PCB-Design sind mit den Einschränkungen der Gesamtplatine verbunden: - Größe, Form und einige der Faktoren, die das Gesamtdesign oder -konzept der PCB beeinflussen. Dies sollten einige der ersten Faktoren sein, die angesprochen werden müssen.

  • Wählen Sie Referenzpunkte, die zum Herstellungsprozess passen. Es ist normalerweise erforderlich, Referenzlöcher oder -punkte auf der Platine zu haben. Diese werden für Bestückungsmaschinen und Prüfvorrichtungen verwendet. Sie sollten entsprechend dem Herstellungsprozess der Leiterplatte ausgewählt werden. Oft sind sie Löcher für Vorrichtungen, aber sie können auch gekreuzte Markierungen für optische Sensoren sein. Sie müssen frei von Komponenten sein und dürfen nicht verdeckt werden.
  • Lassen Sie ausreichend Platz für die Schaltung Oft werden die Abmessungen der Platine durch die Gesamtproduktgröße definiert. Bevor jedoch mit dem Design der Leiterplatte begonnen wird, sollten Schätzungen hinsichtlich der Größe der Platine und der Aufnahme der Komponenten und ihrer Schienen vorgenommen werden.
  • Bestimmen Sie die Anzahl der erforderlichen Schichten Es ist ratsam, die Anzahl der Spurschichten zu bestimmen, die zu Beginn des Entwurfs auf der Leiterplatte benötigt werden. Zusätzliche Schichten erhöhen die Produktionskosten, können jedoch bedeuten, dass die Gleise untergebracht werden können. Komplexe Designs können viele Spuren haben, und es ist möglicherweise nicht möglich, sie zu routen, wenn nicht genügend Ebenen verfügbar sind.
  • Betrachten Sie die Montagemethode für die Platine Es ist zu berücksichtigen, wie die Leiterplatte zu Beginn des Entwurfs montiert wird. Unterschiedliche Montagemethoden erfordern möglicherweise, dass unterschiedliche Bereiche der Platine frei gehalten werden, oder sie nehmen unterschiedliche Bereiche auf der Platine ein.

Richtlinien für das Gesamtlayout der Leiterplattengestaltung

Diese Richtlinien für das PCB-Design sollten beachtet werden, bevor das Hauptdesign der Schaltung beginnt. Sie sollten effektiv einige der ersten Elemente der Komponentenplatzierung sein.

  • Zeichnen und überblicken Sie, wo sich die verschiedenen Schaltungsbereiche befinden werden Einer der ersten Teile des Schaltungslayouts besteht darin, einen groben Plan zu zeichnen, wo sich die Hauptkomponenten und Komponentenbereiche befinden werden. Auf diese Weise können kritische Streckenläufe bewertet und das bequemste Design beurteilt werden

PCB-Designrichtlinien für die verwendeten Ebenen oder Schichten

Es ist üblich, eine vollständige Schicht oder Ebene für Erdungs- oder Stromschienen zu verwenden. Die effektivste Möglichkeit, diese zu verwenden, muss früh im PCB-Design berücksichtigt werden.

  • Überlegen Sie, ob komplette Flugzeuge für Strom, Erde usw. Verwendet werden Es ist üblich, ein komplettes Flugzeug für die Erde und einige wichtige Stromschienen zu verwenden. Dies hat Vorteile in Bezug auf Rauschen und Stromstärke.
  • Vermeiden Sie Teilflugzeuge Es ist ratsam zu vermeiden, große Lücken in Erd- oder Leistungsebenen zu lassen oder Teilebenen in einem bestimmten Bereich der Platine zu haben. Diese können Spannungen in der Platine verursachen, die zu Verwerfungen während der Herstellung der blanken Platine oder später führen können, wenn sich die Platine während des Lötprozesses erwärmt. Verwerfungen nach dem Hinzufügen von oberflächenmontierten Komponenten können zu Komponentenbrüchen und damit zu einer hohen Rate von Funktionsstörungen führen.

Verfolgen Sie die Designrichtlinien

Die Aspekte der Spuren auf der Leiterplatte selbst müssen frühzeitig berücksichtigt werden, da möglicherweise Kompromisse eingegangen werden müssen.

  • Bestimmen Sie die zu verwendende Standardspurbreite Es ist notwendig, die Standard-Spurgröße auszugleichen, die innerhalb des Entwurfs verwendet werden soll. Wenn die Spuren zu schmal und zu eng sind, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass Kurzschlüsse auftreten. Wenn sie zu breit und zu weit voneinander entfernt sind, kann dies die Anzahl der Spuren in einem bestimmten Bereich einschränken. Dies kann die Verwendung zusätzlicher Ebenen in den Platinen erzwingen, um sicherzustellen, dass das PCB-Design verlegt werden kann.
  • Berücksichtigen Sie die Spurgröße für stromführende Leitungen Die in heutigen Leiterplatten verwendeten dünnen Spuren können nur einen begrenzten Strom führen. Es muss die Größe der Spur für alle berücksichtigt werden, die Stromschienen anstelle von Signalen mit niedrigem Pegel tragen. Die folgende Tabelle gibt einige Spurbreiten oder einen Temperaturanstieg von 10 ° C für Kupferplatten unterschiedlicher Dicke an.

Empfohlener Maximalstrom für Leiterplattenspuren
Aktuell
(Ampere)
Breite für 1 Unze Brett
(Tausend)
Breite für 2 Unzen Brett
(Tausend)
1105
22015
35025
  • Befestigen Sie das Verhältnis und die Größe von Leiterplatte zu Loch Zu Beginn des PCB-Designs müssen die Pad- und Lochabmessungen bestimmt werden. Typischerweise wird ein Verhältnis von ungefähr 1,8: 1 (Pad: Loch) verwendet, obwohl manchmal ein Pad, das 0,5 mm größer als das Loch ist, als Maß verwendet wird. Dies ermöglicht Toleranzen beim Bohren von Löchern usw. Der Hersteller der blanken Leiterplatte kann Sie über die für ihren Prozess erforderlichen Standards beraten. Das Verhältnis wird wichtiger, wenn die Größe der Pads und Löcher abnimmt, und es ist besonders wichtig für Durchgangslöcher.
  • Bestimmen Sie die Formen der Leiterplatten Mit PCB-CAD-Systemen verknüpfte Komponentenbibliotheken verfügen über Bibliotheken für den Schaltplan und PCB-Footprints für die verschiedenen Komponenten. Diese können jedoch je nach Herstellungsprozess variieren. Typischerweise müssen sie zum Wellenlöten größer sein als zum Infrarot-Reflow-Löten. Daher muss der Herstellungsprozess vor Beginn des Entwurfs festgelegt werden, damit die optimalen Pad-Größen ausgewählt und auf dem PCB-CAD-System und damit auf der Leiterplatte selbst verwendet werden können.

Thermische Probleme

Obwohl für viele kleinere Leiterplatten thermische Probleme bei höheren Verarbeitungsgeschwindigkeiten und höheren Komponentendichten für moderne Leiterplatten kein Problem darstellen, können thermische Probleme häufig zu einer erheblichen Hürde werden.

  • Lassen Sie ausreichend Platz zum Abkühlen um heiße Komponenten Komponenten, die große Wärmemengen abführen, benötigen möglicherweise zusätzlichen Platz um sie herum. Lassen Sie ausreichend Platz für eventuell erforderliche Kühlkörper.

Überlegungen zur Signalintegrität und HF

Es gibt viele Probleme beim PCB-Design, die mit Überlegungen zur Signalintegrität, HF und EMV zusammenhängen. Viele der Möglichkeiten zur Vermeidung von Problemen hängen mit der Art und Weise zusammen, wie Tracks geroutet werden.

  • Vermeiden Sie es, Tracks parallel zu laufen Spuren, die für eine beliebige Länge parallel verlaufen, weisen ein höheres Übersprechen auf, wobei Signale auf einer Spur auf einer anderen erscheinen. Übersprechen kann zu einer Vielzahl von Problemen in der Schaltung führen und es kann sehr schwierig sein, diese zu beseitigen, sobald die Leiterplatte entworfen und gebaut wurde.
  • Wenn sich Spuren kreuzen müssen, müssen sie sich im rechten Winkel kreuzen Um das erzeugte Übersprechen zu verringern, sollten sich zwei Signalleitungen, wenn sie sich kreuzen müssen, rechtwinklig kreuzen, um das Niveau der Kapazität und der gegenseitigen Induktivität zwischen den beiden Leitungen zu verringern.

Es gibt eine Vielzahl von Richtlinien für das PCB-Design, die dokumentiert werden können. Die PCB-Designrichtlinien hier sind nur einige der vielen, die entwickelt werden könnten, aber sie können die Grundlage für eine Reihe von Richtlinien bilden, die für das allgemeine PCB-Design verwendet werden können.


Schau das Video: EEVblog #127 - PCB Design For Manufacture Tutorial - Part 1 (Juli 2022).


Bemerkungen:

  1. Ambros

    So viel wie nötig.

  2. Mac Ghille Mhicheil

    Scherz beiseite!

  3. Garey

    Sehr amüsantes Stück

  4. Hutton

    Ganz ich teile deine Meinung. Darin ist etwas für mich auch Ihre Idee angenehm. Ich schlage vor, für die allgemeine Diskussion aufzunehmen.



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