12 экспертных советов для проектирования печатных плат, собирающихся идеально

Важно быть внимательным при проектировании печатной платы для любой цели. Многие дизайнеры имеют специфические методы проектирования компонентов печатных плат. Но они могут быть неполными. Некоторые сложные проблемы решаемы. Эта статья подробно расскажет о сборке печатных плат и поможет получить желаемые результаты. Начнем:

Сборка печатных плат — Используйте правильный инструмент дизайна

Прежде чем сесть за дизайн или сборку печатной платы, подумайте, как вы хотите, чтобы она выглядела.

Большинство проектируют с использованием различных инструментов, включая эксклюзивно для печатных плат, как Framer X. Создает интерактивные прототипы в больших количествах, но это не единственный вариант — есть другие популярные инструменты: TinyCAD, Eagle PCB, CircuitMaker.

Если дизайн прототипа не отражает ожидания от конечного продукта, нанятая компания никогда не даст ожидаемых результатов. Уделите разумное время здесь.

Если вы новичок без понимания инструментов дизайна, можете выбрать компанию, готовую предоставить варианты. Большинство профессиональных поставщиков прототипов сборки печатных плат имеют опытных дизайнеров, способных выполнить работу за вас.

Сборка печатных плат — Размещение компонентов печатной платы

Дизайн печатной платы — 90% компоновка и 10% трассировка, это абсолютно точно. Уделение времени точному размещению компонентов облегчит жизнь, включая время на трассировку всего.

• Потеря времени

Когда обнаруживаете, что некоторые детали не имеют достаточно места для трассировки, можете ошибиться, так как они слишком плотно сгрупплены. Худшее размещение сборки может привести к необходимости перезапуска всей печатной платы с начала.

• Поломка

Предположим, вы уронили некоторые компоненты и трассы, затем отправили файл производителю. Далее узнаете, что можете получить плату обратно, потому что ваши детали не распаяны правильно (это будет рассмотрено подробнее позже), так что это не сработает.

• Уродливая эстетика

Признаемся: мы любим симметрию и точность; нет ничего более тревожного, чем печатные платы, которые инженер видит без должного заботы и внимания при размещении компонентов. Просто лень.

Сборка печатных плат — Исключите или минимизируйте использование виа

В сборке печатных плат можно выбрать из трех виа: сквозные, слепые и микровиа. Они отличаются функциональностью и ценой, но все делают одно и то же.

Предлагаем выбирать сквозные виа вместо зарытых или лазерных, если хотите контролировать затраты. Виа важны, потому что плохой выбор повлияет на взаимосвязь конечного продукта. Плюс, во многом влияет на общую стоимость.

Сквозные виа проникают от верхнего до нижнего слоя для установления полного соединения. Этот вариант может быть NPTH или PTH.

Остальные используют больше виа, поэтому обходятся дороже и могут быть немного сложнее в обращении.

Сборка печатных плат — Обеспечьте соответствие компонентов и корпусов BOM

В мире сборки печатных плат BOM (Bill of Materials) — список ингредиентов, необходимых для построения вашего продукта, в данном случае платы. BOM используется для покупки продуктов, так как вам понадобится он на протяжении процесса для получения правильного конечного продукта. Возможно, придется отправить его компании, нанятой для работы.

Он поможет определить ряд факторов:

• Lead-time закупки материалов
• Производственные процессы
• Cost of Goods Sold (COGS)
• Качество Design for Assembly
• Требования к денежному потоку
• Надежность цепочки поставок

Поэтому важно обеспечить, чтобы компоненты и корпуса в точности соответствовали описанию в BOM.

Сборка печатных плат — Маркируйте ориентацию компонентов и разъемов

Разъемы, особенно сквозные соединения — представляют значительные возможности для ошибок в сборке и компоновке.

Специалист по компоновке может не всегда знать, где разместить разъем. Кроме того, вы должны быть ясны о том, где сделать отверстие. Не так очевидно, как кажется; поэтому маркировка ориентаций и местоположения критична.

Четкая маркировка снижает риск ошибок и гарантирует, что вы получите ожидаемые результаты при прибытии конечного продукта.

Сборка печатных плат — Используйте радиатор на плоской поверхности

В сборке печатных плат радиаторы важны, потому что регулярный поток тока может нагреть плату, влияя на производительность и даже приводя к повреждению одного или нескольких электрических компонентов.

Цель радиатора — контролировать тепло и минимизировать внутреннюю температуру, чтобы блок мог работать дольше.

Изменение поверхностей обмена теплом или использование вентиляторов — два лучших способа контроля тепла. Радиатор может эффективно контролировать температуру, но нужно тщательно выбирать. Несколько моментов:

• Материал выбирайте с заботой. Алюминий и медь — топ-2 выбора, но правильный зависит от выбора платы.
• Конфигурация ребер требует особого внимания, так как компоновка и геометрия ребер играют важную роль в рассеивании тепла.
• Футпринт должен быть под контролем, так как большой радиатор может давить на плату и вызывать дальнейшие повреждения.
• Высота ребер также нуждается в внимании. Однако в некоторых случаях могут потребоваться более короткие ребра, поэтому компромисс.

Способ крепления радиатора также играет жизненную роль в общей производительности. Выберите подходящий метод для хороших результатов.

Сборка печатных плат — Будьте внимательны к размеру

Прежде чем приступить к построению печатных плат и другим задачам сборки, важно точно знать, где и как вы намерены их использовать.

Эти платы используются везде: от телевизоров до ноутбуков. Однако, поскольку размер и дизайн электроники в основном отличаются, одна печатная плата не всегда подойдет для других.

Специальные инструменты для размера отслеживающего устройства. Также это должно быть сделано до дизайна, потому что нужно проектировать согласно размеру. Готовый продукт должен помещаться в ваше существенное пространство. Иначе может быть бесполезен.

Сборка печатных плат — Выбирайте маленькие петли

Трассы, которые вы указываете, называются петлями, и они должны быть маленькими; иначе создадут шум, приводящий к сбоям.

Помните этот пункт на стадии дизайна и уделяйте особое внимание всякий раз, когда накладываете новый слой или рассматриваете заземление, так как каждое добавление может влиять на петли.

Сборка печатных плат — Учитывайте источники шума

Электронный шум в печатных платах может негативно влиять на работу платы. Требует особого внимания, особенно если наша схема работает на частотах в МГц или выше.

Высокие частоты повышают риск шума, деградирующего производительность. Лучший способ снизить шум — обратить внимание на потенциальные источники и пресечь зло в зародыше на стадии проектирования.

Тем не менее, советы по контролю шума:

• Покройте как можно большую площадь платы питанием и заземлением.
• Держите оригинальные одиночные трассы максимально малыми и тонкими.
• Убедитесь, что цифровую и аналоговую схемы размещаете раздельно на плате.
• Избегайте 90-градусных поворотов; вместо этого выбирайте два 45-градусных поворота, если нужен 90-градусный изгиб.
• Убедитесь, что трассы размещены далеко от генераторов.

Сборка печатных плат — Выбирайте правильные материалы

Вам понадобятся несколько материалов для завершения платы. Включают FR-2 (фенолхолст), FR-3 (бумага хлопковая и эпоксид), FR-5 (стеклоткань и эпоксид), FR-4 (стекловолокно и эпоксид), FR-6 (матовое стекло и полиэстер), CEM-1 (бумага хлопковая и эпоксид), G-10 (стеклоткань и эпоксид), CEM-2 (бумага хлопковая и эпоксид) и др.

Существует несколько вариантов всех этих опций. Поскольку вы, вероятно, нанимаете кого-то для производства платы, у вас может не быть полного контроля над используемыми материалами. Все равно важно обсудить этот фактор с провайдером и быть на одной волне насчет ожиданий и поставки, чтобы знать, чего ждать в итоге.

Сборка печатных плат — Обратите внимание на заземление

Заземление — концепция, вовлеченная всякий раз, когда речь идет об элементах, работающих с электрическим током. Каждая печатная плата требует правильного заземления для корректной работы.

Можно определить как заземляющий проводник, либо как произвольный узел потенциала напряжения, и может объединять ток петли.

То, что называется заземлением, зависит от дизайна платы. Плохое заземление может снизить производительность. Поэтому важно контролировать поток тока.

Можете выбрать из множества вариантов:

• Плавающие заземления (Floating Grounds)
• AC заземления (AC Grounds)
• Виртуальные заземления (Virtual Grounds)
• Земля (Earth Grounds)
• Корпусные заземления (Chassis Grounds)

Однако для печатных плат выборы сводятся к заземляющей плоскости, виа заземляющей плоскости, разъемным заземлениям и деカップлированию.

Можете выбрать один из этих вариантов на основе требований, но запомните советы:

• Обеспечьте подключение всего
• Помните держать слой заземления целым
• Всегда имейте общую точку заземления
• Используйте как можно меньше последовательных виа
• Лучше спроектировать заземление перед переходом к трассировке
• Сядьте и тщательно поймите, как текут ваши токи
• Планируйте, как обработать динамическую дисперсию между множественными заземлениями
• Проектируйте с учетом смешанных сигналов

Сборка печатных плат — Всегда заказывайте прототип

После выбора компании лучше сначала запросить прототип для сборки печатных плат. Это обеспечит, что вы хорошо осведомлены о том, что выбираете, потому что не все компании доставляют то, что обещают.

Большинство компаний по сборке печатных плат готовы предоставить прототип сборки печатных плат, если вы обещаете сделать большой заказ в обмен.

Заключение

Теперь, когда вы знаете, как проектировать для оптимальной сборки печатных плат, мы уверены, что у вас не будет проблем с получением желаемого. Свяжитесь с нами сегодня, если готовы получить высококачественные платы.