Основные рекомендации по компоновке печатных плат для инженеров: создавайте надежные, высококачественные платы

Как предварительный шаг процесса производства печатных плат, компоновка печатных плат (PCB layout) является одной из самых значимых фаз в проектировании печатных плат, поскольку ее качество существенно определяет качество трассировки печатных плат, что далее влияет на конечную надежность и функциональность печатных плат. Следовательно, можно заключить, что разумная компоновка печатных плат проложит путь к высококачественным печатным платам. Неразумная компоновка печатных плат, однако, может привести к проблемам в плане функциональности и надежности. Хорошо спроектированная компоновка печатных плат принесет больше удобств: она не только экономит площадь поверхности печатной платы, но и гарантирует производительность цепи.

Компоновка печатных плат в основном бывает двух типов: интерактивная компоновка и автоматическая компоновка. Вообще говоря, автоматическая компоновка составляет каркас, на основе которого корректировка будет выполнена интерактивной компоновкой. В процессе компоновки печатных плат перераспределение может быть реализовано на вентильном контуре согласно конкретной ситуации трассировки. Два вентильных контура обмениваются, что затем станет оптимальной компоновкой, наиболее удобной для трассировки.

После завершения компоновки печатных плат, некоторая информация может быть отмечена на файлах дизайна печатных плат или схемах, так что касающаяся информация или данные на печатной плате согласованы с изображенным в схемах. В результате синхронное изменение может поддерживаться в профилировании и модификации дизайна печатных плат. Кроме того, обновление производится на аналоговых данных, и платноуровневая верификация может быть реализована на электрической производительности и функциях.

Базовые правила компоновки печатных плат

В основном, компоновка печатных плат должна соответствовать двум фундаментальным правилам:
1). Компоновка печатных плат должна обеспечивать высокое качество.
2). Компоновка печатных плат должна выглядеть аккуратно и ясно по внешнему виду, что позволяет компонентам быть равномерно размещенными на поверхности платы.

Как только продукт выполняется удовлетворительно в двух аспектах, упомянутых выше, он может рассматриваться как идеальный.

Практические рекомендации по компоновке печатных плат

Рекомендация №1. Контур должен быть максимально коротким.

Контуры, особенно высокочастотные, должны быть максимально короткими. Маленькие контуры обычно обладают более низкой индуктивностью и сопротивлением и могут помочь сократить количество сигналов, связанных с узлом, поступающих из внешнего источника или передаваемых узлом. Индуктивность может быть снижена, если контур расположен на плоскости заземления. Вы также можете держать контур операционного усилителя максимально коротким для предотвращения связи шума с цепью.

Рекомендация №2. Термическое виа должно быть соответствующим образом расположено.

Виа передают тепло с одного конца печатной платы на другую сторону, что особенно полезно, когда плата монтируется на радиатор на шасси. При таком условии шасси далее рассеивает тепло. Большие виа работают лучше малых виа по эффективности теплоотвода. Множественные виа работают эффективнее одиночных виа в плане теплоотвода и снижают рабочую температуру компонентов. Низкая рабочая температура приводит к более высокой надежности.

Рекомендация №3. Размер и количество виа должны быть разумно расположены.

Виа обладают как индуктивностью, так и сопротивлением. Если вы планируете разместить трассировку с одного конца печатной платы на другой и требуете относительно низкую индуктивность или сопротивление, можно полагаться на множественные виа. Большие виа обладают более низким сопротивлением. Этот метод особенно полезен, когда фильтрующий конденсатор и узел высокого тока соединены с заземлением.

Рекомендация №4. Обратите внимание на теплочувствительные компоненты.

Теплочувствительные компоненты должны быть размещены далеко от компонентов, генерирующих тепло. Теплочувствительные компоненты включают термопару и электролитический конденсатор. Измерение температуры может быть затронуто, когда термопара расположена близко к источнику тепла. Электролитический конденсатор будет страдать от сокращенного срока службы, когда он расположен близко к компонентам, генерирующим тепло. Теплогенерирующие компоненты могут включать диоды, индуктивность, диоды, диодный мост, MOSFET и резистор, чье генерируемое тепло зависит от текущего, протекающего через них.

Рекомендация №5. Развязывающий конденсатор должен быть тщательно расположен.

Развязывающий конденсатор должен быть расположен близко к выводам питания или заземления IC для максимизации эффективности развязки. Странная емкость будет вызвана, когда конденсатор размещен в далеком месте. Множественные виа должны быть размещены между выводами конденсатора и плоскостью заземления для снижения индуктивности.

Рекомендация №6. Термическая площадка должна быть умно расположена.

Настройка термической площадки направлена на то, чтобы сделать расстояние максимально малым между трассами или заливкой и выводами компонента, что благоприятно для пайки. Маленькое соединение коротко, когда речь идет о снижении сопротивления. Как только термические площадки на выводах компонентов не применяются, температура компонентов будет ниже. Лучшее термическое соединение доступно, соединяющее трассы или заливку, что помогает теплоотводу. Однако это сложнее для пайки или отпайки.

Рекомендация №7. Цифровые и шумовые трассы должны быть удалены от аналоговых цепей.

Параллельные трассы или проводники могут привести к генерации емкости. Сигналы склонны связываться на цепях, когда трассы расположены слишком близко друг к другу, что особенно верно для относительно высокой частоты. Высокочастотные и шумовые трассы должны быть далеко от тех, которые вы не хотите, чтобы они были побеждены шумом.

Рекомендация №8. Расстояние между трассами и монтажным виа должно быть соответствующим образом расположено.

Достаточное пространство должно поддерживаться между медными трассами или заливкой и монтажными виа для предотвращения опасности удара. Паяльная маска не является надежным индуктором, поэтому достаточное расстояние должно также сохраняться между медью и любым монтажным оборудованием.

Рекомендация №9. Заземление может быть опасным, если вы уделяете ему мало внимания в компоновке печатных плат.

Заземление не является идеальным проводником, поэтому забота должна быть принята при размещении шумового заземления далеко от тихих сигналов. Заземляющие трассы должны быть достаточно большими для переноса текущего тока. Размещение плоскости заземления под сигнальными трассами может помочь снизить импеданс трассы, что является идеальным условием.

Рекомендация №10. Печатная плата должна рассматриваться как радиатор.

Больше меди должно быть размещено вокруг поверхностно-монтируемых компонентов, чтобы предоставить дополнительную площадь поверхности для рассеивания тепла, что является методом, приносящим более высокую эффективность. Подобные рекомендации даже упоминаются в даташитах некоторых компонентов.

Дополнительные советы по компоновке печатных плат

Как только компоновка печатных плат завершена, перед переходом к следующему шагу, пожалуйста, тщательно проверьте свою компоновку печатных плат на основе следующих советов.
1). Размер платы должен быть проверен, чтобы убедиться, совместим ли он с изображенным в схемах или требованием техники производства печатных плат и есть ли фидуциальные маркеры.
2). Компоненты должны быть гарантированы, что нет конфликта в двухмерном и трехмерном пространстве.
3). Компоненты должны быть проверены, чтобы убедиться, что все компоненты аккуратно и равномерно распределены.
4). Компоненты, требующие последующей замены, должны быть проверены, чтобы убедиться, что они доступны для замены или модификации.
5). Достаточное расстояние было сохранено между теплочувствительными компонентами и теплогенерирующими компонентами.
6). Регулируемые компоненты должны быть гарантированы, что они удобно регулируются.
7). Термическая зона рассеивания должна содержать радиатор и обладать плавным потоком воздуха.
8). Поток сигнала должен быть плавным, а взаимосоединение максимально коротким.

Получили идеальный дизайн печатной платы? Тогда вам нужен надежный производитель печатных плат для печати ваших плат!

PCBCart производит печатные платы для мировых компаний уже более 10 лет. Просто предоставьте нам ваши файлы дизайна печатных плат, мы гарантируем, что вы получите полностью функциональные печатные платы в кратчайшие сроки. Только что завершили новый дизайн печатной платы и ищете PCB House? Проверьте, сколько вы можете сэкономить, используя наш custom сервис производства печатных плат.

Полезный ресурс:
• Соображения компоновки смешанных сигналов
• Советы по высокоскоростной компоновке
• Влияние компоновки печатных плат на ЭМС электронного изделия
• Правила компоновки и трассировки для коробочной сборки
• Полнофункциональный сервис производства печатных плат с множественными вариантами добавленной стоимости
• Требования к файлам для эффективного производства печатных плат
• Сравнение сервисов прототипирования печатных плат и стандартного производства печатных плат
• Когда использовать сервис прототипирования печатныхplats и когда переключиться на стандартный сервис печатных плат
• Помимо производства печатных плат, PCBCart также предлагает полный turnkey сервис сборки печатных плат