Yeni Başlayanlar İçin PCB Tasarımı: İlk Kartınızı Oluşturmak İçin Adım Adım Kılavuz

Yeni başlayan birinin gönderdiği ilk kart genellikle üç sorundan biriyle geri gelir: pedlerinden yarım milimetre uzakta oturan bir konektör ayak izi, yük altında ısınan bir güç hattı veya imalatçının iş başlamadan önce size e-posta göndermesi gereken bir Gerber paketi. Bunların hiçbiri devre hatası değil. Bunlar, şematik ekranda zaten çalıştıktan sonra alınan yerleşim ve devir kararlarıdır.

İlk tasarım için güvenilir yol dardır. Kartı tek taraflı veya iki katmanlı tutun, tek bir izi yönlendirmeden önce her konektörü ve montaj deliğini yerleştirin, güç izlerini gözle değil geçerli bir tablodan boyutlandırın ve imalatçınızın gerçekte üretebileceğiyle eşleşen bir tasarım kuralı kontrolü ile bitirin. Aşağıdaki bölümlerde bu adımların her birinin neden mevcut olduğu ve bu adımları atladığınızda ne kadara mal olacağı açıklanmaktadır.

Doğrulayabileceğiniz Bir Şematik ve Ayak İzleriyle Başlayın

Şematik, "gerçek" tasarım çalışması başlamadan önce bitirdiğiniz evrak işleri değildir. Düzeni, malzeme listesini ve montaj çizimini yönlendiren netlisttir ve burada kalan her uyumsuzluk, daha sonra kesmeniz gereken bakır bir iz haline gelir.

Fazladan saatinizi düzen yerine kütüphanede geçirin. Açık depolar ve dağıtım siteleri diğer kullanıcılar tarafından çizilen ayak izleriyle doludur ve 0,2 mm kadar dar olan bir ped ekranda hala ikna edici görünürken elle lehimlemeyi neredeyse imkansız hale getirir.

• Önerilen arazi modelini kendiniz çizmek yerine bileşen veri sayfasından kopyalayın.
• Pim 1 yönünü doğrulayın ve parçanın alt tarafa oturduğunda yansıtılıp yansıtılmadığını kontrol edin.
• Her ayak izi avlusunun komşularıyla örtüşmediğini doğrulayın.
• Her ikisini de düzene aktarmadan önce ayak izinin ped sayısını sembolle eşleştirin.

Hala tüm akışın zihinsel bir modelini oluşturuyorsanız, bir hafta sonunu bir düzen aracına ayırmadan önce PCB tasarımının temelleri, yığın seçenekleri ve sorun giderme ipuçlarının gözden geçirilmesi okumaya değer.

Tek Taraflı veya İki Katmanlı Bir Kart Genellikle Yeterlidir

İlk projede, bir veya iki katman neredeyse her zaman devreyi taşıyacaktır ve daha basit olan kartın yapımı daha ucuz, ulaşması daha hızlı ve bir şeyler ters gittiğinde yeniden işlenmesi çok daha kolaydır.

Tek taraflı bir tahta, her izi alttaki bakıra ve her parçayı üste koyar. Endişelenecek kaplamalı yollar yoktur ve eğer bir izin diğerini geçmesi gerekiyorsa, bunu yeniden tasarlamak yerine tel bağlantıyla çözersiniz. Bu nedenle pek çok ilk proje (zamanlayıcılar, sensör devreleri, tek transistörlü sürücüler) tek taraflı kalıyor.

Yüzey kalitesi yeni başlayanların beklediğinden daha önemlidir. Organik lehimlenebilirlik koruyucusu olan OSP, iyi lehimlenen, makul raf ömrüne sahip olan ve altın kaplamaya göre daha düşük maliyetli olan düz bakır bırakır. Tek taraflı bir OSP kartı mantıklı bir ilk tercihtir çünkü üzerinde beceriksiz bir havyanın zarar verebileceği çok az şey vardır.

Tek Taraflı OSP PCB Kartı Tek taraflı OSP PCB'ler, çevre dostu ve toksik olmayan bir organik lehimlenebilir film (OSP) yüzey işlemi kullanır. Son derece düz pedler sunuyorlar, maki ... Ürünü Görüntüle →

İki katman, bir tarafta sürekli bir yer düzlemi sağlar; bu, çok az bir parayla elde edilebilecek en büyük gürültü ve sinyal kalitesi iyileştirmesidir. Tasarımınız bir anahtarlama regülatörü, bir SPI veriyolu veya bir kristal içeriyorsa iki katmanla başlayın.

Yönlendirme veya Gürültü Gerektiğinde Dört Katmana Geçin

Sinyal yoğunluğu veya saat hızı arttığında dört katman lüks olmaktan çıkıyor. Yeni başlayanlara yönelik standart düzenleme sinyal, toprak, güç ve sinyaldir: her iz doğrudan altında sürekli bir referans düzlemine sahiptir, bu da iki katmanlı düzenleri rahatsız eden dönüş yolu tahminlerinin çoğunu ortadan kaldırır.

İki katmandan dörde geçiş gerçektir ancak genellikle insanların korktuğundan daha küçüktür ve çok daha az tasarım süresiyle daha sessiz bir tahta satın alır. Yeşil lehim maskeli ve OSP kaplamalı standart dört katmanlı yapı, birçok ilk ciddi tasarımın ortaya çıktığı yerdir.

4 Katmanlı Yeşil OSP PCB Dört katmanlı double-sided green OSP boards, using high-Tg FR-4 substrate and environmentally friendly OSP (organic soldering flux) surface treatment process, the green s... Ürünü Görüntüle →

Herhangi Bir Şeyi Yönlendirmeden Önce Bileşenleri Yerleştirin

Yerleştirme, yönlendirme zorluğunuzun çoğunu belirler. Yeni başlayanlar genellikle parçaları kabaca yerleştirir, yönlendirmeye başlar ve ancak bundan sonra konektörün hareket etmesi gerektiğini keşfederler.

1. Nereye gideceklerine muhafaza karar verdiğinden önce konektörleri, anahtarları, LED'leri ve montaj deliklerini yerleştirin.
2. Daha sonra mekanik kısıtlamaları olan parçaları ekleyin: kristaller, antenler, soğutucular ve uzak tutulması gereken herhangi bir şey.
3. Her bir dekuplaj kapasitörünü, eğer boşluk varsa aynı tarafta, hizmet ettiği güç pininin mümkün olduğu kadar yakınına yerleştirin.
4. Kalan bileşenleri, aralarındaki bağlantılar kısa kalacak şekilde düzenleyin ve ardından yönlendirmeye başlayın.

Üretici aksini belirtmediği sürece, bakırı levhanın dış hatlarından en az 0,3 mm uzakta tutun ve V-çizgili veya yönlendirilmiş kenarların montaj sonrasında malzemeyi çıkardığını unutmayın. Test noktasını uzun bir parçanın altına gömmeyin ve ölçmeniz gereken herhangi bir şeyin çevresinde problama alanı bırakın; onu siz ölçeceksiniz.

Boyut Alışkanlıktan Değil Akımdan İzler

İz genişliği her şeyden önce termal bir karardır. Akımı için çok dar olan bir iz ısınır ve bu sıcaklık artışı (yalnızca akım değil) sonuçta laminata veya lehim bağlantısına zarar verir.

IPC-2221 eğrileri neredeyse tüm çevrimiçi iz genişliği hesaplayıcıların arkasında yer alır ve model basittir: genişlik mevcuttan daha hızlı büyür. Aynı bakır kalınlığında 1 A'dan 2A'ya geçmek gerekli genişliği ikiyle değil yaklaşık 2,6 ile çarpar. İç katman izleri aynı zamanda laminatın ısıyı tutması nedeniyle daha da ısınır, bu nedenle iç iz, dış katman eşdeğerinin yaklaşık 2,6 katı genişliğe ihtiyaç duyar.

Bu rakamları yalnızca sıcaklık için minimum değerler olarak değerlendirin. Gerilim düşüşü, kontrollü empedans ve kaynaştırma akımının tümü daha yüksek genişliktedir.

Bir tasarım gerçekten akım taşıdığında, bakır ağırlığı ve yüzey kalitesi, satın alma ayrıntıları yerine yerleşim kararları haline gelir. İki ons bakır, tabladaki her genişliği kabaca yarıya indirir ve güç ve otomotiv elektroniği için üretilmiş çift taraflı kurşunsuz bir kartta kullanılan gibi kurşunsuz lehimli bir kaplama, hem işlemi hem de lehim yapacağınız yüzeyi değiştirdiğinden, erken belirtmeye değerdir.

Güç ve Otomotiv Elektroniği İçin Çift Taraflı Yeşil Kurşunsuz Lehimli PCB Çift taraflı yeşil kurşunsuz kalay kaplı levha. Kalay kaplamanın oluşturduğu kalın metal bariyer, mükemmel ısı dağıtma performansına ve ısıyla başa çıkma yeteneğine sahiptir. Ürünü Görüntüle →

Geometri de önemlidir. 90 derece yerine 45 derecelik bir açıyla yönlendirin, yüksek akım döngülerini fiziksel olarak küçük tutun ve yığının izin verdiği her yerde sinyal izlerini kesintisiz zemin üzerinde çalıştırın.

DRC'yi İmalatçının Gerçek Sınırlarına Karşı Çalıştırın

Tasarım kuralı kontrolü sona saklanan bir formalite değildir. Başlamadan önce kurallarınızı üreticinin yayınlanmış yeteneğinden ayarlayın, ardından kontrolü yerleştirmeden sonra ve yönlendirmeden sonra tekrar çalıştırın.

Çok katmanlı fabrikalar 3/3 mil çizgi genişliğini ve aralığını tutabilir - bu geometride 6 katmanlı altın kaplamalı bir tahta çoğu için rutin üretimdir - ancak 6/6 mil'de tasarım, yavaş bir ilk panelin performans açısından hiçbir maliyeti yoktur ve aşındırma varyasyonuna ve daha ucuz tekliflere karşı marj bırakır.

Dışa aktarmadan önce şu kontrolleri temizleyin:

• Bağlantısız ve tek pedli ağlar, bu genellikle şematik bir sembolün hiçbir zaman kablolanmadığı anlamına gelir.
• İzler, pedler ve bakır dökümleri arasındaki açıklık ihlalleri.
• Lehim pastasına müdahale eden açıkta kalan pedlerin üzerine serigraf baskılı.
• Halka şeklindeki halkalar ve matkap boyutları imalatçının minimum değerinin altındadır.
• Bir ayak izi düzenlenirken sıklıkla geride kalan, üst üste binen veya kopyalanan pedler.

Daha sonra Gerber'leri RS-274X formatında, katman başına bir dosya, artı eşleşen birimlerde bir NC sondaj dosyası ve katman sayısını, levha kalınlığını, bakır ağırlığını, yüzey kaplamasını ve empedans gereksinimlerini listeleyen kısa metin notunu dışa aktarın. Bir imalatçının size sorması gereken her soru, teklife bir gün ekler.

Ne Gönderilmeli ve Ne Geri Dönmeli?

Dosyalar doğru olduğunda üretim hızlıdır. Basit bir pano için standart teslimat süreleri şöyle görünür:

• Tek taraflı ve çift taraflı büyük partiler: 6 ila 7 gün
• 4 ila 8 katman: 9 ila 20 gün
• 10 ila 16 katman: 20 ila 25 gün
• 16 ila 32 katman: 25 ila 45 gün
• HDI panoları: 25 gün içinde
• Çift taraflı prototipler: 24 saat kadar kısa bir sürede

Fiyat, boyuta, katman sayısına, bakır ağırlığına, kaplamaya, miktara ve toleransı ne kadar zorladığınıza göre belirlenir. Sertifikalar bir fabrikanın hangi pazarlara hizmet edebileceğini gösterir: ISO 9001, ISO 14001 ve ISO 45001 genel kalite, çevre ve güvenlik yönetimini kapsar; IATF 16949 ise kartın bir araca yerleştirilmesi ve UL, bitmiş ürünün Kuzey Amerika'da satılması durumunda önem taşır. Gerber'leri kilitlemeden önce olası bir tedarikçinin servis sayfasını okumak, size her gün hangi toleransları ve bitirme işlemlerini yaptıklarını söyler; bu, bir yetenek tablosunda basılan minimum değerlerden daha faydalıdır.

Bu makaleden bir diziyi çıkarırsanız, bunu şu şekilde yapın:

1. Şemayı çizin ve her ayak izini bir veri sayfasına göre doğrulayın.
2. Sinyallerinizi taşıyan en düşük katman sayısını seçin ve iki katmana geçtiğinizde bir zemin düzlemi ekleyin.
3. Herhangi bir şeyi yönlendirmeden önce konnektörleri, montaj deliklerini ve dekuplaj kapasitörlerini yerleştirin.
4. Geçerli bir tablodaki güç izlerini boyutlandırın ve geçerli döngüleri kısa tutun.
5. DRC'yi çalıştırın, RS-274X Gerber'leri bir NC sondaj dosyasıyla dışa aktarın ve paketi yazılı bir yığın notuyla gönderin.

Daha sonra küçük bir prototip miktarı sipariş edin, yavaşça çalıştırın ve neyi değiştireceğinizi yazın. İkinci kart her zaman birinciden daha iyidir ve PCB tasarımını öğrenmenin en hızlı yolu birini bitirmektir.