Piirilevysuunnittelu aloittelijoille: vaiheittainen opas ensimmäisen taulusi rakentamiseen

Aloittelijan lähettämä ensimmäinen levy tulee yleensä takaisin yhdellä kolmesta ongelmasta: liittimen jalanjälki puolen millimetrin päässä pehmusteistaan, lämpöjälki, joka käy lämpimänä kuormituksen alla, tai Gerber-paketti, josta valmistajan on lähetettävä sinulle sähköpostia ennen kuin työ voi alkaa. Mikään näistä ei ole piirivirheitä. Ne ovat asettelu- ja kanavanvaihtopäätöksiä, jotka on tehty näytöllä jo työstetyn kaavion jälkeen.

Ensimmäisessä suunnittelussa luotettava polku on kapea. Pidä levy yksipuolisena tai kaksikerroksisena, aseta kaikki liittimet ja kiinnitysreiät ennen yksittäisen jäljen reitittämistä, kokoa virtajäljet ​​nykyisestä taulukosta silmän sijaan ja viimeistele suunnittelusäännön tarkistus, joka vastaa sitä, mitä valmistajasi voi todella tuottaa. Alla olevissa osissa selitetään, miksi kukin näistä vaiheista on olemassa ja mitä se maksaa, jos ohitat sen.

Aloita kaaviosta ja jalanjäljistä, jotka voit tarkistaa

Kaavakuva ei ole paperityötä, jonka saat valmiiksi ennen "todellisen" suunnittelutyön alkamista. Se on verkkolista, joka ohjaa layoutia, materiaaliluetteloa ja kokoonpanopiirustusta, ja jokainen siihen jäänyt epäsuhta tulee kuparijäljeksi, joka sinun on leikattava myöhemmin.

Vietä ylimääräinen tunti kirjastossa asettelun sijaan. Avoimet arkistot ja jakelijasivustot ovat täynnä muiden käyttäjien piirtämiä jalanjälkiä, ja 0,2 mm liian kapea tyyny näyttää edelleen näytöllä vakuuttavalta ja tekee käsin juottamisesta lähes mahdotonta.

• Kopioi suositeltu maakuvio komponentin tietolomakkeesta sen sijaan, että piirrät omasi.
• Vahvista nastan 1 suunta ja tarkista, näkyykö osa peilikuvana, kun se on alapuolella.
• Varmista, että jokainen jalanjälkipiha ei ole päällekkäin naapuriensa kanssa.
• Yhdistä jalanjäljen tyynyjen määrä symboliin ennen kuin tuot molemmat asetteluun.

Jos olet vielä rakentamassa mentaalista mallia koko virtauksesta, kannattaa lukea läpi PCB-suunnittelun perusteet, pinoamisvaihtoehdot ja vianetsintävinkit, ennen kuin sitoudut viikonloppuun asettelutyökaluun.

Yksipuolinen tai kaksikerroksinen levy on yleensä riittävä

Ensimmäisessä projektissa yksi tai kaksi kerrosta kantaa lähes aina piirin, ja yksinkertaisempi levy on halvempi valmistaa, nopeampi saapua ja paljon helpompi työstää uudelleen, kun jokin menee pieleen.

Yksipuolinen lauta asettaa jokaisen jäljen kuparin alapuolelle ja jokaisen osan päälle. Mitään pinnoitettua läpivientiä ei tarvitse murehtia, ja jos yhden jäljen on ylitettävä toinen, ratkaise se lankalinkillä uudelleensuunnittelun sijaan. Tästä syystä niin monet ensimmäiset projektit – ajastimet, anturikatkot, yhden transistorin ajurit – pysyvät yksipuolisina.

Pinnan viimeistely on tärkeämpää kuin aloittelijat odottavat. OSP, orgaaninen juotettavuuden säilöntäaine, jättää litteän kuparin, joka juottaa hyvin, säilyttää kohtuullisen käyttöiän ja maksaa vähemmän kuin kultapinnoitus. Yksipuolinen OSP-levy on järkevä ensitilaus, koska siinä on hyvin vähän, mitä kömpelö juotoskolvi voi vahingoittaa.

Yksipuolinen OSP-piirilevy Yksipuolisissa OSP-piirilevyissä käytetään orgaanista juotettavuuskalvoa (OSP) pintakäsittelyä, joka on ympäristöystävällinen ja myrkytön. Ne tarjoavat erittäin litteitä pehmusteita,... Näytä tuote →

Kaksi kerrosta antavat jatkuvan maatason toiselle puolelle, mikä on suurin saatavilla oleva melun ja signaalin laadun parannus hyvin pienellä rahalla. Jos suunnittelussasi on kytkentäsäädin, SPI-väylä tai kristalli, aloita kahdesta kerroksesta.

Siirry neljään kerrokseen, kun reititys tai melu sitä vaatii

Neljä kerrosta lakkaa olemasta luksusta, kun signaalitiheys tai kellotaajuus nousee. Tavallinen aloittelijaystävällinen järjestely on signaali, maa, teho, signaali: jokainen jälki saa jatkuvan referenssitason suoraan alapuolelleen, mikä poistaa suurimman osan kaksikerroksisia asetteluja vaivaavasta paluutien arvailusta.

Vaihe kahdesta kerroksesta neljään on todellinen, mutta yleensä pienempi kuin ihmiset pelkäävät, ja se ostaa hiljaisemman levyn, jolla on paljon vähemmän asetteluaikaa. Tavallinen nelikerroksinen rakenne, jossa on vihreä juotosmaski ja OSP-viimeistely, on paikka, johon monet ensimmäiset vakavat mallit päätyvät.

4 kerrosta vihreä OSP PCB Nelikerroksinen double-sided green OSP boards, using high-Tg FR-4 substrate and environmentally friendly OSP (organic soldering flux) surface treatment process, the green s... Näytä tuote →

Sijoita komponentit ennen kuin reitität mitään

Sijoitus ratkaisee suurimman osan reititysvaikeuksistasi. Aloittelijat sijoittavat usein osia karkeasti, alkavat reitittää ja vasta sitten huomaavat, että liittimen täytyy liikkua.

1. Aseta ensin liittimet, kytkimet, LEDit ja asennusreiät, koska kotelo päättää minne ne menevät.
2. Lisää seuraavaksi osat, joissa on mekaanisia rajoituksia: kiteet, antennit, jäähdytyselementit, kaikki, joissa on suoja-alue.
3. Sijoita kukin irrotuskondensaattori mahdollisimman lähelle sen palvelemaa virtanastaa, samalle puolelle, jos tilaa sallii.
4. Järjestä loput komponentit niin, että niiden väliset liitännät pysyvät lyhyinä, ja aloita sitten reititys.

Pidä kupari vähintään 0,3 mm:n etäisyydellä levyn ääriviivasta, ellei valmistaja toisin ilmoita, ja muista, että V-uurretut tai rei'itetyt reunat poistavat materiaalia asennuksen jälkeen. Älä hauta testipistettä korkean osan alle ja jätä mittaustilaa kaiken ympärille, jota tarvitset mittaamiseen – sinä mittaat sen.

Koko jälkiä nykyisestä, ei tottumuksesta

Jäljen leveys on lämpöpäätös ennen kuin se on mitään muuta. Virralleen liian kapea jälki kuumenee, ja tämä lämpötilan nousu - ei pelkästään virta - on se, mikä lopulta vahingoittaa laminaattia tai juotosliitosta.

IPC-2221-käyrät ovat lähes jokaisen online-leveyslaskimen takana, ja malli on yksinkertainen: leveys kasvaa nopeammin kuin virta. Siirtyminen 1 A:sta 2 A:iin samalla kuparin paksuudella kertoo vaaditun leveyden karkeasti 2,6:lla, ei kahdella. Sisäkerroksen jäljet ​​ovat myös kuumempia, koska laminaatti vangitsee lämpöä, joten sisempi jälki tarvitsee noin 2,6 kertaa ulkokerroksen leveyden.

Käsittele näitä lukuja vain lämpötilan vähimmäisarvoina. Jännitteen pudotus, ohjattu impedanssi ja sulakevirta kaikki työntöleveydet korkeammalle.

Kun suunnittelu aidosti kantaa virtaa, kuparin paino ja pinnan viimeistely muuttuvat ulkoasupäätöksiksi yksityiskohtien ostamisen sijaan. Kaksi unssia kuparia puolittaa karkeasti jokaisen taulukon leveyden, ja lyijytön juotettu viimeistely, kuten teho- ja autoelektroniikkaan rakennetussa kaksipuolisessa lyijyttömässä levyssä, kannattaa määrittää ajoissa, koska se muuttaa sekä prosessia että juotettavaa pintaa.

Kaksipuolinen vihreä lyijytön juotettu piirilevy teho- ja autoelektroniikkaan Kaksipuolinen vihreä lyijytön tinattu levy. Tinapinnoitteen muodostamalla paksulla metalliesteellä on erinomainen lämmönpoistokyky ja kyky käsitellä... Näytä tuote →

Myös geometrialla on väliä. Reititä 45 astetta 90 asteen sijaan, pidä suurvirtasilmukat fyysisesti pieninä ja aja signaalijäljet ​​katkeamattoman maan päällä aina, kun pino sen sallii.

Aja Kongon demokraattinen tasavalta valmistajan todellisia rajoja vastaan

Suunnittelusäännön tarkistus ei ole loppua varten tallennettu muodollisuus. Aseta säännöt valmistajan julkaisemien ominaisuuksien perusteella ennen aloittamista ja suorita sitten tarkistus sijoittamisen jälkeen ja uudelleen reitityksen jälkeen.

Monikerroksiset tehtaat voivat pitää sisällään 3/3 tuhannen viivanleveyden ja -välin – 6-kerroksinen kullattu levy tällä geometrialla on rutiinituotantoa monille niistä – mutta suunnittelu 6/6 miljoonalla ei maksa hitaalle ensimmäiselle levylle mitään suorituskykyä ja jättää marginaalin etch-vaihteluita ja halvempia tarjouksia vastaan.

Tyhjennä nämä tarkistukset ennen vientiä:

• Yhdistämättömät ja yhden tyynyn verkot, mikä yleensä tarkoittaa, että kaavamaista symbolia ei koskaan ollut kytketty.
• Jälkien, tyynyjen ja kuparivalujen väliset välysrikkomukset.
• Silkkipainettu paljaiden tyynyjen päälle, mikä häiritsee juotospastaa.
• Rengasrenkaat ja porakoot alle valmistajan minimin.
• Päällekkäiset tai päällekkäiset tyynyt, jotka usein jäävät jäljelle, kun jalanjälkeä muokataan.

Vie sitten Gerberit RS-274X-muodossa, yksi tiedosto kerrosta kohti, sekä NC-poratiedosto vastaavissa yksiköissä ja lyhyt tekstihuomautus kerrosten lukumäärästä, levyn paksuisuudesta, kuparin painosta, pinnan viimeistelystä ja mahdollisista impedanssivaatimuksista. Jokainen valmistajan esittämä kysymys lisää tarjoukseen yhden päivän.

Mitä lähettää ja mitä tulee takaisin

Tuotanto on nopeaa, kun tiedostot ovat oikein. Suoraviivaisen taulun normaalit toimitusajat näyttävät tältä:

• Yksipuoliset ja kaksipuoliset suuret erät: 6-7 päivää
• 4-8 kerrosta: 9-20 päivää
• 10-16 kerrosta: 20-25 päivää
• 16-32 kerrosta: 25-45 päivää
• HDI-levyt: 25 päivän sisällä
• Kaksipuoliset prototyypit: jopa 24 tuntia

Hinta määräytyy koon, kerrosten lukumäärän, kuparin painon, viimeistelyn, määrän ja toleranssin painamisen mukaan. Sertifikaatit osoittavat, mitä markkinoita tehdas voi palvella: ISO 9001, ISO 14001 ja ISO 45001 kattavat yleisen laadun-, ympäristö- ja turvallisuusjohtamisen, kun taas IATF 16949:llä on väliä levyn päätyessä ajoneuvoon ja UL:llä, kun valmis tuote myydään Pohjois-Amerikassa. Mahdollisen toimittajan palvelusivun lukeminen ennen Gerberien lukitsemista kertoo, mitä toleransseja ja viimeistelyjä ne suorittavat päivittäin, mikä on hyödyllisempää kuin kykytaulukkoon painetut minimit.

Jos otat yhden sarjan pois tästä artikkelista, tee siitä tämä:

1. Piirrä kaavio ja tarkista jokainen jalanjälki tietolomakkeesta.
2. Valitse pienin kerrosmäärä, joka kuljettaa signaalejasi, ja lisää maataso heti, kun siirryt kahdelle tasolle.
3. Aseta liittimet, kiinnitysreiät ja irrotuskondensaattorit ennen kuin reitität mitään.
4. Kokoa virtataulukon tehojäljet ​​ja pidä virtasilmukat lyhyinä.
5. Suorita DRC, vie RS-274X Gerberit NC-poratiedostolla ja lähetä paketti kirjallisen pinoamisilmoituksen kanssa.

Tilaa sitten pieni määrä prototyyppiä, käynnistä se hitaasti ja kirjoita muistiin, mitä muuttaisit. Toinen levy on aina parempi kuin ensimmäinen, ja nopein tapa oppia piirilevyn suunnittelu on viimeistellä yksi.