Disenyo ng PCB para sa Mga Nagsisimula: Isang Hakbang-hakbang na Gabay sa Pagbuo ng Iyong Unang Board

Ang unang board na ipinapadala ng isang baguhan ay kadalasang bumabalik na may isa sa tatlong problema: isang connector footprint na nakapatong sa kalahating milimetro mula sa mga pad nito, isang power trace na nagpapainit sa ilalim ng load, o isang Gerber package na kailangang i-email sa iyo ng fabricator bago pa man magsimula ang trabaho. Wala sa mga iyon ang mga error sa circuit. Ang mga ito ay mga desisyon sa layout at handoff na ginawa pagkatapos na gumana ang schematic sa screen.

Para sa isang unang disenyo, ang maaasahang landas ay makitid. Panatilihin ang board na single-sided o two-layer, ilagay ang bawat connector at mounting hole bago iruta ang isang bakas, ang laki ng power trace mula sa kasalukuyang table sa halip na sa pamamagitan ng mata, at tapusin gamit ang isang pagsusuri sa panuntunan ng disenyo na tumutugma sa kung ano talaga ang magagawa ng iyong fabricator. Ipinapaliwanag ng mga seksyon sa ibaba kung bakit umiiral ang bawat isa sa mga hakbang na iyon at kung magkano ang halaga kapag nilaktawan mo ito.

Magsimula Sa isang Schematic at Footprints na Mabe-verify Mo

Ang eskematiko ay hindi mga papeles na tinapos mo bago magsimula ang "tunay" na gawaing disenyo. Ang netlist ang nagtutulak ng layout, ang bill ng mga materyales, at ang assembly drawing, at ang bawat mismatch na natitira dito ay nagiging isang tansong bakas na kailangan mong putulin sa ibang pagkakataon.

Gumugol ng dagdag na oras sa library sa halip na sa layout. Ang mga bukas na repositoryo at mga site ng distributor ay puno ng mga footprint na iginuhit ng ibang mga user, at ang isang pad na 0.2 mm na masyadong makitid ay mukhang nakakumbinsi pa rin sa screen habang ginagawang halos imposible ang hand soldering.

• Kopyahin ang inirekumendang pattern ng lupa mula sa component datasheet sa halip na iguhit ang iyong sarili.
• Kumpirmahin ang orientation ng pin 1 at suriin kung ang bahagi ay naka-mirror kapag ito ay nasa ilalim na bahagi.
• I-verify na ang bawat footprint courtyard ay hindi nagsasapawan sa mga kapitbahay nito.
• Itugma ang bilang ng pad ng footprint sa simbolo bago i-import ang pareho sa layout.

Kung gumagawa ka pa rin ng mental na modelo ng buong daloy, isang walkthrough ng mga pangunahing kaalaman sa disenyo ng PCB, mga pagpipilian sa stackup, at mga tip sa pag-troubleshoot ay sulit na basahin bago ka gumawa ng isang weekend sa isang tool sa layout.

Karaniwang Sapat na ang Single-Sided o Two-Layer Board

Para sa unang proyekto, halos palaging dadalhin ng isa o dalawang layer ang circuit, at ang mas simpleng board ay mas murang gawin, mas mabilis na dumating, at mas madaling gawin muli kapag may nangyaring mali.

Inilalagay ng single-sided board ang bawat bakas sa ibabang tanso at bawat bahagi sa itaas. Walang mga plated vias na dapat ipag-alala, at kung ang isang bakas ay dapat tumawid sa isa pa, lutasin mo ito gamit ang isang wire link sa halip na isang muling disenyo. Iyon ang dahilan kung bakit napakaraming unang proyekto — mga timer, mga breakout ng sensor, mga driver ng single-transistor — na nananatiling isang panig.

Mas mahalaga ang surface finish kaysa sa inaasahan ng mga baguhan. Ang OSP, ang organic solderability preservative, ay nag-iiwan ng flat copper na mahusay na nagso-solder, nagtataglay ng makatwirang shelf life, at mas mura kaysa sa gold plating. Ang isang single-sided na OSP board ay isang makatwirang unang pagkakasunud-sunod dahil napakakaunti dito na maaaring masira ng isang malamya na panghinang.

Single-Sided OSP PCB Board Gumagamit ang mga single-sided na OSP PCB ng organic solderability film (OSP) surface treatment, na environment friendly at hindi nakakalason. Nag-aalok sila ng napaka-flat pad, maki... Tingnan ang Produkto →

Ang dalawang layer ay nagbibigay sa iyo ng tuluy-tuloy na ground plane sa isang gilid, na siyang pinakamalaking ingay at pagpapabuti ng kalidad ng signal na magagamit para sa napakakaunting pera. Kung ang iyong disenyo ay may kasamang switching regulator, isang SPI bus, o isang kristal, magsimula sa dalawang layer.

Lumipat sa Apat na Layer Kapag Nangangailangan Ito ng Pagruruta o Ingay

Ang apat na layer ay humihinto sa pagiging isang luxury kapag tumaas ang density ng signal o bilis ng orasan. Ang karaniwang pag-aayos ng beginner-friendly ay signal, ground, power, signal: bawat bakas ay nakakakuha ng tuluy-tuloy na reference plane na direkta sa ilalim nito, na nag-aalis ng karamihan sa return-path guesswork na sumasalot sa dalawang-layer na layout.

Ang hakbang mula sa dalawang layer hanggang apat ay totoo ngunit kadalasan ay mas maliit kaysa sa kinatatakutan ng mga tao, at bumibili ito ng mas tahimik na board na may mas kaunting oras ng layout. Ang karaniwang four-layer build na may green solder mask at isang OSP finish ay kung saan maraming unang seryosong disenyo ang napupunta.

4 na Layer Green OSP PCB Apat na layer double-sided green OSP boards, using high-Tg FR-4 substrate and environmentally friendly OSP (organic soldering flux) surface treatment process, the green s... Tingnan ang Produkto →

Maglagay ng Mga Bahagi Bago Mo Ruta ng Anuman

Ang placement ang nagpapasya sa karamihan ng iyong kahirapan sa pagruruta. Ang mga nagsisimula ay kadalasang naglalagay ng mga bahagi nang halos, nagsisimulang mag-ruta, at pagkatapos lamang ay matuklasan na ang isang connector ay kailangang gumalaw.

1. Ilagay muna ang mga connector, switch, LED, at mounting hole, dahil ang enclosure ang magpapasya kung saan sila pupunta.
2. Magdagdag ng mga bahagi na may mga mekanikal na hadlang sa susunod: mga kristal, antenna, heatsink, anumang bagay na may lugar na iwasan.
3. Ilagay ang bawat decoupling capacitor nang mas malapit hangga't maaari sa power pin na pinaglilingkuran nito, sa parehong gilid kung may espasyo.
4. Ayusin ang natitirang mga bahagi upang ang mga koneksyon sa pagitan ng mga ito ay manatiling maikli, pagkatapos ay simulan ang pagruruta.

Panatilihin ang tanso na hindi bababa sa 0.3 mm mula sa outline ng board maliban kung iba ang sinabi ng fabricator, at tandaan na ang V-scored o naka-ruta na mga gilid ay nag-aalis ng materyal pagkatapos ng pagpupulong. Huwag ibaon ang isang test point sa ilalim ng isang matangkad na bahagi, at mag-iwan ng probing room sa paligid ng anumang bagay na kailangan mong sukatin — susukatin mo ito.

Mga Bakas ng Sukat Mula sa Kasalukuyan, Hindi Mula sa Ugali

Ang lapad ng bakas ay isang thermal na desisyon bago ito anupaman. Ang isang bakas na masyadong makitid para sa kasalukuyang pag-init nito, at ang pagtaas ng temperatura na iyon - hindi ang kasalukuyang nag-iisa - ang kalaunan ay nakakasira sa laminate o isang solder joint.

Ang mga curve ng IPC-2221 ay nasa likod ng halos lahat ng online na trace-width calculator, at ang pattern ay simple: ang lapad ay lumalaki nang mas mabilis kaysa sa kasalukuyang. Ang paglipat mula 1 A hanggang 2 A sa parehong kapal ng tanso ay nagpaparami ng kinakailangang lapad sa humigit-kumulang 2.6, hindi sa dalawa. Ang mga bakas sa loob ng layer ay mas mainit din dahil ang laminate ay nakakakuha ng init, kaya ang isang panloob na bakas ay nangangailangan ng humigit-kumulang 2.6 beses ang lapad ng katumbas nito sa panlabas na layer.

Tratuhin ang mga figure na iyon bilang mga minimum para sa temperatura lamang. Pagbaba ng boltahe, kinokontrol na impedance, at pagsasama ng kasalukuyang lahat ng mas mataas na lapad ng pagtulak.

Kapag ang isang disenyo ay tunay na nagdadala ng kasalukuyang, ang bigat ng tanso at pang-ibabaw na pagtatapos ay nagiging mga desisyon sa layout kaysa sa pagbili ng mga detalye. Dalawang onsa ng tanso ang halos kalahati ng bawat lapad sa talahanayan, at ang walang lead na soldered finish, gaya ng ginamit sa double-sided lead-free board na ginawa para sa power at automotive electronics, ay nagkakahalaga ng pagtukoy nang maaga dahil binabago nito ang proseso at ang surface kung saan ka maghihinang.

Double-Sided Green Lead-Free Soldered PCB Para sa Power at Automotive Electronics Dalawang panig na berdeng walang lead na tin-plated na board. Ang makapal na metal na hadlang na nabuo ng lata na patong ay may mahusay na pagganap ng pagwawaldas ng init at ang kakayahang pangasiwaan ang l... Tingnan ang Produkto →

Mahalaga rin ang geometry. Ruta sa 45 degrees sa halip na 90, panatilihing pisikal na maliit ang mga high-current na loop, at magpatakbo ng mga bakas ng signal sa walang patid na lupa kung saan ito pinapayagan ng stackup.

Patakbuhin ang DRC Laban sa Mga Tunay na Limitasyon ng Fabricator

Ang pagsuri sa panuntunan ng disenyo ay hindi isang pormalidad na naka-save para sa pagtatapos. Itakda ang iyong mga panuntunan mula sa na-publish na kakayahan ng fabricator bago ka magsimula, pagkatapos ay patakbuhin ang tseke pagkatapos ng pagkakalagay at muli pagkatapos ng pagruruta.

Ang mga multilayer na pabrika ay maaaring humawak ng 3/3 mil line width at spacing — isang 6-layer na gold-plated na board sa geometry na iyon ay nakagawiang produksyon para sa marami sa kanila — ngunit ang pagdidisenyo sa 6/6 mil ay nagkakahalaga ng mabagal na unang board na wala sa performance at nag-iiwan ng margin laban sa etch variation at mas murang mga quote.

Bago i-export, i-clear ang mga pagsusuring ito:

• Hindi konektado at single-pad na mga lambat, na karaniwang nangangahulugan na ang isang eskematiko na simbolo ay hindi kailanman naka-wire.
• Mga paglabag sa clearance sa pagitan ng mga bakas, pad, at pagbuhos ng tanso.
• Silkscreen na naka-print sa mga nakalantad na pad, na nakakasagabal sa solder paste.
• Mga singsing sa bilog at laki ng drill na mas mababa sa minimum ng fabricator.
• Nag-o-overlap o na-duplicate na mga pad, kadalasang naiwan kapag na-edit ang isang footprint.

Pagkatapos ay i-export ang Gerbers sa RS-274X na format, isang file sa bawat layer, kasama ang isang NC drill file sa mga tumutugmang unit at isang maikling text note na naglilista ng bilang ng layer, kapal ng board, bigat ng tanso, surface finish, at anumang mga kinakailangan sa impedance. Ang bawat tanong na kailangang itanong sa iyo ng isang fabricator ay nagdaragdag ng isang araw sa quote.

Ano ang Ipapadala, at Ano ang Babalik

Mabilis ang produksyon kapag tama ang mga file. Ang mga karaniwang lead time para sa isang tapat na board ay ganito ang hitsura:

• Single-sided at double-sided na malalaking batch: 6 hanggang 7 araw
• 4 hanggang 8 layer: 9 hanggang 20 araw
• 10 hanggang 16 na layer: 20 hanggang 25 araw
• 16 hanggang 32 na layer: 25 hanggang 45 araw
• HDI boards: sa loob ng 25 araw
• Mga prototype na may dalawang panig: kasing bilis ng 24 na oras

Ang presyo ay hinihimok ng laki, bilang ng layer, bigat ng tanso, tapusin, dami, at kung gaano mo kahirap itulak ang pagpapaubaya. Ipinapakita ng mga certification kung aling mga merkado ang maaaring pagsilbihan ng isang pabrika: Sinasaklaw ng ISO 9001, ISO 14001, at ISO 45001 ang pangkalahatang kalidad, pamamahala sa kapaligiran, at kaligtasan, habang mahalaga ang IATF 16949 kapag napunta ang board sa isang sasakyan at mahalaga ang UL kapag naibenta ang natapos na produkto sa North America. Ang pagbabasa sa page ng serbisyo ng isang prospective na supplier bago mo i-lock ang Gerbers ay magsasabi sa iyo kung ano ang mga pagpapaubaya at pagtatapos na kanilang pinapatakbo araw-araw, na mas kapaki-pakinabang kaysa sa mga minimum na naka-print sa isang talahanayan ng kakayahan.

Kung kukuha ka ng isang sequence mula sa artikulong ito, gawin itong ganito:

1. Iguhit ang eskematiko at i-verify ang bawat bakas ng paa laban sa isang datasheet.
2. Piliin ang pinakamababang bilang ng layer na nagdadala ng iyong mga signal, at magdagdag ng ground plane sa sandaling lumipat ka sa dalawang layer.
3. Maglagay ng mga connector, mounting hole, at decoupling capacitor bago magruta ng anuman.
4. Mga bakas ng laki ng kapangyarihan mula sa kasalukuyang talahanayan at panatilihing maikli ang mga kasalukuyang loop.
5. Patakbuhin ang DRC, i-export ang RS-274X Gerbers gamit ang NC drill file, at ipadala ang package na may nakasulat na stackup note.

Pagkatapos ay mag-order ng isang maliit na dami ng prototype, paganahin ito nang dahan-dahan, at isulat kung ano ang iyong babaguhin. Ang pangalawang board ay palaging mas mahusay kaysa sa una, at ang pinakamabilis na paraan upang matutunan ang disenyo ng PCB ay ang tapusin ang isa.