Reka Bentuk PCB untuk Pemula: Panduan Langkah demi Langkah untuk Membina Papan Pertama Anda

Papan pertama yang dihantar oleh pemula biasanya datang kembali dengan satu daripada tiga masalah: tapak penyambung yang terletak setengah milimeter dari padnya, kesan kuasa berjalan hangat di bawah beban, atau pakej Gerber yang perlu dihantar oleh fabrikasi kepada anda melalui e-mel sebelum kerja itu boleh dimulakan. Tiada satu pun daripadanya adalah ralat litar. Ia adalah keputusan susun atur dan penyerahan yang dibuat selepas skema telah berfungsi pada skrin.

Untuk reka bentuk pertama, laluan yang boleh dipercayai adalah sempit. Pastikan papan satu sisi atau dua lapisan, letakkan setiap penyambung dan lubang pelekap sebelum menghalakan jejak tunggal, jejak kuasa saiz dari jadual semasa dan bukannya dengan mata, dan selesaikan dengan semakan peraturan reka bentuk yang sepadan dengan apa yang sebenarnya boleh dihasilkan oleh fabrikasi anda. Bahagian di bawah menerangkan sebab setiap langkah tersebut wujud dan kosnya apabila anda melangkaunya.

Mulakan Dengan Skema dan Jejak yang Anda Boleh Sahkan

Skema bukan kertas kerja yang anda selesaikan sebelum kerja reka bentuk "sebenar" bermula. Senarai bersihlah yang memacu reka letak, bil bahan dan lukisan pemasangan, dan setiap ketidakpadanan yang tinggal di dalamnya menjadi kesan tembaga yang perlu anda potong kemudian.

Luangkan masa tambahan di perpustakaan dan bukannya reka letak. Repositori terbuka dan tapak pengedar penuh dengan tapak kaki yang dilukis oleh pengguna lain, dan pad yang 0.2 mm terlalu sempit masih kelihatan meyakinkan pada skrin sambil membuat pematerian tangan hampir mustahil.

• Salin corak tanah yang disyorkan daripada lembaran data komponen daripada melukis anda sendiri.
• Sahkan orientasi pin 1 dan semak sama ada bahagian itu dicerminkan apabila ia terletak di bahagian bawah.
• Sahkan bahawa setiap halaman tapak kaki tidak bertindih dengan jirannya.
• Padankan kiraan pad tapak kaki dengan simbol sebelum mengimport kedua-duanya ke dalam reka letak.

Jika anda masih membina model mental bagi keseluruhan aliran, panduan asas reka bentuk PCB, pilihan tindanan dan petua penyelesaian masalah patut dibaca sebelum anda melakukan hujung minggu untuk alat reka letak.

Papan Satu Sebelah atau Dua Lapisan Biasanya Cukup

Untuk projek pertama, satu atau dua lapisan hampir selalu membawa litar, dan papan yang lebih ringkas adalah lebih murah untuk dibuat, lebih cepat sampai dan lebih mudah untuk diolah semula apabila berlaku masalah.

Papan satu sisi meletakkan setiap jejak pada tembaga bawah dan setiap bahagian di atas. Tiada vias bersalut yang perlu dibimbangkan, dan jika satu jejak mesti menyeberangi yang lain, anda menyelesaikannya dengan pautan wayar dan bukannya reka bentuk semula. Itulah sebabnya begitu banyak projek pertama — pemasa, pecah sensor, pemacu transistor tunggal — kekal satu sisi.

Kemasan permukaan lebih penting daripada jangkaan pemula. OSP, pengawet kebolehmaterian organik, meninggalkan kuprum rata yang memateri dengan baik, memegang jangka hayat yang munasabah dan kos kurang daripada penyaduran emas. Papan OSP satu sisi adalah pesanan pertama yang wajar kerana terdapat sangat sedikit padanya yang boleh dirosakkan oleh besi pematerian yang kekok.

Papan PCB OSP Satu Sebelah PCB OSP satu sisi menggunakan rawatan permukaan filem pematerian organik (OSP), yang mesra alam dan tidak toksik. Mereka menawarkan pad yang sangat rata, maki... Lihat Produk →

Dua lapisan memberi anda satah darat yang berterusan pada satu sisi, yang merupakan bunyi terbesar dan peningkatan kualiti isyarat yang tersedia untuk wang yang sangat sedikit. Jika reka bentuk anda termasuk pengawal selia pensuisan, bas SPI atau kristal, mulakan pada dua lapisan.

Beralih ke Empat Lapisan Apabila Laluan atau Bunyi Menuntutnya

Empat lapisan berhenti menjadi kemewahan apabila ketumpatan isyarat atau kelajuan jam meningkat. Susunan mesra pemula standard ialah isyarat, tanah, kuasa, isyarat: setiap jejak mendapat satah rujukan berterusan terus di bawahnya, yang mengalih keluar kebanyakan tekaan laluan balik yang melanda reka letak dua lapisan.

Langkah daripada dua lapisan kepada empat adalah nyata tetapi biasanya lebih kecil daripada yang ditakuti orang, dan ia membeli papan yang lebih senyap dengan masa susun atur yang jauh lebih sedikit. Binaan empat lapisan standard dengan topeng pateri hijau dan kemasan OSP adalah tempat kebanyakan reka bentuk serius pertama berakhir.

4 Lapisan Hijau OSP PCB Empat lapisan double-sided green OSP boards, using high-Tg FR-4 substrate and environmentally friendly OSP (organic soldering flux) surface treatment process, the green s... Lihat Produk →

Letakkan Komponen Sebelum Anda Halakan Apa-apa

Peletakan menentukan kebanyakan kesukaran penghalaan anda. Pemula sering meletakkan bahagian secara kasar, mulakan penghalaan, dan hanya kemudian mendapati bahawa penyambung perlu bergerak.

1. Letakkan penyambung, suis, LED dan lubang pelekap terlebih dahulu, kerana kepungan menentukan ke mana ia pergi.
2. Tambah bahagian dengan kekangan mekanikal seterusnya: kristal, antena, heatsink, apa-apa sahaja dengan kawasan terlindung.
3. Letakkan setiap kapasitor penyahgandingan sedekat mungkin dengan pin kuasa yang digunakannya, pada sisi yang sama jika ruang membenarkan.
4. Susun komponen yang tinggal supaya sambungan antara mereka kekal pendek, kemudian mulakan penghalaan.

Simpan kuprum sekurang-kurangnya 0.3 mm dari garis besar papan melainkan fabrikasi menyatakan sebaliknya, dan ingat bahawa tepi berskor-V atau dihalakan mengeluarkan bahan selepas pemasangan. Jangan membenam titik ujian di bawah bahagian yang tinggi, dan tinggalkan ruang pemeriksaan di sekeliling apa sahaja yang anda perlukan untuk mengukur - anda akan mengukurnya.

Jejak Saiz Dari Semasa, Bukan Dari Tabiat

Lebar jejak ialah keputusan terma sebelum ia adalah perkara lain. Jejak yang terlalu sempit untuk arusnya memanas, dan kenaikan suhu - bukan arus sahaja - yang akhirnya merosakkan lamina atau sambungan pateri.

Lengkung IPC-2221 terletak di belakang hampir setiap kalkulator lebar jejak dalam talian, dan coraknya mudah: lebar berkembang lebih cepat daripada semasa. Bergerak dari 1 A ke 2 A pada ketebalan tembaga yang sama mendarabkan lebar yang diperlukan dengan kira-kira 2.6, bukan dengan dua. Jejak lapisan dalam juga berjalan lebih panas kerana lamina memerangkap haba, jadi jejak dalam memerlukan kira-kira 2.6 kali lebar setara lapisan luarnya.

Rawat angka tersebut sebagai minimum untuk suhu sahaja. Penurunan voltan, impedans terkawal, dan arus peleburan semua lebar tolak lebih tinggi.

Apabila reka bentuk benar-benar membawa semasa, berat tembaga dan kemasan permukaan menjadi keputusan susun atur dan bukannya butiran pembelian. Dua auns kuprum kira-kira separuh setiap lebar dalam jadual, dan kemasan dipateri tanpa plumbum, seperti yang digunakan pada papan bebas plumbum dua muka yang dibina untuk kuasa dan elektronik automotif, patut dinyatakan lebih awal kerana ia mengubah kedua-dua proses dan permukaan yang akan anda pateri.

PCB Pateri Tanpa Plumbum Hijau Dua Sisi Untuk Elektronik Kuasa & Automotif Papan bersalut timah tanpa plumbum hijau dua muka. Penghalang logam tebal yang dibentuk oleh salutan timah mempunyai prestasi pelesapan haba yang sangat baik dan keupayaan untuk mengendalikan l... Lihat Produk →

Geometri juga penting. Laluan pada 45 darjah dan bukannya 90, pastikan gelung arus tinggi secara fizikal kecil dan jalankan jejak isyarat di atas tanah yang tidak terputus di mana sahaja tindanan membenarkannya.

Jalankan DRC Melawan Had Sebenar Fabricator

Semakan peraturan reka bentuk bukanlah formaliti yang disimpan untuk penghujungnya. Tetapkan peraturan anda daripada keupayaan penerbitan fabrikasi sebelum anda bermula, kemudian jalankan semakan selepas peletakan dan sekali lagi selepas penghalaan.

Kilang berbilang lapisan boleh memuatkan 3/3 juta lebar garisan dan jarak — papan bersalut emas 6 lapisan pada geometri itu merupakan pengeluaran rutin bagi kebanyakan mereka — tetapi reka bentuk pada 6/6 juta tidak memerlukan prestasi papan pertama yang perlahan dan meninggalkan margin terhadap variasi etch dan sebut harga yang lebih murah.

Sebelum mengeksport, kosongkan semakan ini:

• Jaring tidak bersambung dan pad tunggal, yang biasanya bermaksud simbol skematik tidak pernah berwayar.
• Pelanggaran pembersihan antara kesan, pad dan tuangan tembaga.
• Silkscreen dicetak di atas pad terdedah, yang mengganggu tampal pateri.
• Cincin anular dan saiz gerudi di bawah minimum fabrikasi.
• Pad bertindih atau pendua, selalunya tertinggal apabila tapak kaki diedit.

Kemudian eksport Gerbers dalam format RS-274X, satu fail setiap lapisan, ditambah dengan fail gerudi NC dalam unit yang sepadan dan kiraan lapisan penyenaraian nota teks pendek, ketebalan papan, berat tembaga, kemasan permukaan dan sebarang keperluan impedans. Setiap soalan yang perlu ditanya oleh fabrikasi kepada anda menambah satu hari pada petikan.

Apa yang Perlu Dihantar, dan Apa Yang Datang Kembali

Pengeluaran cepat setelah fail betul. Masa utama standard untuk papan yang ringkas kelihatan seperti ini:

• Kumpulan besar satu muka dan dua muka: 6 hingga 7 hari
• 4 hingga 8 lapisan: 9 hingga 20 hari
• 10 hingga 16 lapisan: 20 hingga 25 hari
• 16 hingga 32 lapisan: 25 hingga 45 hari
• Papan HDI: dalam masa 25 hari
• Prototaip dua muka: sepantas 24 jam

Harga didorong oleh saiz, kiraan lapisan, berat tembaga, kemasan, kuantiti, dan seberapa keras anda menolak toleransi. Pensijilan menunjukkan pasaran mana yang boleh digunakan oleh kilang: ISO 9001, ISO 14001, dan ISO 45001 meliputi pengurusan kualiti, alam sekitar dan keselamatan am, manakala IATF 16949 penting apabila papan itu berada di dalam kenderaan dan UL penting apabila produk siap dijual di Amerika Utara. Membaca halaman perkhidmatan bakal pembekal sebelum anda mengunci Gerbers memberitahu anda apa toleransi dan kemasan yang mereka jalankan setiap hari, yang lebih berguna daripada minimum yang dicetak dalam jadual keupayaan.

Jika anda mengambil satu urutan daripada artikel ini, jadikan yang ini:

1. Lukiskan skema dan sahkan setiap jejak terhadap lembaran data.
2. Pilih kiraan lapisan terendah yang membawa isyarat anda dan tambahkan satah tanah sebaik sahaja anda beralih ke dua lapisan.
3. Letakkan penyambung, lubang pelekap dan kapasitor penyahgandingan sebelum menghalakan apa-apa.
4. Surih kuasa saiz daripada jadual semasa dan pastikan gelung semasa pendek.
5. Jalankan DRC, eksport RS-274X Gerbers dengan fail gerudi NC, dan hantar pakej dengan nota tindanan bertulis.

Kemudian pesan kuantiti prototaip yang kecil, kuasakannya perlahan-lahan, dan tulis perkara yang akan anda ubah. Papan kedua sentiasa lebih baik daripada yang pertama, dan cara terpantas untuk mempelajari reka bentuk PCB adalah dengan menyelesaikan satu.