Essentiële PCB-layout-richtlijnen voor ingenieurs: bouwen van betrouwbare, hoogwaardige borden

Als een voorlopige stap van het PCB-fabricageproces, is PCB-layout een van de meest significante fasen in PCB-ontwerp, omdat de kwaliteit ervan essentieel de kwaliteit van PCB-routing bepaalt, wat verder de eind-betrouwbaarheid en functionaliteit van PCB's beïnvloedt. Daarom kan geconcludeerd worden dat redelijke PCB-layout de weg baant voor hoogwaardige PCB-borden. Onredelijke PCB-layout kan echter leiden tot problemen wat functionaliteit en betrouwbaarheid betreft. Goed ontworpen PCB-layout brengt meer gemakken met zich mee: het bespaart niet alleen oppervlakte van PCB, maar garandeert ook de prestaties van de schakeling.

PCB-layout komt voornamelijk in twee typen: interactieve layout en automatische layout. Over het algemeen is automatische layout verantwoordelijk voor het framework, waarop aanpassing zal worden uitgevoerd door interactieve layout. Tijdens PCB-layout, kan herverdeling worden geïmplementeerd op poortschakeling volgens de specifieke situatie van routing. Twee poortschakelingen worden uitgewisseld, wat dan de optimale layout wordt die het meest gebruiksvriendelijk is voor routing.

Na voltooiing van PCB-layout, kan enige informatie op PCB-ontwerpbestanden of schema's worden gelabeld, zodat betreffende informatie of data op PCB consistent is met die weergegeven in schema's. Als resultaat kan synchrone wijziging worden gehandhaafd in zowel profilering als wijziging van PCB-ontwerp. Bovendien wordt updating uitgevoerd op analoge data en bord-niveau verificatie kan worden geïmplementeerd op elektrische prestaties en functies.

Basiseisen van PCB-layout

Fundamenteel gesproken, moet PCB-layout voldoen aan twee fundamentele regels:
1). PCB-layout moet hoge kwaliteit garanderen.
2). PCB-layout moet netjes en helder in uiterlijk zijn, wat componenten gelijkmatig op het bordoppervlak laat liggen.

Zodra een product bevredigend presteert in de twee bovengenoemde aspecten, kan het als perfect worden beschouwd.

Praktische richtlijnen voor PCB-layout

Richtlijn #1: Lus zo kort mogelijk houden

Lussen, met name hoogfrequente lus, moeten zo kort mogelijk zijn. Kleine lussen hebben doorgaans lagere inductie en weerstand en helpen om het aantal signalen dat in knooppunt gekoppeld wordt vanuit externe bron of door knooppunt getransmitteerd, te verminderen. Inductie kan verlaagd worden als lus op massavlak ligt. U kunt ook de lus van Op-amp-schakeling zo kort mogelijk houden om ruis te voorkomen die in de schakeling gekoppeld wordt.

Richtlijn #2: Thermische via op passende locatie plaatsen

Via's overdragen warmte van de ene kant van PCB naar de andere, wat vooral nuttig is wanneer bord op koellichaam op het chassis gemonteerd is. Onder zo'n voorwaarde zal chassis de warmte verder afvoeren. Grote via's presteren beter dan kleine via's op thermische-afvoeringsefficiëntie. Meerdere via's presteren efficiënter dan enkele via's wat thermische-afvoering betreft en verlagen de werk-temperatuur van componenten. Lagere werk-temperatuur leidt tot hogere betrouwbaarheid.

Richtlijn #3: Via-grootte en -aantal redelijk regelen

Via's hebben zowel inductie als weerstand. Als u van plan bent om routing van de ene kant van PCB-bord naar de andere te regelen en relatief lage inductie of weerstand vraagt, kunnen meerdere via's worden gebruikt. Grote via's hebben lagere weerstand. Deze methode werkt met name nuttig wanneer filtercondensator en hoogstroom-knooppunt met de massa verbonden zijn.

Richtlijn #4: Rekening houden met warmtegevoelige componenten

Warmtegevoelige componenten moeten ver van componenten die warmte produceren worden geplaatst. Warmtegevoelige componenten omvatten thermocouple en electrolytcondensator. Temperatuurmetting kan beïnvloed worden wanneer thermocouple in de buurt van warmtebron ligt. Electrolytcondensator zal een verminderde operationele levensduur lijden wanneer deze in de buurt van warmteproducerende componenten ligt. Warmteproducerende componenten kunnen onder andere zijn: diodes, spoel, diodes, bruggleichrichter, MOSFET en weerstand, wier gegenereerde warmte afhangt van de stroom die door ze vloeit.

Richtlijn #5: Decouplingcondensator zorgvuldig positioneren

Decouplingcondensator moet in de buurt van IC-voeding of massa-pinnen worden geplaatst om de decoupling-efficiëntie te maximaliseren. Afwijkende capaciteit zal ontstaan wanneer condensator op een ver plek wordt geplaatst. Meerdere via's moeten tussen condensator-pinnen en massavlak worden gerangschikt, zodat inductie kan worden verlaagd.

Richtlijn #6: Thermisch pad slim positioneren

Thermisch pad instellen heeft als doel de afstand zo klein mogelijk te maken tussen sporen of vul en componentpennen, wat gunstig is voor solderen. Kleine verbinding is kort wat weerstandsreductie betreft. Zodra thermische pads op componentpennen niet toegepast worden, zal de temperatuur van componenten lager zijn. Een betere thermische verbinding is beschikbaar die sporen of vul verbindt, wat helpt bij warmteafvoering. Echter, het is moeilijker om te solderen of desolderen.

Richtlijn #7: Digitale en ruissporen ver van analoge schakelingen houden

Parallele sporen of geleiders kunnen capaciteit genereren. Signalen neigen ertoe om op schakelingen gekoppeld te worden wanneer sporen te dicht bij elkaar liggen, wat vooral waar is voor relatief hoge frequentie. Hoogfrequente en ruissporen moeten ver van diegene liggen die u niet wilt dat door ruis gestoord worden.

Richtlijn #8: Afstand tussen sporen en montage-via passend regelen

Voldoende ruimte moet worden behouden tussen koper-sporen of vul en montage-via's om schokgevaar te voorkomen. Soldermasker is geen betrouwbare isolator, dus voldoende afstand moet ook worden gehouden tussen koper en elk montage-hardware.

Richtlijn #9: Massa kan gevaarlijk zijn als u weinig aandacht aan het besteedt in PCB-layout

Massa is geen ideale geleider, dus zorg moet worden gedragen bij het plaatsen van ruis-massa ver van rustige signalen. Massasporen moeten groot genoeg zijn om vloeiende stroom te dragen. Een massavlak onder signaalsporen plaatsen kan helpen spoor-impedantie te verlagen, wat een ideale conditie is.

Richtlijn #10: PCB-bord als koellichaam beschouwen

Meer koper moet rond surface mount componenten worden geplaatst, zodat extra oppervlakte voor warmteafvoering kan worden geboden, wat een methode is die hogere efficiëntie meebrengt. Vergelijkbare richtlijnen worden zelfs in datasheets van sommige componenten genoemd.

Extra tips voor PCB-layout

Eenmaal PCB-layout voltooid, voordat u doorgaat naar de volgende stap, controleer uw PCB-layout zorgvuldig op basis van de volgende tips.
1). Bordgrootte controleren of compatibel is met die in schema's of PCB-fabricagetechnische eis en of er fiducial marks zijn.
2). Componenten garanderen dat er geen conflict is in twee- en driedimensionale ruimte.
3). Controleren of alle componenten netjes en gelijkmatig verdeeld zijn.
4). Componenten die opvolgende vervanging vereisen, onderzoeken om te verzekeren dat ze toegankelijk zijn voor vervanging of wijziging.
5). Voldoende afstand is gehouden tussen warmtegevoelige componenten en warmteproducerende componenten.
6). Instelbare componenten moeten gegarandeerd gemakkelijk instelbaar zijn.
7). Thermische-afvoering-gebied moet koellichaam bevatten en vloeiende luchtstroom hebben.
8). Signaalstroom moet soepel zijn en interconnectie zo kort mogelijk.

Heeft u een perfect PCB-ontwerp? Dan hebt u een betrouwbare PCB-fabrikant nodig om uw borden te printen!

PCBCart produceert al meer dan 10 jaar printplaten voor wereldwijde bedrijven. Geef ons uw PCB-ontwerpbestanden, we garanderen dat u volledig functionele printplaten binnen de kortste levertijd krijgt. Net een nieuw PCB-ontwerp voltooid en op zoek naar PCB-fabriek? Controleer hoeveel u kunt besparen bij gebruik van onze custom PCB-fabricageservice.

Nuttige bronnen

• Mixed Signal Layout Overwegingen
• High-Speed Layout Tips
• PCB-layout invloed op EMC-prestaties van elektronische producten
• Layout- en routeringsregels voor box build assembly
• Volledige PCB-fabricageservice met meerdere toegevoegde waarde opties
• Bestandsvereisten voor efficiënte PCB-fabricage
• PCB-prototype & standaard PCB-fabricageservices vergelijking
• Wanneer PCB-prototype-service te gebruiken en wanneer over te schakelen naar standaard PCB-service
• Behalve PCB-fabricage, biedt PCBCart ook volledige turnkey PCB-assemblageservice