7 Essentiële Factoren voor het Ontwerpen van Hoogwaardige PCB's

17 februari 2017

Voor de meeste elektronica-ingenieurs (EI's) is het ontwerpen van PCB's een routinetaak. Hoewel ze jarenlange ervaring in PCB-ontwerp kunnen hebben, is het niet makkelijk om een hoogwaardig PCB-ontwerp te creëren. Er moeten veel factoren in overweging worden genomen. Hier bespreken we zeven factoren die overwogen moeten worden voor een kwalitatief PCB-ontwerp.

7 Tips voor een Hoogwaardig PCB-ontwerp

Hieronder volgen de zeven hoofdpunten die een EI of beginner in gedachten moet houden, als ze kwalitatieve PCB's willen ontwerpen voor hun elektronische toepassingen.

1. Printplaatmaterialen: Dit is de hoeksteen van elk PCB-ontwerpproject. U moet begrijpen welke materialen u nodig hebt om uw PCB te creëren.
   • Een PCB bestaat uit een niet-geleidend, vast materiaal, dat gelamineerd is met koper. De koperplating helpt een geleidend oppervlak te creëren. Het basismateriaal is meestal een glasvezelversterkte epoxy, namelijk FR-4. Dit materiaal is betaalbaar en vlamvertragend.
   • Bij RF- of hoogprestatieschakelingen worden PTFE- of keramische basissen gebruikt samen met diverse vullers.
2. PCB-stack-up: De PCB-stack-up impliceert het aantal lagen dat elke PCB zal hebben. Het stelt een EI in staat de vereiste impedantie van elke laag te begrijpen. Een passende schatting van het aantallen lagen stelt de ingenieur in staat om een beslissing te nemen over het juiste fabricageproces en de gewenste opbrengst, betrouwbaarheid en productiekosten te minimaliseren te bereiken.
3. Kopersporen: De sporen gemaakt van koper zijn de belangrijkste componenten op een PCB. Het is zeer belangrijk om hun eigenschappen en beperkingen te begrijpen tijdens het ontwerpen. De kopersporen worden meestal gecreëerd door een deel van het koper van het vaste metalen blad dat op het basismateriaal is geplaatst, te verwijderen.
4. Via-typen: Via's zijn cruciale elementen in elke PCB omdat ze helpen verbindingen tot stand te brengen tussen verschillende componenten. Er zijn verschillende typen via's die u moet kennen: Begraven, Doorlopend, Blind en Micro (gestapeld, multi- en enkelvoudige laag). In de beste PCB-ontwerpen worden via's geminimaliseerd. U moet ook de stroomdraagcapaciteit van deze via's begrijpen.
5. Onderdelen selecteren: Dit is de meest arbeidszame stap in elk PCB-ontwerp project. Het kiezen van het juiste onderdeel helpt fouten te minimaliseren en waarborgt de kwaliteit van het ontworpen PCB. Aangezien er miljoenen componenten op de markt beschikbaar zijn, moet u het volgende in gedachten houden:
   • Selecteer een onderdeel dat wijd wordt gebruikt en gemakkelijk beschikbaar is. Vermijd het gebruik van een component dat niet meer in productie is.
   • Sommige onderdelen worden in grote aantallen verkocht, wees u hiervan bewust bij de selectie voor uw project.
   • Alle componenten worden aangeboden in een type behuizing, wat EI's helpt ze aan de PCB te bevestigen. Sommige onderdelen zijn beschikbaar in meerdere behuizingen, wat ze compatibel kan maken.
6. Ontwerpregels: Na het aanpakken van alle bovenstaande vereisten, moet een EI zich concentreren op de ontwerpregels. Er moet een brede overweging zijn voor cross-talk budgetten, componentplaatsing, laagtoewijzing, time-of-flight analyse, Design for Manufacture (DFM) regels, etc.
7. Signaal- en Voedingintegriteit: Dit wordt beschouwd als een van de goede aspecten van een kwalitatieve PCB. Er zijn verschillende aspecten te overwegen, zoals signaal val- en stijgtijden, drive strength, spoorlengtes en karakteristieke impedantie. Om kwalitatieve prestaties te waarborgen, worden signaalintegriteitssimulaties (SI) pre- en post-layout uitgevoerd.

Hoogpresterende elektronische schakelingen vereisen grote stromen. Daarom moet de AC- en DC-prestatie van het voedingsdistributienetwerk worden overwogen.