Les ingénieurs en PCB vous apprennent étape par étape comment poser un PCB parfait

Lors du démarrage d'une nouvelle conception, la plupart du temps est consacré à la conception de circuits et à la sélection de composants.l'attention est souvent insuffisante.

Failure to provide sufficient time and energy for the design during the PCB layout and routing phase may result in problems during the manufacturing phase or functional defects when the design is transformed from the digital realm into physical reality.

Alors, quelle est la clé pour concevoir une carte authentique sur papier et sous forme physique?PCB fonctionnels et fiables.

Ajustez la mise en page des composants

La phase de placement des composants du processus de mise en page des PCB est à la fois une science et un art et nécessite une considération stratégique des principaux composants disponibles sur la carte.Bien que le processus puisse être difficile, la façon dont vous placez les composants électroniques déterminera la facilité de fabrication de votre carte et la manière dont elle répond à vos exigences de conception originales.

Bien qu'il existe un ordre général général de placement des composants, tels que le placement des connecteurs, des dispositifs de montage de cartes de circuits imprimés, des circuits d'alimentation, des circuits de précision, des circuits critiques, etc. dans l'ordre,il y a aussi des lignes directrices spécifiques à garder à l'esprit,

y compris:

• Orientation - S'assurer que les composants similaires sont placés dans la même direction contribuera à réaliser un processus de soudure efficace et sans erreur.
• Placement - Évitez de placer des composants plus petits derrière des composants plus grands où le composant plus petit peut être affecté par le soudage du composant plus grand et causer des problèmes de montage.
• Organization - It is recommended that all surface mount (SMT) components be placed on the same side of the board and all through-hole (TH) components be placed on the top of the board to minimize assembly steps.

Une dernière ligne directrice de conception des circuits imprimés à noter - lors de l'utilisation de composants de technologie mixte (composants à trous et à montage de surface), le fabricant peut exiger des processus supplémentaires pour assembler la carte,ce qui augmentera votre coût global.

Une bonne orientation des composants de la puce (à gauche) et une orientation défectueuse des composants de la puce (à droite).

Bon emplacement des composants (à gauche) et mauvais emplacement des composants (à droite)

Placer correctement les traces de puissance, de terre et de signal

Une fois vos composants placés, vous pouvez ensuite placer vos traces de puissance, de terre et de signal pour vous assurer que vos signaux ont un chemin propre et sans tracas.Gardez à l'esprit quelques conseils:

▶ 1) Positionner les couches d'alimentation et de mise à la terre
Il est toujours recommandé de placer les couches d'alimentation et le plan de terre à l'intérieur de la planche tout en les gardant symétriques et centrés.qui est également important pour vos composants à positionner correctement.

Pour l'alimentation du CI, il est recommandé d'utiliser des canaux communs pour chaque alimentation, d'assurer des largeurs de trace fortes et stables et d'éviter les connexions d'alimentation en chaîne de marguerite d'un composant à un autre.

▶ 2) Connexion de routage par câble de signal
Ensuite, connectez les lignes de signal comme indiqué sur le schéma.

Si vos composants doivent être placés dans une direction horizontale sans déviation, il est recommandé que les composants de la carte de circuit imprimé soient orientés essentiellement horizontalement,et ensuite orienté verticalement après les traces sont orientées.

De cette façon, les composants seront fixés dans la direction horizontale à mesure que la soudure migre pendant le soudage, comme le montre la partie supérieure de l'image ci-dessous.Le schéma d'acheminement du signal dans la moitié inférieure de la figure ci-dessous peut provoquer une déviation des composants lorsque la soudure circule pendant le soudage.

建议的布线方式 (箭头指示) 建议的布线方式 (箭头指示) 建议的布线方式 (箭头指示) 建议的布线方式 (箭头指示) 建议的布线方式 (箭头指示) 建议的布线方式 (箭头指示)

Routage non recommandé (flèche indique la direction du débit de soudure)

▶ 3) Définir la largeur du réseau

Votre conception peut nécessiter différents filets qui transporteront une variété de courants, ce qui déterminera la largeur de filet requise.Une largeur de 10 millimètres est recommandée pour les signaux analogiques et numériques à faible courant.Quand votre ligne tire plus de 0,3 ampères, il devrait être élargi. Voici un calculateur de largeur de ligne libre pour faciliter cette conversion.

Isolement efficace

Vous avez peut-être déjà vécu comment une forte tension et des pics de courant dans vos circuits d'alimentation peuvent interférer avec vos circuits de contrôle de courant à basse tension.suivez ces directives:

• Isolement - Veillez à ce que les champs d'alimentation et de commande soient séparés pour chaque source d'alimentation.Assurez-vous qu'il est aussi proche que possible de la fin de la trajectoire de puissance..
• Placement - Si vous avez placé un plan au sol dans la couche intermédiaire, assurez-vous de placer un petit chemin d'impédance pour réduire le risque d'interférence du circuit d'alimentation et aider à protéger vos signaux de commande.Les mêmes directives peuvent être suivies pour séparer vos appareils numériques et analogiques.
• Accouplement - Pour réduire l'accouplement capacitif en raison de la mise en place d'un grand plan de sol et des traces de traçage au-dessus et en dessous de celui-ci, essayez de ne traverser les terrains analogiques qu'avec des lignes de signal analogiques.

Exemple d'isolation des composants (numérique et analogique)

Résoudre les problèmes de chaleur

Avez-vous déjà rencontré des problèmes thermiques qui ont entraîné une diminution des performances du circuit ou même des dommages à la carte de circuit?Il y a eu beaucoup de problèmes qui ont inquiété de nombreux concepteurs.Voici quelques conseils à garder à l'esprit pour résoudre les problèmes de refroidissement:

▶ 1) Identifiez les éléments gênants
La première étape consiste à commencer à considérer quels composants dissipent le plus de chaleur de la carte.Ceci peut être accompli en trouvant d'abord la note de "résistance thermique" dans la fiche de données du composantBien sûr, des dissipateurs de chaleur et des ventilateurs de refroidissement peuvent être ajoutés pour maintenir les températures des composants basses,et n'oubliez pas de garder les composants critiques loin de toute source de chaleur élevée.

▶ 2) Ajoutez un coussin d'air chaud
L'ajout de coussinets à air chaud est utile pour produire des panneaux manufacturables, et ils sont essentiels pour les applications de soudure à ondes sur des composants à forte teneur en cuivre et des panneaux multicouches.Comme il est difficile de maintenir la température du procédé, il est toujours recommandé d'utiliser des coussins à air chaud sur les composants à trous pour faciliter le plus possible le processus de soudure en ralentissant la vitesse de dissipation de chaleur aux broches des composants.

En règle générale, utilisez toujours des connexions de plaquettes d'air chaud pour toutes les voies ou voies qui sont connectées à un plan de mise à la terre ou de puissance.vous pouvez également ajouter des gouttes de larmes où les coussinets se connectent aux fils pour fournir un support supplémentaire en papier de cuivre / métalCela contribuera à réduire les contraintes mécaniques et thermiques.

Méthode typique de raccordement des plateaux de soudure à air chaud

Science des plaquettes de soudure à air chaud

Les ingénieurs responsables des procédés ou de la technologie SMT dans de nombreuses usines rencontrent souvent des problèmes tels que le vide de soudure, le déshumidification ou le soudage à froid des composants des circuits imprimés.Peu importe comment les conditions de processus sont modifiées ou la température du four de reflux est ajustéeIl y aura toujours un certain taux de défaillance de l'étain.

Laissant de côté le problème de l'oxydation des composants et des circuits imprimés, après avoir étudié la cause,Nous avons constaté qu'un grand nombre de ces mauvais soudage vient en fait de l'absence de conception de mise en page de la carte de circuitLa chose la plus commune est que certains pieds de soudure du composant sont connectés à une grande surface de cuivre,provoquant une mauvaise soudure des pieds de soudure de ces composants après la soudure par refluxCertains composants soudés à la main peuvent également souffrir de problèmes de faux soudage ou de sur-soudage dus à des situations similaires, et certains peuvent même causer des dommages à la soudure des composants en raison d'un chauffage excessif.

En général, la conception de circuits de circuits imprimés nécessite souvent la pose d'une grande surface de feuille de cuivre pour servir d'alimentation (Vcc, Vdd ou Vss) et de mise à la terre (GND, Ground).Ces grandes surfaces de feuille de cuivre sont généralement directement reliées aux broches de certains circuits de commande (CI) et composants électroniques.

Malheureusement, si nous voulons chauffer ces grandes surfaces de feuille de cuivre à la température de l'étain en fusion, cela prend généralement plus de temps (c'est-à-dire que le chauffage sera plus lent) que les tampons indépendants,et la chaleur se dissipera plus viteLorsque l'une des extrémités d'un tel câblage en feuille de cuivre de grande surface est reliée à de petits composants tels que de petites résistances et de petits condensateurs, mais que l'autre extrémité n'est pas,Les problèmes de soudage peuvent facilement survenir en raison de temps de fusion et de solidification de l'étain incohérentsSi la courbe de température de soudage par reflux n'est pas bien réglée et que le temps de préchauffage est insuffisant,les pieds de soudure de ces composants connectés à la grande feuille de cuivre ne parviendront pas à atteindre la température de fusion de l'étain., provoquant un problème de soudure virtuel.

Lors de la soudure manuelle, les pieds de soudure de ces composants reliés à de gros morceaux de feuille de cuivre dissipent la chaleur trop rapidement et ne peuvent pas être terminés dans le temps spécifié.Les phénomènes indésirables les plus fréquents sont le sur-soudage et le faux soudageLa soudure n'est faite que sur les pieds de soudure des composants, mais pas sur les plaquettes de la carte de circuit imprimé.Une situation plus grave est lorsque l'opérateur augmente constamment la température du fer à souder afin de souder les pieds de souder à la carte de circuit imprimé, ou chauffe trop longtemps, ce qui fait que le composant dépasse la température résistante à la chaleur et est endommagé sans s'en rendre compte.

soudeuse de couverture、solde à froid、soude vide

Maintenant que nous connaissons le problème, nous pouvons trouver une solution.nous allons exiger l'utilisation de la soi-disant conception de coussin thermique de soulagement pour résoudre ce type de problème de soudure causée par les pieds de soudure de grands composants de connexion de feuille de cuivreComme le montre la figure ci-dessous, le câblage de gauche n'utilise pas de coussinets à air chaud, tandis que le câblage de droite utilise des coussinets à air chaud pour la connexion.Il ne reste que quelques petites lignes dans la zone de contact entre le tampon et la grande feuille de cuivre, ce qui permet de limiter considérablement la perte de température sur la plaque et d'obtenir de meilleurs résultats de soudage.

Comparaison à l'aide d'un tampon de soudage à air chaud

Vérifie ton travail.

Lorsque toutes les pièces sont assemblées pour la fabrication, il est facile de se laisser submerger à la fin d'un projet de conception pour découvrir des problèmes.Donc, double et triple vérification de votre travail de conception à ce stade peut signifier la différence entre un succès de fabrication ou un échec.

Pour aider au processus de contrôle qualité,nous vous recommandons toujours de commencer par une vérification des règles électriques (ERC) et une vérification des règles de conception (DRC) pour vérifier que votre conception respecte pleinement toutes les règles et contraintesEn utilisant les deux systèmes, vous pouvez facilement inspecter les largeurs d'écart, les largeurs de ligne, les configurations de fabrication courantes, les exigences de vitesse élevée, les courts-circuits, et plus encore.

Lorsque votre ERC et votre DRC produisent des résultats sans erreur, il est recommandé de vérifier le routage de chaque signal, du schéma au PCB,une ligne de signal à la fois pour vérifier soigneusement que vous n'avez manqué aucune information. Utilisez également les capacités de sondage et de masquage de votre outil de conception pour vous assurer que vos matériaux de mise en page de PCB correspondent à votre schéma.

Vérifiez à nouveau la conception, les PCB et les règles de contrainte

Conclusion

Les 5 principales directives de conception de PCB que chaque concepteur de PCB doit connaître.vous serez bientôt à l'aise de concevoir des circuits imprimés fonctionnels et fabriquables et d'avoir une carte de circuit imprimé vraiment de haute qualité.

Les bonnes pratiques de conception des PCB sont essentielles au succès,et ces règles de conception fournissent la base pour construire et consolider l'expérience pratique de l'amélioration continue dans toutes les pratiques de conception.

Je ne peux pas vous dire ce que j'ai fait.

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