hvað þarftu að vita um PCB-línur?

PCB-línuvíddareiknivél: Rashaönnun og línuá milli lína og pCB hönnun

Hvað þarftu að vita um pCB línu

Innleiðing

PCB-lína er ein af ómissandi hlutum prentaðra kringla, en hún er oft yfirhorfin af upphafsmönnum. Í grunnatriðum er lína koparlína eða leiðandi koparslóð sem ber rafstraum milli rafrænna hluta. Þegar tákni færist frá einum chip til annars eða rafmagn færist frá innsláttarstað til tækis fer það venjulega í gegnum leiðanda á PCB. Þetta bendir til þess að línan sé ekki bara lína á borði. Hún er grundvöllur rafrænna PCB-kringla, PCB-stýringar og alls borðs. Án réttra lína mun jafnvel best hönnuð kringla ekki virka rétt.

Ástæðan fyrir því að hönnun PCB-lína er svo mikilvæg er sú að línu á borði gera meira en að festa punkta á borðinu. Þær áhrifa einnig raunverulega rafstöðu PCB, staðgengni tákns, aflaflæði, spennufall og hitafjarlægingu. Lína sem er of þunn getur hitnað of mikið eða brunað. Lína sem er of löng getur valdið viðmót og hækt marktæklega á táknhreyfingu. Lína sem er órétt leiðbeind getur aukist krossáhrif, rafmagns-þretringu eða táknsmyndun. Að lokum getur gæði PCB-línu ákvarðað hvort vörur virki skilvirkilega eða falli út undir miklum álagi.

Þess vegna leggja hönnuðir áhuga á stærð línu á prentplötu (PCB), þykkt línu á prentplötu og tilvist línu á prentplötu mjög snemma í hönnunarferlinu. Þessar aðgerðir eru ekki sjónvarnar. Þær eru hönnunarval þar sem áhrif hafa á öryggi, afkvæmi og framleiðbarleika. Til dæmis þarf stýriborð fyrir rafmagnsmotor með háa rafstraumstyrk miklu breiðari línur en borð fyrir litla upptökutæki. Borð fyrir háhraða tölubúnað gæti krafst vandlega ákveðinnar millibilslínu og stjórnunar á viðnámi. Sjálfbreytilegt borð gæti þurft önnur línureglur en ósjálfbreytilegt FR-4 borð . Bestu valkostirnir byggja á rafeindakringlunni, hlutunum og lokaaðgerðinni.

Af hverju er sérfræði í tengilínum á prentplötu (PCB) mikilvæg

Að skilja mat á breidd leidara á prentplötu (PCB) og viðnám leidara á prentplötu er gagnlegt bæði fyrir upphafsmenn og reynsla rafeindatæknikennar. Upphafsmenn leggja oft áherslu á staðsetningu hluta og tengingar á skýringarskýrslum, en hönnun leidara er það sem breytir formi í ágætan líkamlegan hlut. Reynsla verkfræðingar skilja að gerð leidara áhrifar allt frá yfirhitun á prentplötu til stöðugleika prentplötuborðsins. Ef þú ert að þróa líkan, framleiða sjálvstýri eða stjórna framleiðslu prentplötu eða uppsetningu prentplötu er þekking á leidurum mjög mikilvæg.

Hér eru nokkrir af mikilvægustu þáttum sem hafa áhrif á formið á kortinu:

Núverandi flutningsgeta: Leidurinn ætti að geta með öryggi flutt straum án yfirhitunar.

Öryggisásæti á spennu: Langir eða þunnir leidar geta valdið óæskilegri spennutap.  

Góð gæði á merki: Slæm sending getur minkað trúverðugleika merkisins og aukist bylgjuhljóð.  

Hitastöðugleiki: Þunnir leidar geta verið eins og veikleiki við háa straumflæði.

Góður framleiðsluárangur: Góður röðun línuferla í PCB bætir framleiðbarleika og minnkar líkurnar á framleiðsluvandamál.

Staðlað tilvik

Hugleidu tvo línuferla á PCB sem bera sömu rafstraum. Ein lína er breið og stutt. Hin er þunn og lang. Þunn línan hefur hærri viðnám, svo hún hitnar miklu meira og fellur meira spennu yfir lengdina. Á endanum getur það leitt til mistaka. Breiða línan, hins vegar, virkar köldari og hefur betri afvörun. Þess vegna er stærð línuferla á PCB svo mikilvæg í PCB-hönnun og rafrænni hönnun.

Rannsókn: Mistök í línuferlum í líkani  

Lítil útgáfa af PCB fyrir IoT-tæki virkaði vel í gegnum prófun á borði, en mistókst eftir að henni var sett í hlýrra kerfi. Vandamálið var ekki chipið né vefjaforritið. Vandræðið var að rásin fyrir rafmagn var of þunn fyrir raunverulega rekstrarstrauminn. Þegar borðið hlýddi upp jókst hiti rásarinnar, viðnám hækkaði og spennan féll niður undir þá stig sem skynjariinn þurfti. Grunnlegð endurhönnun rásarinnar leysti vandamálið. Þetta er algengur tilvikshvort af því af hverju rásastærð ekki má taka fram sem eftirþáttur.

Af hverju er rásahönnun kjarnihræring í PCB

Góð PCB-hönnun er ekki bara að setja í raun óhugulega ímynduðar hluti á plötu. Hún felur í sér framleiðslu átreifanlegra rafmagnsgöngu sem virka undir raunverulegum rekstursvandamálum. Það þýðir að velja bestu rásarformið, nota viðeigandi PCB-flutning og halda utan um hitastjórn PCB-plötunnar. Það felur einnig í sér að skilja hvernig PCB-þjónustur tengjast líkamlegu plötunni. Ef þú skilur nákvæmlega hvernig rafstraumurinn rennur, hvernig viðnámsmót er myndað og hvernig hiti dreifist um kopar, geturðu framleitt sterkari og áreiðanlegri plötur.

PCB-rás í nútíma rafmálslykla hönnun

PCB-lína er meira en einfald lína af kopri. Í nútíma PCB-hönnun er hún raunverulega leiðin sem gerir kleift að senda afl, gögn og stjórnunarsignali um borðið. Línur tengja raunvirkar hluti eins og IC-hlutina, viðtökur, rafmagnsgreiningar, upplýsingagreiningar, gáttir og afltæki, sem gerir rafhjólið virkt bæði í raun og rafmagnslega. Vegna þess að þær eru tilfinningarnar eru línuð raunverulegu „vegirnir“ á borðinu. Án þeirra myndi skýringarkortið örugglega vera aðeins hugmynd í kenningunni. Með þeim verður hönnunin að virkum prentuðu móðurborði.

Í daglegri raunvirkni raftæknis þurfa rillur að gera miklu meira en bara að flytja straum. Þær þurfa að viðhalda stöðugleika tákns, styðja aflaflæði, minnka rafmagnsáspennu á prentplötu (PCB) og koma í veg fyrir óæskilegt hljóð. Þetta er sérstaklega rétt fyrir plötur með hraðum raftækniþáttum, RF-hluta, rafmagnsrásstýringum eða háaflsrásum. Rilla sem virkar vel á venjulegri LED-plötu getur alveg mistekist á hraðstýringu ef hún er ekki rétt stærðar eða ekki rétt skipulögð. Þess vegna er optimalísering rilla mikilvæg hluti af hönnun prentplötu (PCB) og framleiðanlegu PCB.

Hvers vegna áhrif rilluform á árangur

Straumflæði: Rillan þarf að flytja nauðsynlegan straum örugglega.

Spennusælgi: Langar rillur geta valdið spennutapi.

Hitastýring: Þunnar rillur geta verið of heitt undir miklum álagi.

Hljóðminnkun: Veiðar útsending getur aukist EMI og yfirburða.

Stærð prentplötu: Skipulagning rilla áhrifar hversu lítil prentplatan getur verið.

Rilluáspenna og straumflæði

Hver leidbein hefur viðnám. Jafnvel kopar er ekki framúrskarandi leiðandi. Þegar rás fer í gegnum leidbein, er hluti af aflinu misnotuður sem hiti. Þess vegna er mikilvægt að skoða samband leidbeinsviðnáms, straumflutningsgetu og hitastig leidbeinsins. Ef leidbein er of smátt, hækkar viðnámið, sem veldur meiri hita og stærri líkurnar á því að PCB-hljóðplata verði of heit.

Aðferðarviðnám leidbeina á PCB-hljóðplötu

Fjöldi eiginleika, bæði efnis- og rafeindaeiginleika, skilgreinir hvernig leidbein á PCB-hljóðplötu hegðar sér. Þessir eiginleikar innihalda leidbeinsstærð, leidbeinsþéttleika, leidbeinsmál, millibili leidbeina, leidbeinsform og yfirborðsloka. Saman ákvarða þessir eiginleikar hversu mikinn straum leidbein getur flutt, hversu mikil viðnámsgildi það hefur og hversu vel það getur fært merki.  

1. Leidbeinsstærð  

Stærð leidarspórs er bein breidd koparleiðarinnar. Breiðari leidarspórir geta fært miklu meiri rafstraum og vinna kaldari. Þunnir leidarspórir leyfa þéttari rafhlekktu, en þeir eru mögulega ekki hentugir fyrir háspennulínur.  

2. Koparþykkt

Koparþéttni er oft tilgreind með koparþyngd eða mikrónum. Þykkri koparlagning lækkar viðnám og bætir hitaleiðni. Þess vegna er koparþyngd PCB-hluta mikilvæg hluti af ámati á rafstraumgetu leidarspórs á PCB.  

3. Stærð leidarspórs  

Langir leidarspórir hafa meiri viðnám og hærra líkurnar á tímamás í rafmagnssignalinu. Á rafrænum eða RF-kortum getur stærð leidarspórs áhrif á tíma, óviðkvæmni og hljóðgæði.

4. Millibili leidarspóra  

Millibili á milli leidarspóra hjálpar til að koma í veg fyrir yfirfærsluáhrif (crosstalk) og rafmagnsþátta (EMI). Of lítið millibili getur valdið því að signalinu truflist hvort öðru, sérstaklega í högumhraða PCB-gerð.  

5. Geometría leidarspórs  

Skarpir horn, miklar beygjur og neikvæðar ferðarhorn geta valdið vandamálum. Margir verkfræðingar velja 45-gráðu ferðarhorn vegna þess að þau eru hreinari fyrir framleiðslu og venjulega betri fyrir táknaviðskipti en skarp 90-gráðu beygjur.

6. Gáttir  

Gáttir tengja lag í fjölaga borðum. Þó svo hver gátt sé með litla viðmót og inndæmi. Það hefur áhrif á háhraða eða hástraumkerfi.  

7. Yfirborðsmeðhöndlun  

Hámarksþol línu er einnig háð því hvaða lag er notað og hversu vel koparinn er festur í gegnum framleiðslu og uppsetningu á prentplötu (PCB). Lína sem er ófullnægjandi eða ranglega unnin getur verið minna áreiðanleg eða erfðari að lóða.

Eignatafla

PCB-línustraumur

PCB-línustraumur er magn rafstraumsins sem rennur í gegnum koparlínuna. Þetta virðist kannski augljóst, en það er ein af mikilvægustu hönnunarbreytunum á plötunni. Ef línan leidir meiri straum en hún var hönnuð fyrir, getur hún verið of heit, tapað spennu eða alls ekki virkað. Þess vegna reikna hönnuðir út getu línu til að leida straum áður en hönnunin er lokið.

Straumurinn sem lína getur leitt er háður:

Stærð línu

Koparþéttleiki

Línuvídd

Umhverfis hitastig

Leyft hitastig línu

Kælingarvandamál

Meginplötumaterial  

Stærri rás getur fært miklu meiri rafstraum vegna þess að hún hefur stærra þversnið. Þykki kóparráða hjálpar einnig því að hún minnkar viðnám. Öfugt, breið rás með litlum þvermál hefur minni getu til að færa rafstraum og er líklega að verða heit.

Af hverju eru til staðar vandamál í PCB-hönnun

Núverandi áhrif:

Orkudreifingu

Rafspennudreifing

Rásarhitastig

Áreiðanleiki meginplötu

Öryggi og öryggismál

Virði PCB-meginplötu

Algeng hættur hárrafstraums í veikum rásum

Fáðar einnig hita

Koparfrumun

Smiðaðar rásarsvæði

Opnar rásir

Lágmarkaður vöruþjónustutími

Spenn í veiðistöngum

PCB-kort á PCB Hönnun : Grunnreglur um yfirfærslu og skipulag

Vel gert PCB-skipulag er ekki handahófskennt. Það fylgir ákveðnum reglum. Rásir ættu að vera yfirfærðar þannig að orkur og jörð séu öruggar, að táknið sé af bestu gæðum og að truflanir séu lágmarkaðar. Í praksis þýðir það að skipta á milli ýmissa tegunda tákna, stýra afturleiðum og velja viðeigandi lagaskipulag.

Grunnreglur um táknaframleiðslu

Geymið aflleiðslur stórar og stuttar

Geymið signalleiðslur hreinar og beinar

Notaðu jörðuplötur til að minnka hljóð

Forðið ykkur við óþarfa bil

Aðskilið háhraðasignali frá lághraðasignali

Notaðu gegnumhola (vias) útbreiðt í mikilvægum leiðum

Aðskilningur á afl-, jörðu- og signalleiðslum

Aflleiðslur ættu venjulega að vera stærri en signalleiðslur, því þær flytja miklu meiri rafstraum. Jörðuplötur veita lág-impedans heimleið og hjálpa til við að halda borðinu saman. Signalleiðslur ættu að vera leiddar þannig að forðast sé verið við háhljóða svæði, sérstaklega nálægt skiptistýringum, rafmagnshreyfum eða RF-frumum.

Sjálfvirk leiðing vs handvirk leiðing

Mælt er með sendingaraðferðum

Notkun 45-gráðu rásarstefnu

Halda rásunum stuttum þegar unnt er

Halda jafna stærðum fyrir lykilrásir

Undvik skarpa rillur

Notaðu dropulaga pöddur þar sem áhyggjur eru vegna trausts.

Kannaðu rútingu með hönnunarskilmálaleit (DRC).

Lag og gegnholtaaðferð.

Í fjölhólfra PCB-hönnun er rútingin venjulega auðveldari vegna þess að tínur geta fært sig milli innri laga. Hins vegar þarf að nota hvert notkunarskilyrði virkilega. Geggjafar gegnholt, blindar gegnholt og faldnar gegnholt hafa hver sín áhrif á kostnað og afkvæmi.  

Stærð rilla og endurspeglun tínus.

Í háhraða raufjármagni hefur stærð rilla áhrif á fleira en straum. Hún á líka áhrif á rilluóviðkvæmni, sem áhrifar tínuframsendingu. Ef óviðkvæmni rillu breytist skyndilega getur hluti af tínunni endurspeglast í staðinn fyrir að ferðast fram án vandræða. Þetta kallast endurspeglun og getur skaðað gæði tínus.

Hvað veldur tínuframsendingu?

Óvart breytingar á rillustærð.

Ójöfnuður í óviðkvæmni.

Slæm breytingar á milli laganna.

Slæm stýring á milli tengils.

Skárpar umskiptingar í rúmmynd.

Langar ólokuðar samskiptalínur.

Af hverju vandamál með mælingum?

Bredd línunnar áhrifar raunverulega raunvirkni hennar. Breiðari línur hafa venjulega lægri óviðkvæmi, en þynnari línur hafa hærri óviðkvæmi. Þetta er mikilvægt í hönnun hröðra prentplata vegna þess að skyni þurfa að ferðast á ákveðinn hátt. Ef óviðkvæmian er ekki stýrt rétt, geta það leitt til skelfinga, tímaskeiða eða skemmdra upplýsinga.

Bestu aðferðir til að minnka framsetningu

Geymið jafna breidd línanna.

Setjið inn óviðkvæmi þar sem það er nauðsynlegt.

Forðist brot í rúmmynd.

Notaðu íhlutun með hæsta áhrif í háhraða línu.

Halda áfram að stýra hreinlega og hratt.

Ólík óþægilegur hljóðspor frá fínlegra sporum.

Þegar myndvinnsla verður vandamál

Táknmyndun er sérstaklega mikilvæg í:

USB mismunssett.

LVDS sending.

RF PCB hönnun.

Hraðir tölubusar.

Klukkulínur.

Vefslóðir fyrir háfrekna samþættingu.

Tilvikagreining: Óstöðugur klukkusignal.

Kort með rásarplötum reyndi endurtekna tölfræðilega villa í hárhraða klukkurás. Áhyggjan var vekin af línu sem breytti breidd sinni skyndilega nálægt gáti. Sú litla umskipti í lögun stofnaði myndun. Eftir að línunni var bætt við með jafn breidd, hverfðu villurnar.  

Bestu aðferðir fyrir hönnun rásarplötu-lína.

Að hanna línur vel er ein af hröðustu leiðunum til að bæta gæði borðsins. Vel hönnuðar línur hjálpa við hitavarnir, nákvæmni skynjanda og framleiðslu skila. Þær gerðu einnig borðið miklu auðveldara að skoða og vinna með síðar.

Höfuðbestu aðferðir.

Veldu breidd línunnar eftir straumi.

Notaðu breiðari línur fyrir aflrásir.

Geymið hárhraða línur stuttar og beinar.

Forðist að leggja viðkvæmar skynjendalínur nálægt hárhljóðum þáttum.

Gæta réttra millibili á rásarstrikum.

Nota hreinan grunnflugvél.

Virkja DRC áður en framleiðsla hefst.

Viðbótartips.

Nota grunnsvæði til þermískrar stuðnings.

Innifela minnkun fyrir meira aflmiklar tengingar á pöddum.

Leyfa rásirnar með 45-gráðu hornum.

Nota mismunandi samlestrarstýringu fyrir jafnvægðar tölvuskrár.

Hafa í huga mótsvör við RF- og háhraðalínur.

Gerða líkan og greiningu áður en síðustu framleiðsluferli hefst.

Bestu aðferðirnar töfla

Af hverju uppistendu vandamál með PCB-línur í PCB-gerð og framleiðslu.

Að skilja venjulegar aðferðir við PCB-línur er mikilvægt, því línurnar áhrifa næstum allt sem tengist toppgæðum borðsins. Þær áhrifa sérstaklega hvernig borðið leiðir rafstraum, hversu mikið óháður rafmagnsþrýstingur (noise) það myndar, hversu mikið hiti það myndar og hversu vel það er hæft að framleiða. Í framleiðslu PCB verða breidd og millibili línanna að einnig passa við framleiðsluferlið. Ef hönnuðurinn sleppir þessum staðlaðum reglum getur borðið verið erfitt eða mjög erfitt að framleiða rétt.  

Vandamál tengd skilningi á PCB-línur fyrir:

Stöðugleiki PCB.

Höndlun rafstraums í PCB.

Hitavirkni PCB.

Gæði PCB-signalanna.

Gagnrýni á framleiðslu PCB.

Gagnrýni á viðgerð PCB.

Af hverju framleiðsluteymi með þerapi

Framleiðendur metið:

Takmarkanir á etun.

Lágmarksstærð rása.

Millibili rása.

Koparþéttleiki.

Lagastökk.

Samræmi við DFM.

Af hverju samansetningarsveitir meðferð.

Stofnun á sveitum metur:

Löðunarhæfni.

Hitastigssprettur.

Setning hluta.

Endurskoða komu til.

Spjaldsþol.

Af hverju hönnuðar meðferð.

Hönnuðar meðferð með tilliti til þess að rásir hafa áhrif á:

Spennustöðugleiki.

Hljóðminnkun.

Táknar heimskuleika.

Efna líf.

Öryggis- og öryggiskerfi.

Oftakrar spurningar

Hvernig á að auðkenna viðeigandi stærð leidsins nákvæmlega?

Notaðu reiknivél fyrir stærð leidsins á PCB eða hönnunarmynd sem byggir á rafstraumi, koparþéttleika, hitastigi og leyfðri spennuminnkun.

Hvernig skilja mikrostreip- og striplínu leidir mismun?

Mikrostreip virkar á ytri lagi, en striplína fer milli innri laga. Striplínan er almennt betur vernduð.

Hvernig áhrifar yfirborð leidsins á PCB-söldrun og árangur?

Yfirborð leidsins áhrifa hversu vel söldurinn festist, hversu óviðkvæm koparinn er fyrir oxun og hversu áreiðanleg síðasta tengingin verður.

Hverjar eru algengar ástæður fyrir því að PCB-línur hætta að virka?

Typískar ástæður eru ofhita, afbrjóting, ofmikil etun, slæm stýring, krossáhrif og mekanísk skemmdir.  

Hvernig eru PCB-línur hönnuðar fyrir háhraða- og háþyngdarsnið?

Þær eru hönnuðar meira með tillit til impedansstýringar, meira nákvæmlega festar og meira háðar lagastöku og framvindu.

Hvernig geta upphafsmenn bætt PCB-línuhönnun?

Byrjaðu með rétta línustærð, haldu ferlum stuttum, notaðu jörðuplön, fylgið DRC-reglum og hönnið á upphafi.