Poznámka při tisku PCBA? | JH PCBA

Desky plošných spojů

Desky s plošnými spoji jsou srdcem všech elektronických zařízení. Jedná se o pevné nebo flexibilní konstrukce, které poskytují základ pro montáž a propojování elektronických součástek. Desky plošných spojů mají obvykle zapuštěné kovové povrchy známé jako stopy a podložky a větší kovové plochy známé jako roviny. Elektronické součástky osazené na deskách plošných spojů jsou připájeny na kovové plošky speciálně navržené pro tento účel, přičemž kovové stopy je propojují. Desky plošných spojů mohou mít jednu, dvě nebo více vrstev obvodů.

Desky s plošnými spoji obvykle obsahují dielektrický materiál jádra s dobrými izolačními vlastnostmi pro zajištění zamýšleného přenosu signálu. Vícevrstvé desky mají mezi sebou další vrstvy kovu a dielektrika. Zatímco standardní dielektrický materiál pevných desek je vyroben z FR4, nehořlavého kompozitu z epoxidové pryskyřice a tkané tkaniny ze skleněných vláken, dielektrický materiál pro flexibilní desky je typicky polyimid. Pevné i flexibilní desky mají kovové stopy, podložky a roviny pro obvod vyrobené z mědi.

Spolehlivost a kvalita

V závislosti na aplikaci může deska plošných spojů patřit do určité třídy, která definuje její spolehlivost a kvalitu. Obvykle existují tři třídy desek podle standardů IPC:

třída 1: 

Tyto desky patří mezi výrobky spotřební elektroniky s přiměřenou spolehlivostí a kvalitou. Příklady takových elektronických 

třída 2: 

Tyto desky patří k zařízením, která musí mít vysokou spolehlivost a nízkou poruchovost. Příklady takových elektronických produktů jsou notebooky, mikrovlnné trouby a důlní zařízení.

třída 3: 

Tyto desky patří k zařízením, které musí být maximálně spolehlivé a velmi kvalitní. Představují nejnáročnější výrobní standardy. Příklady takových elektronických aplikací jsou v leteckém, vojenském a lékařském vybavení.

Typy PCBA

Jak bylo uvedeno výše, je možné kategorizovat desky do dvou typů: tuhé a flexibilní.

Pevné desky

Pro drtivou většinu uživatelů je zvykem používat tuhé desky. Pevný substrát vytvořený vysokým teplem a procesem tlakové laminace obsahuje rozložení desky. Nejběžnějším materiálem pro takové desky je FR-4, ale v závislosti na aplikaci a konkrétních konstrukčních potřebách je možné některé vlastnosti materiálu upravit, zdůraznit nebo zlepšit.

Flexibilní desky

Méně běžné než tuhé desky, flexibilní desky jsou obvykle vyrobeny z materiálu umožňujícího větší průhyb. Polyimid je běžný materiál pro takové desky, jejichž flexibilní povaha umožňuje mnohem menší tloušťky desek než u standardních tuhých desek.

Proces návrhu PCB

Než je možné vyrobit desku plošných spojů, je nutné ji navrhnout. Návrháři k tomu obvykle používají nástroje CAD PCB Design a provádějí to ve dvou krocích – schématické zachycení a rozložení PCB. Během schematického zachycení vytvoří zapojení obvodů ve schématu. Během rozložení PCB, navrhují fyzické rozložení desky plošných spojů.

Schematické zachycení

Před zahájením zachycování schématu se musí konstruktér ujistit, že má ve svém CAD softwaru potřebné knihovní prvky. Ty obvykle zahrnují schematické nebo logické symboly, stopy pro rozvržení, simulační modely a krokové modely pro 3D PCB displej. Jakmile budou mít tyto knihovny připraveny, dalším krokem pro návrháře je vytvoření logické reprezentace obvodu na schématu. Nástroj CAD umožňuje konstruktérovi umístit potřebné symboly na list schématu. Poté je mohou propojit a vytvořit potřebné obvody.

Na začátku návrhář vytvoří logické symboly pro elektronické součástky, jako jsou odpory, kondenzátory, induktory, konektory, tranzistory a integrované obvody. Naštěstí většina moderních softwarových nástrojů CAD je již vybavena hotovými knihovnami pro takové logické symboly a stopy.

Návrhář pak tyto symboly uspořádá na schematických listech v nástroji CAD. Po jejich přibližném umístění konstruktér propojí kolíky schematických symbolů s propojovacími čarami, které představují vodiče. Tyto čáry tvoří sítě, které představují jednotlivé sítě nebo skupiny sítí pro elektronické obvody. Během tohoto procesu, technicky známého jako schematické zachycení, musí konstruktér přemístit díly podle potřeby, aby vytvořil jasné a čitelné schéma.

Simulace obvodů

V této fázi může návrhář spustit simulaci obvodu, aby ověřil, že návrh funguje elektricky. Mohou použít nástroje pro simulaci obvodů k otestování funkce obvodů, které navrhují, než budou moci začít stavět skutečný hardware. Jedná se o důležitý krok, protože pomáhá návrhářům ušetřit čas a peníze.

Jakmile je tento krok uspokojivě dokončen, může návrhář vytvořit data připojení pomocí schematického nástroje a přenést je do nástroje pro návrh.

Nastavení pravidel návrhu

Před přechodem k dalšímu kroku musí návrháři nastavit svůj software tak, aby vyhovoval různým možnostem. Jedná se o různá návrhová pravidla a omezení, která zabrání překrývání dvou sítí při zachování specifikované vzdálenosti mezi různými návrhovými objekty. Software PCB CAD umožňuje návrhářům nastavit několik dalších pomůcek, jako jsou návrhové mřížky. Tyto pomůcky pomáhají návrhářům vhodně umístit součásti a směrovat úhledné a uspořádané stopy.

Umístění komponentů

Jakmile návrhář správně nastaví databázi návrhů, může importovat informace o síťové konektivitě ze schématu. S těmito informacemi mohou návrháři začít s úkolem fyzického rozložení desky plošných spojů. K tomu musí začít obrysem desky v systému CAD. Tento obrys obsahuje informace nejen o vnějším obvodu desky, ale také zobrazuje vnitřní otvory, výřezy a další omezení v desce.

Importovaná síťová konektivita přináší i další důležitou informaci: stopu pro každou ze součástí v obvodu. Projektant musí pečlivě zkontrolovat správnost importovaných informací o stopě, protože i drobná chyba může trvat velmi dlouho, než se opraví.

Zpočátku se stopy budou jevit jako neuspořádaný vzor. Návrhář je musí ručně rozmotat a umístit každou stopu zvlášť do obrysu desky. Jako alternativu mohou použít funkci automatického umístění v softwaru CAD, protože to optimálně umístí každou součást do obrysu. V tomto okamžiku se propojené sítě jeví jako gumové pásy zobrazené jako slabé čáry, známé jako krysí hnízdo.

Konstruktér nyní musí uplatnit své technické znalosti při umístění stop komponentů tím nejlepším možným způsobem. Umístění musí nabízet nejlepší výkon a zároveň nabízet nejkratší možnou konektivitu, nejmenší množství přeslechů a rušení a správnou distribuci tepla. Návrhář musí také hledat optimální umístění pro konektory, kabely a další montážní hardware.

Tato fáze je také nejlepší pro konstruktéra, aby zvážil DFA nebo Design for Assembly – umístění součástí tak, aby je výrobce mohl snadno sestavit. To může zahrnovat umístění všech bipolárních komponent ve stejném směru nebo v pravých úhlech, všechny integrované obvody s jejich identifikačními kolíky ve stejném kvadrantu, ponechání prostoru pro prsty kolem ručně namontovaných komponent a tak dále.

Umístění komponentů

Jakmile návrhář správně nastaví databázi návrhů, může importovat informace o síťové konektivitě ze schématu. S těmito informacemi mohou návrháři začít s úkolem fyzického rozložení desky plošných spojů. K tomu musí začít obrysem desky v systému CAD. Tento obrys obsahuje informace nejen o vnějším obvodu desky, ale také zobrazuje vnitřní otvory, výřezy a další omezení v desce.

Importovaná síťová konektivita přináší i další důležitou informaci: stopu pro každou ze součástí v obvodu. Projektant musí pečlivě zkontrolovat správnost importovaných informací o stopě, protože i drobná chyba může trvat velmi dlouho, než se opraví.

Zpočátku se stopy budou jevit jako neuspořádaný vzor. Návrhář je musí ručně rozmotat a umístit každou stopu zvlášť do obrysu desky. Jako alternativu mohou použít funkci automatického umístění v softwaru CAD, protože to optimálně umístí každou součást do obrysu. V tomto okamžiku se propojené sítě jeví jako gumové pásy zobrazené jako slabé čáry, známé jako krysí hnízdo.

Konstruktér nyní musí uplatnit své technické znalosti při umístění stop komponentů tím nejlepším možným způsobem. Umístění musí nabízet nejlepší výkon a zároveň nabízet nejkratší možnou konektivitu, nejmenší množství přeslechů a rušení a správnou distribuci tepla. Návrhář musí také hledat optimální umístění pro konektory, kabely a další montážní hardware.

Tato fáze je také nejlepší pro konstruktéra, aby zvážil DFA nebo Design for Assembly – umístění součástí tak, aby je výrobce mohl snadno sestavit. To může zahrnovat umístění všech bipolárních komponent ve stejném směru nebo v pravých úhlech, všechny integrované obvody s jejich identifikačními kolíky ve stejném kvadrantu, ponechání prostoru pro prsty kolem ručně namontovaných komponent a tak dále.

Směrování DPS

Po uspokojivém umístění součástek může konstruktér začít s další fází směrování desky. Návrhář musí přeměnit krysí hnízdo gumových spojů na stopy a roviny. Nástroje CAD mají obvykle mnoho funkcí, které návrháři umožňují toto provádět ručně, automaticky nebo poloautomaticky. To může projektantovi ušetřit značné množství času.

Projektant musí být opatrný při směrování stop. Některé osvědčené postupy zahrnují, že nedovolíte, aby se stopy ohýbaly v ostrých úhlech, vyhnuli se náhlým přechodům v šířce, umožnili postupné zužování od stopy k podložce, ponechali přiměřenou mezeru mezi stopami nesoucími hlučné signály a tak dále.

Vysokorychlostní a vysokofrekvenční signály mohou vyžadovat další péči, aby byla zachována integrita signálu. To může zahrnovat nastavení správných struktur přenosových linek pro stopy přenášející tyto signály.

Zpáteční cesta

Každá aktivní součást má obvykle dvě základní připojení – připojení k napájení a k zemnicím sítím – kromě řídicích a IO signálů. Většina návrhářů používá zaplavené oblasti a vrstvy s pevnými rovinami kolem těchto součástí, což jim umožňuje do nich zasáhnout a vytvořit zpětnou cestu. To však nemusí vždy stačit, pokud má deska příliš mnoho rozštěpů, výřezů nebo otvorů. Nesprávná zpětná cesta může zvýšit množství šumu a snížit výkon PCB.

Kontrola pravidel návrhu

Zatímco většina nástrojů CAD nabízí online kontrolu pravidel návrhu, není na škodu spustit konečnou kontrolu pravidel. Online kontrola návrhu automaticky označí všechny chyby v návrhu, jako je porušení prostorových omezení, porušení soustřednosti a tak dále, což návrháři umožní provést opravy. Provedení závěrečné kontroly pravidel nejen zdůvodní zjištění, ale také umožní konstruktérovi opravit jakákoli pravidla, která mohli neúmyslně přehlédnout.

Informace o sítotisku

Návrhář nyní musí nastavit různé textové a značkovací informace, které deska ponese. Výrobce tyto informace sítotiskne na vnější vrstvy desky. Tyto informace umožňují uživatelům najít konkrétní komponenty, najít číslo šarže desky, identifikovat informace o autorských právech, identitu výrobce atd.

Finální umělecké dílo

Po úspěšném dokončení všech výše uvedených kroků je konstruktér konečně schopen vygenerovat finální kresbu návrhu DPS, kterou pošle výrobci k výrobě desky. Obvyklou praxí je generovat finální kresbu ve standardních formátech, jako je Gerber.

Závěr

Podle společnosti PCB Trace Technologies Inc. jsou procesy návrhu, výroby a montáže desek plošných spojů poměrně náročné a přesné. Sestavit desku podle svých specifikací tak, aby poskytovala zamýšlený výkon, vyžaduje dodání přesných návrhových dat výrobci ve formě přesného konečného uměleckého díla.

• Rok založení
  --
• Obchodní typ
  --
• Země / region
  --
• Hlavní průmysl
  --
• hlavní produkt
  --
• Podniková právnická osoba
  --
• Celkem zaměstnanců
  --
• Roční výstupní hodnota
  --
• Exportní trh
  --
• Spolupracovali zákazníci
  --