Let op bij printen PCBA? | JH PCBA

Printplaten

Printplaten vormen de kern van alle elektronische apparatuur. Dit zijn stijve of flexibele structuren die een basis vormen voor het monteren en onderling verbinden van elektronische componenten. PCB's hebben doorgaans ingebedde metalen oppervlakken die bekend staan ​​als sporen en pads en grotere metalen gebieden die bekend staan ​​als vlakken. Elektronische componenten die op printplaten zijn gemonteerd, worden op speciaal voor dit doel ontworpen metalen pads gesoldeerd, terwijl ze door metalen sporen met elkaar worden verbonden. PCB's kunnen één, twee of meerdere circuitlagen hebben.

Printplaten bevatten doorgaans een diëlektrisch kernmateriaal met goede isolerende eigenschappen om de beoogde signaaloverdracht te garanderen. Meerlaagse platen hebben extra lagen metaal en diëlektrische tussenruimte. Terwijl het standaard diëlektrische materiaal van stijve platen is gemaakt van FR4, een vlambestendig composiet van epoxyhars en geweven glasvezeldoek, is het diëlektrische materiaal voor flexibele platen doorgaans polyimide. Zowel stijve als flexibele platen hebben metalen sporen, pads en vlakken voor het circuit van koper.

Betrouwbaarheid en kwaliteit

Afhankelijk van de toepassing kan een printplaat tot een bepaalde klasse behoren die de betrouwbaarheid en kwaliteit ervan definieert. Er zijn doorgaans drie klassen kaarten volgens de IPC-normen:

Klas 1: 

Deze borden behoren tot consumentenelektronicaproducten met redelijke betrouwbaarheid en kwaliteit. Voorbeelden van dergelijke elektronische 

Klasse 2: 

Deze kaarten behoren tot apparaten die een hoge betrouwbaarheid en lage uitvalpercentages moeten hebben. Voorbeelden van dergelijke elektronische producten zijn laptops, magnetrons en mijnbouwapparatuur.

Klasse 3: 

Deze borden behoren tot apparaten die uiterst betrouwbaar en van zeer hoge kwaliteit moeten zijn. Ze vertegenwoordigen de meest veeleisende productienormen. Voorbeelden van dergelijke elektronische toepassingen zijn in de lucht- en ruimtevaart, militaire en medische apparatuur.

Soorten PCBA

Zoals hierboven vermeld, is het mogelijk om planken in twee typen in te delen: stijf en flexibel.

Stijve planken

Voor de overgrote meerderheid van de gebruikers is het gebruikelijk om te gebruiken stijve planken. Een stijf substraat gevormd door hoge hitte en een lamineringsproces onder druk bevat de lay-out van het bord. Het meest voorkomende materiaal voor dergelijke platen is FR-4, maar afhankelijk van de toepassing en specifieke ontwerpbehoeften is het mogelijk om bepaalde eigenschappen van het materiaal te wijzigen, te benadrukken of te verbeteren.

Flexibele borden

Minder gebruikelijk dan stijve planken, flexibele planken zijn meestal gemaakt van materiaal dat een grotere doorbuiging mogelijk maakt. Polyimide is een veelgebruikt materiaal voor dergelijke platen, waarvan de flexibele aard plaatdiktes toestaat die veel kleiner zijn dan die van standaard stijve platen.

PCB-ontwerpproces

Voordat het mogelijk is een printplaat te vervaardigen, moet deze eerst worden ontworpen. Ontwerpers gebruiken hiervoor doorgaans CAD PCB-ontwerptools, en ze doen dit in twee stappen: schematische opname en PCB-lay-out. Tijdens het schematisch vastleggen creëren ze de circuitconnectiviteit in een diagram. Tijdens PCB-indelingontwerpen ze de fysieke lay-out van de printplaat.

Schematische opname

Voordat een ontwerper begint met het vastleggen van schema's, moet hij ervoor zorgen dat hij of zij over de benodigde bibliotheekonderdelen in zijn CAD-software beschikt. Deze omvatten meestal de schematische of logische symbolen, voetafdrukken voor lay-out, simulatiemodellen en stapmodellen voor de 3D PCB-weergave. Zodra ze deze bibliotheken gereed hebben, is de volgende stap voor de ontwerper het creëren van een logische weergave van de circuits op een schema. Met de CAD-tool kan de ontwerper de benodigde symbolen op een schemablad plaatsen. Ze kunnen ze vervolgens met elkaar verbinden om de noodzakelijke circuits te vormen.

Om te beginnen creëert de ontwerper logische symbolen voor elektronische onderdelen zoals weerstanden, condensatoren, inductoren, connectoren, transistors en geïntegreerde schakelingen. Gelukkig zijn de meeste moderne CAD-softwaretools al uitgerust met kant-en-klare bibliotheken voor dergelijke logische symbolen en voetafdrukken.

De ontwerper organiseert deze symbolen vervolgens op schemabladen binnen de CAD-tool. Nadat de ontwerper ze grofweg heeft geplaatst, verbindt hij de pinnen van de schematische symbolen met verbindingslijnen die draden voorstellen. Deze lijnen vormen de netten en vertegenwoordigen enkele of groepen netten voor de elektronische circuits. Tijdens dit proces, technisch bekend als schematische vastlegging, moet de ontwerper de onderdelen indien nodig verplaatsen om een ​​duidelijk en leesbaar schema te creëren.

Circuitsimulatie

In dit stadium kan de ontwerper een circuitsimulatie uitvoeren om te verifiëren dat het ontwerp elektrisch werkt. Ze kunnen circuitsimulatietools gebruiken om de werking van de circuits die ze ontwerpen te testen voordat ze kunnen beginnen met het bouwen van de daadwerkelijke hardware. Dit is een belangrijke stap, omdat het ontwerpers tijd en geld helpt besparen.

Zodra deze stap naar tevredenheid is voltooid, kan de ontwerper de connectiviteitsgegevens creëren met behulp van de schematische tool en deze overbrengen naar de lay-outtool.

Ontwerpregels instellen

Voordat ze naar de volgende stap gaan, moeten ontwerpers hun software zo instellen dat deze aan verschillende mogelijkheden voldoet. Dit zijn verschillende ontwerpregels en beperkingen die voorkomen dat twee netten elkaar overlappen, terwijl een bepaalde afstand tussen verschillende ontwerpobjecten behouden blijft. Met PCB CAD-software kunnen ontwerpers meerdere extra hulpmiddelen zoals ontwerprasters instellen. Deze hulpmiddelen helpen ontwerpers componenten op de juiste manier te plaatsen en nette en ordelijke sporen te routeren.

Componenten plaatsen

Zodra de ontwerper de ontwerpdatabase correct heeft ingesteld, kan hij de netwerkconnectiviteitsinformatie uit het schema importeren. Met deze informatie kunnen ontwerpers beginnen met het fysiek indelen van de printplaat. Hiervoor moeten ze beginnen met de bordomtrek in het CAD-systeem. Deze omtrek bevat niet alleen informatie over de buitenrand van het bord, maar geeft ook de interne gaten, uitsparingen en andere beperkingen in het bord weer.

De geïmporteerde netwerkconnectiviteit brengt ook nog een andere belangrijke informatie met zich mee: de voetafdruk voor elk van de componenten in het circuit. De ontwerper moet de juistheid van de geïmporteerde voetafdrukinformatie zorgvuldig controleren, aangezien het corrigeren van zelfs een kleine fout erg lang kan duren.

In eerste instantie zullen de voetafdrukken verschijnen als een door elkaar gegooid patroon. De ontwerper moet ze handmatig ontrafelen en elke voetafdruk afzonderlijk binnen de omtrek van het bord plaatsen. Als alternatief kunnen ze de automatische plaatsingsfunctie in de CAD-software gebruiken, omdat hierdoor elk onderdeel optimaal binnen de omtrek wordt gepositioneerd. Op dit moment verschijnen de onderling verbonden netten als elastiekjes, weergegeven als vage lijnen, ook wel rattennest genoemd.

De ontwerper moet nu zijn technische kennis inzetten om de voetafdrukken van de componenten zo goed mogelijk te plaatsen. De plaatsing moet de beste prestaties bieden en tegelijkertijd de kortst mogelijke connectiviteit, de minste hoeveelheid overspraak en interferentie en de juiste warmteverdeling bieden. De ontwerper moet ook zoeken naar de optimale plaatsing voor connectoren, kabels en ander bevestigingsmateriaal.

Deze fase is ook het beste voor de ontwerper om DFA of Design for Assembly te overwegen, waarbij componenten zo worden gepositioneerd dat de fabrikant ze gemakkelijk kan assembleren. Dit kan inhouden dat alle bipolaire componenten in dezelfde richting of in een rechte hoek moeten worden geplaatst, dat alle geïntegreerde schakelingen met hun identificatiepinnen in hetzelfde kwadrant moeten worden geplaatst, dat er vingerruimte overblijft rond handmatig gemonteerde componenten, enzovoort.

Componenten plaatsen

Zodra de ontwerper de ontwerpdatabase correct heeft ingesteld, kan hij de netwerkconnectiviteitsinformatie uit het schema importeren. Met deze informatie kunnen ontwerpers beginnen met het fysiek indelen van de printplaat. Hiervoor moeten ze beginnen met de bordomtrek in het CAD-systeem. Deze omtrek bevat niet alleen informatie over de buitenrand van het bord, maar geeft ook de interne gaten, uitsparingen en andere beperkingen in het bord weer.

De geïmporteerde netwerkconnectiviteit brengt ook nog een andere belangrijke informatie met zich mee: de voetafdruk voor elk van de componenten in het circuit. De ontwerper moet de juistheid van de geïmporteerde voetafdrukinformatie zorgvuldig controleren, aangezien het corrigeren van zelfs een kleine fout erg lang kan duren.

In eerste instantie zullen de voetafdrukken verschijnen als een door elkaar gegooid patroon. De ontwerper moet ze handmatig ontrafelen en elke voetafdruk afzonderlijk binnen de omtrek van het bord plaatsen. Als alternatief kunnen ze de automatische plaatsingsfunctie in de CAD-software gebruiken, omdat hierdoor elk onderdeel optimaal binnen de omtrek wordt gepositioneerd. Op dit moment verschijnen de onderling verbonden netten als elastiekjes, weergegeven als vage lijnen, ook wel rattennest genoemd.

De ontwerper moet nu zijn technische kennis inzetten om de voetafdrukken van de componenten zo goed mogelijk te plaatsen. De plaatsing moet de beste prestaties bieden en tegelijkertijd de kortst mogelijke connectiviteit, de minste hoeveelheid overspraak en interferentie en de juiste warmteverdeling bieden. De ontwerper moet ook zoeken naar de optimale plaatsing voor connectoren, kabels en ander bevestigingsmateriaal.

Deze fase is ook het beste voor de ontwerper om DFA of Design for Assembly te overwegen, waarbij componenten zo worden gepositioneerd dat de fabrikant ze gemakkelijk kan assembleren. Dit kan inhouden dat alle bipolaire componenten in dezelfde richting of in een rechte hoek moeten worden geplaatst, dat alle geïntegreerde schakelingen met hun identificatiepinnen in hetzelfde kwadrant moeten worden geplaatst, dat er vingerruimte overblijft rond handmatig gemonteerde componenten, enzovoort.

Het routeren van de printplaat

Nadat de componenten op bevredigende wijze zijn geplaatst, kan de ontwerper beginnen met de volgende fase van het routeren van het bord. De ontwerper moet het rattennest van elastiekverbindingen omzetten in sporen en vlakken. CAD-tools hebben doorgaans veel functies waarmee de ontwerper dit handmatig, automatisch of semi-automatisch kan doen. Dit kan de ontwerper aanzienlijke hoeveelheden tijd besparen.

De ontwerper moet voorzichtig zijn bij het routeren van de sporen. Sommige goede praktijken omvatten het niet toestaan ​​dat sporen onder scherpe hoeken buigen, het vermijden van plotselinge overgangen in de breedte, het toestaan ​​van een geleidelijke tapsheid van spoor naar pad, het vrijhouden van voldoende ruimte tussen sporen die ruis bevatten, enzovoort.

Hogesnelheids- en hoogfrequente signalen vereisen mogelijk extra zorg om de signaalintegriteit te behouden. Dit kan het opzetten van de juiste transmissielijnstructuren inhouden voor de sporen die deze signalen dragen.

Terugweg

Normaal gesproken heeft elke actieve component twee essentiële verbindingen (verbinding met stroom en met aardingsnetten), afgezien van de besturings- en IO-signalen. De meeste ontwerpers gebruiken overstroomde gebieden en lagen met massieve vlakken rond deze componenten, waardoor ze deze kunnen aanboren en een retourpad kunnen vormen. Dit is echter niet altijd voldoende als het bord te veel scheuren, uitsparingen of gaten bevat. Een onjuist retourpad kan de hoeveelheid ruis vergroten en de prestaties van de PCB verslechteren.

Controle ontwerpregels

Hoewel de meeste CAD-tools online ontwerpregelscontroles bieden, kan het geen kwaad om een ​​laatste regelcontrole uit te voeren. De online ontwerpcontrole signaleert automatisch eventuele ontwerpfouten, zoals schending van ruimtebeperkingen, schending van concentriciteit, enzovoort, waardoor de ontwerper correcties kan aanbrengen. Het uitvoeren van een laatste regelcontrole onderbouwt niet alleen de bevindingen, maar stelt de ontwerper ook in staat eventuele regels te herstellen die hij per ongeluk over het hoofd heeft gezien.

Zeefdruk informatie

De ontwerper moet nu de verschillende tekst- en markeringsinformatie instellen die het bord zal bevatten. De fabrikant zal deze informatie op de buitenste lagen van het bord zeefdrukken. Met deze informatie kunnen gebruikers specifieke componenten lokaliseren, het batchnummer van het bord vinden, copyrightinformatie en de identiteit van de fabrikant identificeren, enzovoort.

Laatste kunstwerk

Nadat alle bovenstaande stappen naar tevredenheid zijn voltooid, kan de ontwerper eindelijk het definitieve artwork van het PCB-ontwerp genereren en naar de fabrikant sturen voor het vervaardigen van het bord. De gebruikelijke praktijk is om het uiteindelijke artwork te genereren in standaardformaten zoals Gerber.

Conclusie

Volgens PCB Trace Technologies Inc. zijn de processen van PCB-ontwerp, fabricage en assemblage behoorlijk veeleisend en exact. Om het bord volgens de specificaties te bouwen, zodat het de beoogde prestaties levert, is het nodig dat nauwkeurige ontwerpgegevens aan de fabrikant worden geleverd in de vorm van een nauwkeurig eindontwerp.

• Opgericht in het jaar
  --
• Soort bedrijf
  --
• Land / regio
  --
• Hoofdindustrie
  --
• hoofd producten
  --
• Enterprise Juridische persoon
  --
• Totaal werknemers
  --
• Jaarlijkse uitvoerwaarde
  --
• Exportmarkt
  --
• Medewerkte klanten
  --