Zirkuitu-plaka bat diseinatzeko 11 urrats

Zirkuitu-plaka bat diseinatzea errepika daitekeen prozesu bat da: zirkuitu amaitu batetik, eskema-harrapaketa eta diseinuaren bidez, fabrikak behar dituen fabrikazio-fitxategietara igarotzen zara. Urratsak ordenan jarraitzeak, eta amaierako egiaztapena ez saltatzeak, bereizten du lehenengoan funtzionatzen duen plaka bat arazoekin itzultzen den batetik. Gida honek zirkuitu-plaka bat diseinatzeko 11 urratsak azaltzen ditu , lau fasetan multzokatuta, emaitza benetan eraikigarria egiten duten xehetasun praktikoekin eta fabrikaziorako diseinu ohiturekin.

1. Fasea — Eraikitzen ari zarena definitu (1-2 urratsak)

Edozein software ireki aurretik, zirkuituaren ideia argi eta finkatua behar duzu. Fase honek birmoldaketa mota garestiena saihesten du: diseinu arazo bat aurkitzea diseinuaren ondoren.

1. urratsa: Zirkuitua amaitu

Landu diseinu elektriko osoa, bloke funtzional bakoitza, osagaiak, potentzia-beharrak eta piezak nola konektatzen diren elkarren artean. Portaera ziurgabea denean, egiaztatu lehenik, protokolo batean edo simulagailu batean, frogatu gabeko ideia bat kobreari ez emateko. Zenbat eta garbiagoa izan kontzeptua hemen, orduan eta leunagoa izango da ondorengo guztia.

2. urratsa: Aukeratu zure diseinu softwarea

Aukeratu zure proiekturako eta esperientziarako egokia den EDA tresna bat. Hasiberriek askotan EasyEDA edo KiCad-ekin hasten dira; lan profesionalak suite handiagoak erabil ditzake. Garrantzitsuena eskematik hasi eta fabrikazio fitxategietaraino eramaten zaituen tresna bat da, beraz, ziurtatu Gerber, zulatzeko, BOM eta pick-and-place irteera estandarrak esportatu ditzakeela.

2. Fasea — Diseinua Harrapatu (3-4 urratsak)

Orain zirkuitua softwareak erabiltzen dituen irudikapen formaletara itzultzen duzu: eskema eta pieza fisikoekin lotzen duten aztarnak.

3. urratsa: Eskema grabatu

Marraztu zirkuitua eskema-editorean, osagaiak kokatuz eta kableekin edo sare-etiketekin konektatuz. Antolatu logikoki irakurtzeko eta zirkuituak taldekatzeko moduan; eskema txukun bat askoz errazagoa da arazteko eta berrikusteko. Diagrama hau da diseinua sortzen den egiaren iturria.

4. urratsa: Aztarnak esleitu eta egiaztatu

Eskema-sinbolo bakoitzak aztarna fisiko bat behar du, piezak benetan soldatzen duen lur-eredua. Esleitu bakoitza eta egiaztatu fabrikatzailearen datu-orriarekin, aztarna okerra baita lehenengo plaka batek huts egitearen arrazoi ohikoenetako bat. Egiaztatu pad-en tamainak, tartea, patioa eta pinen zenbakitzea. Aztarna zuzenak ere merezi du geroago PCB muntaketan , non lur-eredu desegokiek kokapen eta soldadura akatsak eragiten dituzten.

3. Fasea — Taula antolatu (5-9 urratsak)

Hau da PCB diseinuaren muina, eskema plaka fisiko bihurtzea. Ingeniaritzaren irizpide gehiena bertan dago.

5. urratsa: Taularen eskema eta pilaketa definitu

Ezarri plakaren tamaina eta forma bere kaxara egokitzeko, eta ondoren erabaki geruza kopurua eta pilaketa. Geruza kopurua konplexutasunaren eta bideratze-dentsitatearen araberakoa da, eta inpedantzia kontrolatua duten plaken kasuan, pilaketa diseinu-aukera nahita bat da, abiadura handiko PCB fabrikaziora zuzenean konektatzen den eremua . Ziurtatu pilaketa zure fabrikatzaileak eraiki dezakeen zerbait dela.

6. urratsa: Diseinu arauak ezarri

Jarri edo fresatu aurretik, definitu arauak: gutxieneko trazaduraren zabalera, tartea, bidearen tamaina eta eraztun eraztuna. Ezarri itzazu fabrikatzailearen benetako gaitasunekin bat etortzeko, editoreak hasieratik eraiki daitekeen taula baterantz gidatu zaitzan. Aurretik ezarritako arauek fresatu bitartean pilatuko liratekeen arau-hausteak saihesten dituzte.

7. urratsa: Osagaiak jarri

Antolatu piezak plakan. Kokapen onak egiten du diseinu on baten lan gehiena: multzokatu erlazionatutako osagaiak, mantendu abiadura handiko eta sentikorreko seinaleak laburrak, jarri konektoreak eta muntaketa-zuloak diseinu mekanikoak eskatzen duen lekuan, eta utzi lekua bideratze garbi bat egiteko. Hemen inbertitutako denbora askotan ordaintzen da bideratzean.

8. urratsa: Konexioak bideratu

Konektatu piezak kobrezko trazekin, traza bakoitza garraiatzen duen korrontearen eta behar duen inpedantziaren arabera neurtuz. Kudeatu seinalearen osotasuna traza kritikoak labur mantenduz eta itzulera-bide garbiak emanez. Bideratzean, kokapen zainduak lana errazten du edo, presaka egiten bada, mingarria egiten du.

9. urratsa: Gehitu kobrezko isurketak, hegalak eta serigrafia

Gehitu lurrerako eta potentziako planoak edo kobrezko isurketak inpedantzia baxuko itzulera-bideak lortzeko eta zarata murrizteko, eta ondoren gehitu serigrafia, erreferentzia-izendatzaileak, polaritate-markak eta etiketak, plaka muntatu eta mantentzeko aukera emanez. Akabera-ukitu hauek eragin handia dute bai errendimenduan bai fabrikazio-gaitasunean.

4. fasea — Egiaztatu eta askatu (10-11 urratsak)

Diseinua amaituta dagoela dirudi, baina ez da kaleratzen egiaztapenak gainditu eta irteerako fitxategi garbiak sortu arte.

10. urratsa: Exekutatu DRC eta ERC

Exekutatu diseinu-arauaren egiaztapena (DRC) plaka zure arauekin alderatzeko, trazadurak oso hurbil daudenean, tarte txikiegiak daudenean, konexioak bideratu gabe daudenean, arauak hausten dituzten bideetan eta jakinarazitako urraketa guztiak konpontzeko. Exekutatu berriro arau elektrikoaren egiaztapena (ERC) eskeman ere. DRC eta ERC garbiak dira fabrikazioari ekin aurretik akatsak detektatzeko azken eta merkeen aukera.

11. urratsa: Sortu fabrikazio-irteerak

Esportatu fabrikak behar dituen fitxategiak: Gerber fitxategiak geruza bakoitzerako, NC zulatzeko fitxategi bat, eta, muntaketarako, materialen zerrenda bat eta pick-and-place fitxategi bat. Sartu fitxategi estandarrek jasotzen ez dituzten parametroak, plakaren lodiera, kobrezko pisua, soldadura-maskararen eta serigrafiaren koloreak, gainazalaren akabera eta inpedantzia-eskakizunak. Irteera garbiak eskuan dituzula, prest zaude PCB fabrikazioaren bidez eskaerak egiteko.

Hasieratik fabrikaziorako diseinua

Diseinatzaile gehienek egin dezaketen hobekuntza handiena fabrikagarritasunari buruz pentsatzea da prozesu osoan zehar, ez bakarrik 11. urratsean. Taula batek egiaztapen elektriko guztiak gainditu ditzake eta oraindik zaila edo garestia izan daiteke eraikitzeko.

Fabrikagarritasuna fase bakoitzean eraiki

• Diseinuan, utzi nahikoa tarte piezen artean kokapenerako eta ikuskapenerako, eta saihestu zure fabrikatzaileak fidagarritasunez eraiki dezakeena baino finagoak diren ezaugarriak.
• Muntaketa egiteko, gehitu fiduzionalak, mantendu tarte egokiak eta panelak zentzuz antolatu, taula SMT linea batean zehar leunki ibil dadin.
• Diseinu termikoetarako., planifikatu nola uzten duen beroak plaka; potentzia handiko zirkuituek substratu egokia behar izan dezakete metalezko nukleo-muntaketa.
• Bolumena lortzeko, ekoizpena kontuan hartuta diseinatu, fitxategi berdinak eskalatzeko bolumen handiko PCB muntaia berriro diseinatu gabe.

Hau blokeatzeko modu praktiko bat fabrikatzailearen diseinuaren berrikuspena da konpromisoa hartu aurretik. Doako DFM berrikuspen batek zure fitxategiak benetako prozesu batekin alderatzen ditu eta arazoak, tarteko tarteak, muga baten ondoan dauden zulagailuen tamainak, falta diren datuak markatzen ditu, oraindik konpontzen merkeak diren bitartean.

Berriro biratzea aurrezten duten aholku praktikoak

Taula baten bigarren bertsio gehienak saihestu daitezkeen hutsune txiki batzuengatik existitzen dira. Ohitura hauek zure prozesuan txertatzeak beste fabrikazio-exekuzio baten denbora eta kostua aurrezten ditu.

Bideratu aurretik

• Egiaztatu berriro aztarna bakoitza dagokion fitxa teknikoarekin, arreta berezia jarriz 1. pinari eta konektorearen orientazioari.
• Gehitu desakoplamendu-kondentsadoreak IC bakoitzaren potentzia-pinen ondoan; horiek falta izatea portaera ezegonkorraren kausa klasikoa da.
• Berretsi konektoreen generoak eta pin-out-ak bat egiten duten piezekin.

Ibilbidea egiten duzun bitartean

• Neurtu potentzia eta lur-trazak benetan eramaten duten korrontearen arabera.
• Eman abiadura handiko eta sentikorreko seinaleei bide laburrak eta itzulera-bide garbiak, PCB abiadura handiko fabrikazioaren atzean dagoen diziplina.
• Mantendu dauden tentsioetarako eta fabrikazio-prozesurako egokia den tartea.

Askatu aurretik

• Konpondu DRC eta ERCko elementu guztiak, ez bakarrik agerikoak.
• Egin fabrikazio-egiaztapen bat, hala nola doako DFM berrikuspen bat, eskaera egin aurretik.
• Berriro irakurri serigrafia erreferentzia-izendatzaileak, polaritate-markak eta 1. pinaren adierazleak ikusteko.

Urrats hauetako bat ere ez da zaila, baina saltatzea da lehen taula berrikuspen bat egitera itzultzeko arrazoirik ohikoena. Egiaztapen minutu batzuk egiteak fabrikazio ziklo bat aurrezten du.

11 urratsak begirada batean

Hamaika urrats hauek ordenan eginez, fabrikazioaren ahalmena kontuan hartuta, fabrika batek garbi eraiki dezakeen diseinu bat sortzen da. Highleap Electronics-i buruz gehiago irakur dezakezu eta nola eramaten dugun diseinu amaitu bat fitxategietatik lan-tauletara.

Galdera arruntak

Zeintzuk dira zirkuitu-plaka bat diseinatzeko fase nagusiak?

Lau: zirkuitua definitu eta softwarea aukeratu; eskema hartu eta aztarnak esleitu; plaka diseinatu (eskema, arauak, kokapena, bideratzea, isurketak); eta egiaztatu eta askatu (DRC/ERC, eta gero fabrikazio fitxategiak sortu). Hamaika urratsak fase horien barruan sartzen dira.

Zein urratsek eragiten ditu lehenengo plakaren akats gehien?

Aztarnak esleitzea (4. urratsa) errudun ohikoa da, lur-eredu oker batek piezak ez direlako behar bezala egokituko edo soldatuko esan nahi duelako. Diseinu-arauaren egiaztapena (10. urratsa) saltatzea edo presaka egitea da beste kausa ohikoa. Aztarnak egiaztatzeak eta DRC gainditzeak huts gehienak saihesten dituzte.

Diseinu arauak ezarri behar al ditut bideratzea egin aurretik?

Bai. Gutxieneko trazaduraren zabalera, tartea, bidearen tamaina eta eraztun eraztuna aurrez ezartzeak, fabrikatzailearen gaitasunekin bat etorriz, editorea eraiki daitekeen plaka baterantz bideratzen du eta arau-hausteak pilatzea eragozten du. Bideratu ondoren ezarritako arauek trazak berriro lantzea esan nahi dute.

Zein fitxategi sortzen ditu 11. urratsak?

Gerber fitxategiak geruza bakoitzerako eta fabrikaziorako NC zulatzeko fitxategi bat, gehi materialen zerrenda bat eta muntaketarako pick-and-place fitxategi bat. Zehaztu plakaren lodiera, kobrearen pisua, soldadura-maskararen eta serigrafiaren koloreak, akabera eta inpedantzia-eskakizunak ere.

Zertan da desberdina kokapen ona bideratze on batetik?

Kokapenak erabakitzen du non dauden piezak; bideratzeak konektatzen ditu. Kokapen onak, erlazionatutako piezak taldekatzeak, seinale kritikoak labur mantentzeak eta kobrearentzako lekua uzteak bideratzea errazten du. Presaka jartzeak bideratzea zailtzen du, trebetasuna edozein dela ere, beraz, inbertitu denbora 7. urratsean.

Noiz pentsatu behar dut fabrikagarritasunaz?

Lehen urratsetik hasita, ez bakarrik kaleratzean. Muntaketa-tarteak uzteak, fabrikatzaileak eraiki dezakeena baino ezaugarri finagoak saihesteak, bide termikoak planifikatzeak eta bolumenaren arabera diseinatzeak birdiseinu garestiak saihesten ditu. Eskaera egin aurretik fabrikatzailearen DFM berrikuspenak berresten du diseinua eraikigarria dela.

Zein da taula batek bigarren berrikuspen bat behar izateko arrazoi ohikoena?

Saihestu daitezkeen hutsegiteak: oinarri okerra, desakoplamendu-kondentsadoreak falta, konektorearen pin-out okerra edo DRC elementuak konpondu gabe utzita. Oinarriak datu-orriekin alderatzeak, desakoplamendu-kondentsadoreak gehitzeak, konektoreak egiaztatzeak eta DRC eta ERC elementu guztiak kaleratu aurretik ebazteak bir-biraketa gehienak saihesten ditu.

Zenbat denbora behar da zirkuitu-plaka bat diseinatzeko?

Konplexutasunaren arabera asko aldatzen da, arratsalde batetik taula sinple batentzat hasi eta asteak arte taula konplexu batentzat. Eskemak harrapatzeak eta bideratzeak normalean denbora gehien behar dute, eta kaleratu aurretik egiaztapen-pase sakona ondo aprobetxatzen da, geroago berriro birakatzea askoz motelagoa izatea saihesten baitu.

Software bereizia behar al dut eskemarentzat eta diseinuarentzat?

Ez. EDA tresna modernoek eskemak harrapatzea eta PCB diseinua pakete bakarrean kudeatzen dituzte eta fabrikazio fitxategiak esportatzen dituzte, beraz, tresna bakar batek zirkuitutik Gerbers-era eramango zaitu. Aukeratu zure proiektuaren konplexutasuna onartzen duen eta irteera estandarrak esportatzen dituen bat.

Eskema saltatu eta plaka zuzenean egin dezaket?

Oso gomendagarria da. Eskema da diseinua eta sare-zerrenda sortzen eta egiaztatzen diren egiaren iturria; saltatzeak arau elektrikoen egiaztapena ezabatzen du eta akatsak askoz zailagoak dira detektatzen. Lehenik eta behin, atera eskema, eta gero diseinatu plaka bertatik abiatuta.