Das PCB-Design ist nicht mehr so schwierig und eingeschränkt wie früher, aber für Anfänger kann es dennoch etwas gewöhnungsbedürftig sein. Obwohl die einfachen, einschichtigen Designs größtenteils recht einfach zu handhaben sind, fühlt es sich wie Neuland an, wenn neben einer Vielzahl großer Komponenten mehrere Schichten hinzugefügt werden.
Um Elektronikbegeisterten und neuen industriellen PCB-Designern gleichermaßen zu helfen, finden Sie hier fünf Tipps und Tricks, die dabei helfen sollen, zumindest ein paar Anfängerschwierigkeiten aus ihren Erfahrungen zu entfernen.
Verschwenden Sie keine Ressourcen für mehrere Prototypen
Wenn Sie über die Entwicklungen in diesem Bereich auf dem Laufenden bleiben, werden Sie wahrscheinlich feststellen, dass der Bedarf an Prototypenentwicklung deutlich zurückgegangen ist. Sie werden in der Endphase immer noch benötigt, um etwaige reale Probleme im Design auszubügeln, aber die Notwendigkeit, von der Vorphase bis zur endgültigen Version eine Reihe von Prototypen zu entwickeln und zu verwenden, ist nicht mehr notwendig.
Wie Sie sich vorstellen können, ist dies nur dank der 3D-Visualisierungstechnologie möglich. Für Unternehmen ist es jetzt unerlässlich, unnötige Kosten zu senken und den Zeitaufwand zu reduzieren, indem sie das Design mithilfe einer umfassenden 3D-Modellierungs-, Design-, Simulations- und Anpassungssoftware-Suite für Leiterplatten perfektionieren. Wie das realistische Designelement dazu beiträgt, den Bedarf an mehreren Prototypen zu reduzieren, erfahren Sie im nächsten Teil.
Wählen Sie ein PCB-Designer-Tool mit 3D-Visualisierungsfunktionen
Ohne eine dreidimensionale Visualisierungsfunktion, die in fortschrittlichen 3D-Design-Softwaretools zu finden ist, wäre es für PCB-Designer sehr schwierig, Komponenten genau auf einer Platine zu platzieren. Werfen Sie einen Blick auf die kleine Liste unten, um die Vorteile der Komponentenplatzierung zu verstehen, die das 3D-Design mit sich bringt.
- Die wirksame Lösung gegen häufig auftretende Abschattungsprobleme bei hohen Bauteilkörpern
- Verbesserte Genauigkeit beim Platzieren von Referenzbezeichnern und Siebdruckkonturen
- Verhinderung einer Überlappung der Lötmaskenabstände durch die Platzierung einer Komponente
- Verhinderung der Überlappung von Referenzbezeichnern durch schlecht platzierte Komponenten
- Die 3D-Modellierung von Schrauben, Unterlegscheiben usw. sorgt für ein reibungsloses Montageerlebnis in der Fertigung/Montage
- Vorläufige Prototypen sind nicht mehr erforderlich, da die 3D-Renderings selbst zur Fehlererkennung und -behebung genutzt werden können
- Je weniger Prototypen Sie investieren müssen, desto mehr Geld sparen Sie
Routing-Tipps: Der Autorouter hat seine Grenzen
Durch maschinelles Lernen werden die KI-gestützten Automatisierungsfunktionen in fortschrittlichen PCB-Design-Software-Suites immer intelligenter. Tatsache ist jedoch, dass Autorouting derzeit noch nicht perfekt ist.
Sicherlich wird dadurch der Leiterbahnverlegungsprozess für Sie erheblich vereinfacht, aber die manuelle Verlegung wird immer noch häufig erforderlich sein. Um die Funktion „Autoroute“ effektiv zu nutzen, befolgen Sie die folgenden Richtlinien:
Abschlussprozentsatz
Nachdem die Komponentenplatzierung abgeschlossen ist, führen Sie den Autorouter aus und Sie sollten eine Abschlussbewertung von 85 % oder mehr erhalten. Alles unter 85 % bedeutet, dass Ihre Platzierung nicht gut genug ist und die Teile angepasst werden müssen, bis Sie eine höhere Abschlussbewertung erreichen können.
Zielführung
Beim manuellen Verfolgen der Routen bleiben wir oft an bestimmten Stellen hängen, und das passiert, wenn es sich um eine Multilayer-Leiterplatte mit mehreren leistungsstarken Bauteilen handelt, was natürlich ein komplexes Layout erfordert.
Wenn Sie nicht weiterkommen, bietet sich die perfekte Gelegenheit, mithilfe von Autorouting Wege zu finden, die sonst möglicherweise nicht erkennbar wären.
Kritische Verbindungspunkte
Der offensichtlichste kritische Verbindungspunkt ist natürlich ein Engpass, und Autorouting ist bei der Erkennung von Engpässen im Layout unübertroffen.
Verwenden Sie Differential Pairing, um EMI zu neutralisieren
EMI oder elektromagnetische Interferenzen können eine sein echter Schmerz zu bewältigen, insbesondere wenn es sich um sensible Signale handelt. Differenzielles Routing ist eine Technik, die sich hervorragend zur Minimierung oder sogar vollständigen Neutralisierung effektiver Störungen durch allgemeines Rauschen bei Hochleistungsplatinendesigns eignet.
Es ist jedoch nicht die einfachste Routing-Technik, die richtig anzuwenden ist. Beachten Sie daher die folgenden Punkte, da die Zwillingsleiter sonst möglicherweise noch mehr Störungen verursachen, als Sie mit der Routing-Methode ursprünglich erwartet hatten.
Gleich lange Spuren
Jede der Spuren im Paar sollte genau die gleiche Länge haben. Wenn sich herausstellt, dass dies konstruktionsbedingt ein Problem darstellt, müssen Mäander und Segmentierungen eingerichtet werden, um sicherzustellen, dass beide Ladungen gleichzeitig ihr Ziel erreichen. Der Spielraum für Fehler ist im Allgemeinen sehr gering, aber es ist besser, ihn nicht zu übertreiben!
Sofern sie in der Länge nicht so nah wie möglich beieinander liegen, erzeugen Hochgeschwindigkeitssignale genügend elektromagnetische Störungen, um kleine bis schwere Störungen zu verursachen.
Impedanzkontrolle und Neutralisierung
Nach der Berechnung der Impedanz verfügen Sie über die Messungen für die kleinsten Breiten, die erforderlich sind, um die perfekte Neutralisierung des Übersprechens während des gesamten Durchgangs von Hochgeschwindigkeitssignalen auf differenziell gepaarten Routen aufrechtzuerhalten. Der eingesparte Platz wird sich später im endgültigen Entwurf als sehr vorteilhaft erweisen.
Gleichzeitig ist es notwendig, die Differenzialpaarroute an allen Punkten gleichmäßig zu trennen. Wenn diese Konsistenz nicht gewahrt bleibt, kommt es zu erheblichen Störungen durch die Stromschleife. Einheitlichkeit ist der Schlüssel, wenn Sie Differential-Pair-Routing auf Ihrer Leiterplatte implementieren.
Gerade Winkel sind eine schlechte Idee für die Leitungsführung
Der Mangel an Logik hinter dem Verlegen von Leiterbahnen in geraden Winkeln ist so offensichtlich, dass es fast schon der gesunde Menschenverstand ist, ihn zu verstehen. An den Außenkanten der rechtwinkligen Kurven besteht immer eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Spuren schmaler sind als die durchgehend berechnete Breite. Dies führt zu übermäßiger Wärmeentwicklung, insbesondere bei der Verwendung von Hochgeschwindigkeitssignalen.
Darüber hinaus ist es nicht ungewöhnlich, dass scharfe 90-Grad-Kanten während des Herstellungsprozesses schlecht nachgezeichnet werden, was fast sofort zu einem Kurzschluss führt. Um beide Probleme vollständig zu vermeiden, verwenden Sie die bewährten alten 45-Grad-Winkel und runden Sie die Kanten ab, um einen reibungslosen, ungehinderten Signalfluss zu ermöglichen.
Abgesehen davon möchten Sie möglicherweise auch besonderes Augenmerk auf das Wärmemanagement legen. Wenn möglich, erleichtern Sie die Wärmeableitung, indem Sie eine Kupferfüllung unter den Chip legen. Erweitern Sie Leiterbahnen unter den Chips, die aufgrund der Leiterbahn nicht mit einer Kupferfüllung versehen werden können, und Sie werden letztendlich die Gesamtwärmeentwicklung auf der Leiterplatte weiter verringern.