Топ-10 распространенных ошибок при проектировании печатных
плат и как их избежать

 

Важно убедиться в надежности конструкции печатной платы, потому что любая ошибка при проектировании, какой бы маленькой она ни была, может замедлить процесс более детального изготовления и сборки и, таким образом, привести к увеличению расходов. Как новичок в проектировании печатных плат, вы поймете, что обычно возникает больше проблем по сравнению с опытным дизайнером. В этой статье мы перечислим 10 распространенных ошибок при проектировании печатных плат и дадим соответствующие решения для новичков, чтобы избежать этих ошибок.

 

1.Ширина ImproperTrace

Для простоты заманчиво использовать одинаковую ширину проводников по всей плате, но это не лучший вариант, так как разные типы сигналов и мощности имеют разные требования к ширине проводников. Например, проводники, по которым передается питание, должны быть шире, чтобы рассеивать тепло с увеличенным потоком тока без перегорания. С другой стороны, сигналы с высоким импедансом требуют узких дорожек для минимизации паразитной емкости. Радиочастотные сигналы особенно уязвимы и могут потребовать точного значения ширины трассы для соответствия характеристикам импеданса.

Читайте также: Ширина трассы печатной платы: почему это важно для производительности вашей платы

 

 

2.Недостаточный интервал между трассами

Производители устанавливают минимальные требования к расстоянию для производства печатных плат. Неопытные дизайнеры, в частности, рассматривают соблюдение этих минимумов как оптимальный вариант; Однако это приводит к более высоким затратам, снижению производительности и более обширной связи между трассами. Меньшее расстояние между ними приводит к усилению перекрестных помех и шума, что приводит к ухудшению качества сигнала. Так, предлагается сохранять достаточное пространство между трассами, то есть расстояние между трассами должно быть как минимум в 3 раза больше расстояния между сигнальным слоем и следующим ближайшим опорным слоем.

 

 

3.Чрезмерная длина трассы

Для трасс, которые должны передавать высокоскоростные сигналы, они должны быть короткими и прямыми. В случае чрезмерной длины существует риск возникновения таких проблем, как отражение сигнала, повышенная восприимчивость к электромагнитным помехам и увеличение затрат. Трассу можно считать линией передачи, когда длина трассы составляет более одной десятой длины волны пересекающего ее сигнала. В этом случае, помимо длины, необходимо выполнить расчет импеданса (с использованием одного из многих специальных инструментов, также бесплатных в сети) для проверки связи импеданса и предотвращения потери мощности сигнала.

 

4.Неправильное положение развязывающих конденсаторов

В линиях питания печатных плат должны использоваться развязывающие конденсаторы, чтобы обеспечить все компоненты платы стабильным источником питания, свободным от переходных процессов или колебаний. Эти конденсаторы должны быть всегда параллельны входу источника питания и должны быть расположены как можно ближе к контакту компонента, требующего питания. Линия питания, полученная от источника питания, должна быть хорошо размещена на печатной плате так, чтобы она прибыла к развязывающему конденсатору до того, как попадет к выводу, которому требуется стабильное напряжение.

 

5.Размещаете детали слишком близко к краю платы

В конструкции печатной платы, если вы поместите контактную площадку печатной платы слишком близко к краю, может возникнуть вероятность повредить контактную площадку во время сборки. Хорошая конструкция гарантирует, что площадки находятся в пределах границ доски. Стандартный допуск длины и ширины печатной платы составляет ±. 020 дюймов. Если на вашей плате используется SMT для пайки компонентов, убедитесь, что вы предусмотрели дополнительное пространство для производителей печатных плат, чтобы они могли идеально захватить плату во время процесса SMT. В противном случае вашему производителю придется использовать рельсы или приспособления для поддержки печатной платы, что увеличит ваши производственные затраты.

 

6.Размещаете контактные площадки SMT слишком близко друг к другу

Компоненты SMT имеют паяльные маски, размер которых превышает площадь их контактных площадок. Но отдельные паяльные маски не должны пересекаться друг с другом. В противном случае во время оплавления припоя некоторые детали могут сместиться к центру (и друг к другу). Вам не нужен один большой кусок меди и в то же время вы не хотите, чтобы различные детали мигрировали к центру и сталкивались друг с другом, нарушая производственный процесс и вызывая различные дефекты. Для устранения таких проблем между контактными площадками SMT должно быть достаточное пространство.

 

 

7.Отсутствующие переходные отверстия

Переходные отверстия используются для соединения слоев печатной платы и для отвода тепла. Если переходные отверстия не используются должным образом, как правило, возникают проблемы, такие как плохое качество сигнала и распределение мощности. Рекомендуется, чтобы проектировщики реализовали соответствующее количество и размер переходных отверстий для силового и заземляющего соединения в зависимости от необходимых токов в части и частоты сигналов. Тепловые переходные отверстия актуальны там, где существует потребность в отводе тепла в зонах применения с высокой мощностью.

 

8.Чрезмерное использование слоев в проекте

Нет никаких сомнений в том, что многослойные печатные платы имеют множество преимуществ, таких как увеличенное пространство для трассировки и улучшенная целостность сигнала. Однако чрезмерное использование слоев при отсутствии необходимости только увеличит стоимость и усложнит процесс изготовления. Поэтому проектировщики печатных плат должны тщательно оценивать требования к схемам, рассматривая лучшие решения, такие как оптимизация размещения компонентов или использование различных стратегий трассировки, вместо добавления слоев. Эффективная конструкция печатной платы может достичь той же производительности, а также сохранить стоимость в рамках бюджета.

 

 

9.Электромагнитные помехи (ЭМП)

Самая распространенная причина электромагнитных помех связана с плохой конструкцией печатных плат. Чтобы свести к минимуму электромагнитные помехи на печатной плате, рекомендуется группировать элементы в соответствии с их функциональностью, такими как аналоговые, цифровые, силовые, низкочастотные, высокочастотные или другие схемы и т. д. Тем не менее, целесообразно свести к минимуму или, что предпочтительнее, отказаться от прямых углов на трассах и использовать металлические контейнеры и экранированные кабели, которые, в свою очередь, позволяют поглощать помехи.

 

 

10.Неправильное расположение антенн

Если печатная плата включает в себя антенны для осуществления беспроводной связи, то прокладку схемы следует делать очень аккуратно, чтобы избежать совершения ошибок. Таким образом, важно согласовать импеданс между приемопередатчиком и антенной для оптимизации передачи мощности. В целом, кабельная линия, соединяющая приемопередатчик с антенной, в идеале должна иметь импеданс 50 Ω. Для реальной и правильной регулировки импеданса между встроенной антенной и приемопередатчиком должен быть размещен тюнерный фильтр Pi (LC) или любая другая согласующая цепь.

Читайте также: Свинцовая и бессвинцовая пайка в производстве электроники