Free Trials

Download a free trial to find out which Altium software best suits your needs

How to Buy

Contact your local sales office to get started on improving your design environment

Downloads

Download the latest in PCB design and EDA software

  • PCB DESIGN SOFTWARE
  • Altium Designer

    Complete Environment for Schematic + Layout

  • CircuitStudio

    Entry Level, Professional PCB Design Tool

  • CircuitMaker

    Community Based PCB Design Tool

  • NEXUS

    Agile PCB Design For Teams

  • CLOUD PLATFORM
  • Altium 365

    Connecting PCB Design to the Manufacturing Floor

  • COMPONENT MANAGEMENT
  • Altium Concord Pro

    Complete Solution for Library Management

  • Octopart

    Extensive, Easy-to-Use Component Database

  • PRODUCT EXTENSIONS
  • PDN Analyzer

    Natural and Effortless Power Distribution Network Analysis

  • See All Extensions
  • EMBEDDED
  • TASKING

    World-Renowned Technology for Embedded Systems Development

  • TRAININGS
  • Live Courses

    Learn best practices with instructional training available worldwide

  • On-Demand Courses

    Gain comprehensive knowledge without leaving your home or office

  • ONLINE VIEWER
  • Altium 365 Viewer

    View & Share electronic designs in your browser

  • Altium Designer 20

    The most powerful, modern and easy-to-use PCB design tool for professional use

    ALTIUMLIVE

    Annual PCB Design Summit

    • Forum

      Where Altium users and enthusiasts can interact with each other

    • Blog

      Our blog about things that interest us and hopefully you too

    • Ideas

      Submit ideas and vote for new features you want in Altium tools

    • Bug Crunch

      Help make the software better by submitting bugs and voting on what's important

    • Wall

      A stream of events on AltiumLive you follow by participating in or subscribing to

    • Beta Program

      Information about participating in our Beta program and getting early access to Altium tools

    All Resources

    Explore the latest content from blog posts to social media and technical white papers gathered together for your convenience

    Downloads

    Take a look at what download options are available to best suit your needs

    How to Buy

    Contact your local sales office to get started improving your design environment

    • Training & Events

      View the schedule and register for training events all around the world and online

    • Design Content

      Browse our vast library of free design content including components, templates and reference designs

    • Webinars

      Attend a live webinar online or get instant access to our on demand series of webinars

    • Support

      Get your questions answered with our variety of direct support and self-service options

    • Technical Papers

      Stay up to date with the latest technology and industry trends with our complete collection of technical white papers.

    5 najważniejszych wskazówek, które musi znać każdy projektant płytek PCB

    David Marrakchi
    |  October 2, 2019

    Top 5 pcb design guidelines

    W czym tkwi klucz do zaprojektowania płytki PCB, która jest w pełni funkcjonalna zarówno na etapie projektowania, jak i w formie fizycznej? Przyjrzyjmy się 5 najważniejszym wskazówkom, które sprawią, że następna zaprojektowania przez Ciebie płytka drukowana będzie funkcjonalna, niezawodna i przede wszystkim zdatna do produkcji.

    5 najważniejszych wskazówek, które musi znać każdy projektant płytek PCB

    Rozpoczynając nowy projekt i skupiając się przede wszystkim na projektowaniu obwodów oraz doborze odpowiednich komponentów, łatwo jest zapomnieć o praktycznych wskazówkach dotyczących projektowania płytek PCB. Jak się jednak okazuje, brak odpowiedniej ilości czasu, a także wysiłku przeznaczonego na sam projekt płytki drukowanej, skutkować może wyjątkowo słabym produktem, który po jego przeniesieniu z formy cyfrowej na fizyczną, może być nawet niezdatny do produkcji. Tak więc w czym tkwi klucz zaprojektowania płytki, która jest w pełni funkcjonalna zarówno w fazie projektowania, jak i w swojej fizycznej formie? Przyjrzyjmy się 5 najważniejszym wskazówkom, które sprawią, że następna zaprojektowania przez Ciebie płytka PCB będzie funkcjonalna, niezawodna i przede wszystkim zdatna do produkcji.

    #1 - Odpowiednie umieszczanie komponentów 

    Etap umieszczania poszczególnych komponentów na projekcie płytki PCB ma w sobie sporo zarówno ze sztuki, jak i nauk ścisłych, ponieważ wymaga wyjątkowo strategicznego podejścia do miejsca, które można zagospodarować na samej płytce. I choć proces ten wydawać może się żmudny, to sposób, w jaki komponenty zostaną umieszczone na płycie, ma fundamentalne znaczenie w kwestii jej późniejszej produkcji i tego, czy spełni ona określone przez Ciebie wymagania.

    Co prawda istnieją ogólne wytyczne dotyczące umieszczania komponentów w podstawowej kolejności: złączy, obwodów elektrycznych, obwodów precyzyjnych i krytycznych, ale i tak warto wspomnieć również o dodatkowych wskazówkach, o których należy pamiętać na tym etapie, w szczególności:

    • Orientacja. Upewnij się, żeby podobne do siebie elementy były zwrócone w tym kierunku, co przyczyni się do wydajniejszego i pozbawionego błędów procesu lutowania.

    • Rozmieszczenie. Unikaj rozmieszczania poszczególnych komponentów po lutowanej stronie płytki, położonej za platerowanymi elementami przewlekanymi.

    • Organizacja. Zaleca się, aby wszystkie elementy do montażu powierzchniowego (ang. SMT – Surface Mount) ułożone były po jednej stronie płytki, a wszystkie elementy do montażu przewlekanego (ang. TH – Through-Hole) po jej drugiej stronie, co zminimalizuje ilość etapów samego montażu i usprawni proces produkcji.

    Jest jeszcze jedna wskazówka dotycząca projektowania układu płytek drukowanych, którą warto mieć na uwadze. Gdy korzystasz z elementów o odmiennej technologii (zarówno tych do montażu powierzchniowego, jak i przewlekanego), ich producenci mogą wymagać dodatkowego procesu ich montażu na płytce, co finalnie przyczyni się do zwiększenia kosztów produkcji. 

    Through hole and SMD PCB design rules for orientation

                  Poprawne rozmieszczenie elementów układu.               Złe rozmieszczenie elementów układu (zacienianie).

    Through hole and SMD PCB design rules for placement  

           Poprawna orientacja elementów układu.                     Zła orientacja elementów układu.    

    #2 - Źródło zasilania, uziemianie i trasowanie ścieżek

    Gdy wszystkie wybrane przez Ciebie elementy są już na swoim miejscu, nadszedł czas aby zająć się źródłem zasilania, uziemieniem i sygnałami śledzącymi, dzięki czemu wszystkie sygnały wysyłane przez płytkę PCB będą czyste i nie napotkają na swojej drodze żadnych „przeszkód”. Oto kilka wskazówek, które warto mieć z tyłu głowy na tym etapie projektowania:

    Kierowanie zasilaniem i płaszczyzna uziemiająca

    Zaleca się, aby zarówno zasilanie, jak i płaszczyzna uziemiająca, znajdowały się nie tylko w wewnętrznej warstwie płytki, ale były też umieszczone względem siebie symetrycznie i były wyśrodkowane. Zapobiegnie to nadmiernemu uginaniu się płytki, co wpłynąć może negatywnie na późniejsze rozmieszczenie poszczególnych elementów. Aby zasilić układy scalone na płycie, zaleca się wykorzystanie wspólnych szyn dla każdego ze źródeł zasilania. Dodatkowo, upewnij się, że masz solidne i odpowiednio szerokie ścieżki, a także unikaj tworzenia łańcuchów linii zasilających od jednego elementu do drugiego.

    Trasowanie ścieżek

    Kolejną rzeczą, którą trzeba zrobić jest połączenie wszystkich ścieżek pomiędzy sygnałami w taki sposób, aby dopasować je do początkowych wytycznych schematu. Zaleca się, aby ścieżki pomiędzy poszczególnymi komponentami były tak krótkie, jak to tylko możliwe. Jeżeli jeden z elementów Twojego układu wymusza poziome trasowanie ścieżki po jednej ze stron płytki drukowanej, zawsze stosuj wówczas pionowe trasowanie ścieżek po jej przeciwnej stronie.

    Określanie szerokości sieci

    Twój projekt prawdopodobnie będzie wymagał różnych rodzajów sieci, które przekazywać będą mogły szeroki wachlarz napięcia determinujący ich wymaganą szerokość. Mając na uwadze ten podstawowy aspekt, zaleca się zapewnienie co najmniej 0,25 milimetra szerokości dla sygnałów analogowych i cyfrowych. A gdy natężenie sygnałów jest wyższe niż 0,3 ampera, wtedy sieci powinny być szersze. Tutaj znajdziesz bezpłatny kalkulator szerokości ścieżki, który bez wątpienia ułatwi Ci ten etap projektowania. Możesz także posłużyć się tą metodą obliczania szerokości ścieżki w oparciu o normę IPC-2152.

    PCB design guidelines showing preferred routing

    Zalecane trasowanie: (strzałki wskazują kierunek lutowania).

    PCB design guidelines showing poor routing

    Niezalecane trasowanie: (strzałki wskazują kierunek lutowania).

    #3 - Trzymanie wszystkiego na swoim miejscu

    Na pewno zdarzyło Ci się doświadczyć, jak zbyt duże napięcie w obwodach zasilania i nagłe skoki napięcia mogą zakłócać obwody niskiego napięcia i obwody kontrolne. Aby zminimalizować ten problem, zastosuj się do poniższych wskazówek:

    • Rozdzielanie. Upewnij się, że płaszczyzny zasilania i uziemienia są rozdzielone osobnymi źródłami mocy. Jeśli już musisz powiązać je sobą na swojej płytce drukowanej, to upewnij się, że ma to miejsce przy samym końcu ścieżki.

    • Umieszczanie. Jeśli umieściłeś swoją płaszczyznę uziemienia na warstwie wewnętrznej, to upewnij się dodatkowo, że umieścisz tam jeszcze niewielką ścieżkę impedancji, która zmniejszy ryzyko ewentualnych zakłóceń obwodu mocy i pomoże chronić sygnały sterujące. Ta sama wskazówka może zostać wykorzystana do tego, aby odrębnie uziemiać układy analogowy i cyfrowy.

    • Sprzężenie. Aby zredukować sprzężenie pojemnościowe wywołane umieszczeniem na płytce zbyt dużej płaszczyzny uziemienia i co za tym idzie, linii poprowadzonych pod nią i nad nią, postaraj się połączyć płaszczyznę analogową wykorzystując jedynie linie analogowe.

    PCB design rules for mixed signal layout and grounding

    Przykład rozdzielenia elementów układu (analogowy i cyfrowy).

    #4 - Przeciwdziałanie problemom z przegrzewaniem

    Czy kiedykolwiek przez problemy z przegrzewaniem wydajność Twojego układu uległa znacznemu pogorszeniu lub nawet cała płytka PCB została uszkodzona? Spokojnie, dotyka to naprawdę wielu projektantów w sytuacjach, gdy nie bierze się pod uwagę efektu rozpraszania ciepła. Oto kilka wskazówek, które pomogą Ci walczyć z nadmiernym przegrzewaniem się Twojego projektu płytki drukowanej: 

    Identyfikacja problematycznych komponentów

    Pierwszym krokiem jest tutaj zastanowienie się nad tym, które z komponentów układu wydzielają najwięcej ciepła. Można do tego dojść poprzez analizę współczynnika „Odporności termicznej” w arkuszu z danymi komponentu, a następnie przez postępowanie zgodnie z zaleceniami w celu zredukowania ilości wytwarzanego ciepła. Oczywiście, można również skorzystać z urządzeń przechwytujących ciepło lub zwykłych wiatraków, które powinny sobie poradzić z nadmiernym przegrzewaniem się płyty. Pamiętaj jednak, wszystkie kluczowe komponenty układu powinny znajdować się jak najdalej od źródeł ciepła!

    Dodawanie zaworów termicznych

    Dodawanie zaworów termicznych może być niezwykle efektywne przy późniejszym wytwarzaniu produkowanej przez siebie płytki. Są one niemal niezbędne przy lutowaniu elementów o wysokiej zawartości miedzi i płytek wielowarstwowych. Biorąc pod uwagę to, jak trudne jest utrzymanie odpowiedniej temperatury przy pracy, zaleca się stosowanie zaworów termicznych na wszystkich elementach przewlekanych, co sprawia, że proces lutowania jest tak prosty, jak to tylko możliwe poprzez spowolnienie procesu przechwytywania ciepła przez pozostałe komponenty na płytce.

    Zgodnie z ogólnymi wytycznymi, zaleca się wykorzystywanie zaworów termicznych dla wszystkich przelotek oraz otworów, które są bezpośrednio połączone z płaszczyzną uziemienia lub płaszczyzną zasilania. Pomijając zawory termiczne, wykorzystywać można również tzw. łezkę, na której to ścieżki łączą się z polami kontaktowymi, co zapewnia dodatkowe wzmocnienie z folii miedzianej lub innego metalu. Znacznie zmniejsza to nie tylko obciążenie cieplne płytki, ale też stopień jej naprężenia mechanicznego.

    PCB design guidelines showing typical thermal relief pattern

    Przykładowy wzór zaworu termicznego.

    #5 - Weryfikacja wykonanej pracy

    Końcowy etap projektowania, gdy starasz się idealnie dopasować pozostałe elementy swojego układu do produkcji, potrafi okazać się niezwykle przytłaczający. Dlatego też kluczowe jest to, aby na tym etapie dwu, a nawet trzykrotnie zweryfikować wykonaną przez siebie pracę, co może później przeważyć szalę i zaważyć o końcowym sukcesie lub niepowodzeniu całego projektu.

    Aby pomóc sobie na etapie kontroli jakości, zaleca się rozpocząć od zweryfikowania zasad dotyczących elektryki (ERC – Electric Rules Check) oraz zasad dotyczących projektowania (DRC – Design Rules Check), co pomoże Ci szybko upewnić się, czy spełnione zostały wszystkie założenia projektowe. Dzięki tym dwóm systemom, można łatwo wymusić zmianę szerokości szczelin, ścieżek, sprawdzić typowe ustawienia produkcyjne, czy też wymagania dotyczące wysokich prędkości oraz zwarcia.

    Gdy weryfikacja powyższych zasad przyniesie bezbłędne rezultaty, zaleca się następnie sprawdzenie trasowania każdego z sygnałów poprzez każdorazowe uruchomienie pojedynczych schematów, co utwierdzi nas w przekonaniu, że na pewno niczego nie przegapiliśmy. Na samym końcu zostało Ci już tylko upewnienie się co do tego, że finalny projekt płytki drukowanej pasuje do Twojego indywidualnego schematu – możesz to zrobić poprzez wykorzystanie funkcji sondowania i maskowania.

    PCB design guidelines for double checking your work against PCB design rules and PCB layout guidelines

    Zawsze sprawdzaj dwukrotnie swój projekt, płytkę PCB i realizację wszelkich założeń.

    Podsumowanie

    To wszystko – 5 najważniejszych wskazówek dla każdego projektanta płytek PCB. Gwarantujemy Ci, że kierując się tą krótką listą, będziesz mógł zaprojektować w pełni funkcjonalną, zdatną do produkcji płytkę drukowaną o bardzo wysokiej jakości w naprawdę krótkim czasie.

    Odpowiednie praktyki projektowania płytek PCB mają fundamentalne znaczenie dla sukcesu finalnego produktu. Zasady te stanowią jednak jedynie podstawę do późniejszego budowania i utrwalania własnej praktyki, która przyczynia się do ciągłego doskonalenia wykonywanej przez siebie pracy.

    Interesuje Cię więcej praktycznych porad dotyczących projektowania płytek PCB, które mogą zostać wyprodukowane za pierwszym razem? Musisz zatem sprawdzić nasz webinar dotyczący projektowania produkcyjnego dotyczący Maksymalizacji wydajności produkcji płytek PCB. Już teraz możesz także zacząć projektować płytki PCB z wykorzystaniem naszego flagowego oprogramowania - Altium Designer.

    About Author

    About Author

    David currently serves as a Sr. Technical Marketing Engineer at Altium and is responsible for managing the development of technical marketing materials for all Altium products. He also works closely with our marketing, sales, and customer support teams to define product strategies including branding, positioning, and messaging. David brings over 15 years of experience in the EDA industry to our team, and he holds an MBA from Colorado State University and a B.S. in Electronics Engineering from Devry Technical Institute.

    most recent articles

    Back to Home