Projektowanie małych układów elektronicznych wymaga dużej ilości uwagi

Z nowymi podatkami regularnie wprowadzanymi w obliczu rosnących kosztów życia, tylko kwestią czasu jest, kiedy konsumenci odczują efekty domina. Denerwuje mnie, gdy moje ulubione lokalne restauracje podnoszą ceny lub decydują się na zmniejszenie rozmiaru porcji. Oczywiście wolałbym, aby wszystko pozostało takie samo, ale przynajmniej mogę zaspokoić głód, płacąc trochę więcej.

W elektronice, projekty PCB również stają się mniejsze, podobnie jak moje ulubione danie z makaronu. Gdy firmy elektroniczne starają się zmieścić setki funkcji w coraz mniejszych PCB, projektanci sprzętu są wystawieni na próbę. Oczekuje się, że inżynierowie elektrycy zaprojektują mniejsze PCB, jednocześnie zapewniając, że urządzenie PCB jest wolne od jakichkolwiek problemów funkcjonalnych. Ze względu na rosnącą liczbę wyzwań związanych z projektowaniem PCB, ważne jest, aby nauczyć się, jak zoptymalizować swoją Drukowaną Płytę Drukowaną pod kątem kompaktowego projektowania komponentów już na wczesnym etapie.

Przydatne wskazówki dotyczące kompaktowego projektowania PCB

Kiedy dowiesz się, że twoje PCB musi pasować do niewiarygodnie małej obudowy urządzenia, oto kilka ważnych wskazówek, którymi możesz się kierować:

1. Używaj komponentów mniejszych rozmiarów

Duże elementy, takie jak rezystor 0805, mogą ułatwić prototypowanie ręczne, ale nie mają miejsca w kompaktowym projekcie obwodów elektronicznych. Znajdź najmniejsze elementy montażu powierzchniowego, które Twój montażysta jest w stanie obsłużyć i użyj ich w swoim projekcie obwodu drukowanego. Użycie mikrokontrolera, takiego jak Quad Flat Package (QFP) z setkami pinów, może zająć cenne miejsce na PCB. Zamień większe komponenty na obudowę Ball Grid Array (BGA).

Oszczędzaj więcej miejsca z komponentami BGA.

2. Projektuj z mniejszymi ścieżkami i rozmiarami otworów

Większość producentów PCB może obsłużyć ścieżki o szerokości do 4 mils. Wykorzystaj tę możliwość i zawsze kiedy to możliwe, projektuj mniejsze ścieżki. Oczywiście, są wyjątki od tej zasady. Ścieżki zasilające i antena mikropaskowa muszą być projektowane zgodnie z obliczonymi wartościami. To samo dotyczy również rozmiarów wierceń dla via lub padów. Oszczędzisz dużo miejsca, optymalizując oba te elementy.

3. Systematycznie rozmieszczaj oznaczenia

Usunięcie oznaczeń, aby zrobić miejsce dla ścieżek i komponentów, może wydawać się kuszące. Nie byłoby to jednak mądre posunięcie. Zamiast tego zmniejsz oznaczenia i zorganizuj je w mniejsze grupy. Upewnij się, że układ odzwierciedla komponenty w systematyczny sposób. Ułatwi to również śledzenie części w gęsto zaludnionej płytce PCB.

4. Projektowanie wielowarstwowych PCB

Kiedy liczba ścieżek uniemożliwia dopasowanie projektu do danego rozmiaru, zwiększ liczbę warstw PCB. Wielowarstwowe PCB są zazwyczaj droższe niż standardowe układy dwuwarstwowe. Możesz zacząć od przeniesienia płaszczyzn zasilania i masy do wewnętrznych warstw, tworząc PCB o 4 warstwach. Jeśli to nadal niewystarczające, możesz zwiększyć liczbę warstw, jednocześnie utrzymując warstwy sygnałowe oddzielone płaszczyznami masy, aby zminimalizować zakłócenia.

5. Bądź kreatywny z zastosowaniem via

Trasowanie na kompaktowej płytce PCB może skutkować dużą liczbą via. A kiedy masz wiele warstw sygnałowych, zwykłe via są bardziej przeszkodą niż pomocą. Użyj via ślepych lub via zakopanych, aby zaoszczędzić miejsce po obu stronach twojej płytki PCB. Zwiększy to koszt twojego PCB, ale może również zrobić różnicę w udanym trasowaniu kompaktowego projektu.

6. Efektywne techniki zarządzania ciepłem

Dość bezsensowne jest spędzanie cennego czasu na ciasne pakowanie komponentów na kompaktowej płytce PCB, tylko po to, by PCB przetrwała tydzień z powodu problemów z ciepłem. Jest to jedno z głównych wyzwań, które dotykają projektowanie kompaktowych PCB. Aby zminimalizować problemy z ciepłem, przenieś otoczenie komponentów emitujących ciepło do radiatorów PCB. Umieść wystarczającą ilość przelotek termicznych, aby efektywnie rozpraszać ciepło. W razie potrzeby użyj grubszej PCB, aby zapobiec szybkiemu wzrostowi temperatury.

Rzeczy mogą się rozgrzać przy kompaktowych PCB.

7. Przeprowadź szybki test trasowalności

Kiedyś popełniłem błąd, marnując dni na próbach trasowania fizycznie niemożliwej do wykonania PCB, która po prostu nie miała wystarczająco miejsca na trasowanie. Było to w czasach, gdy oprogramowanie do projektowania PCB nie było wyposażone w inteligentne funkcje autorutowania. Obecnie możesz łatwo uniknąć tej frustracji, pozwalając oprogramowaniu na automatyczne trasowanie całego projektu, aby udowodnić, że jest technicznie możliwe do trasowania. Jest duża szansa, że jeśli oprogramowanie jest w stanie zakończyć trasowanie w rozsądnym czasie, będziesz w stanie je trasować, korzystając z wcześniej ustawionych zasad projektowania później.

Jeśli chcesz efektywnie zaprojektować kompaktową płytkę PCB i zoptymalizować swoje szanse na sukces, świetne oprogramowanie do projektowania PCB pomoże. Altium Designer^® umożliwia testowanie możliwości trasowania i dopasowania, jednocześnie ułatwiając konfigurację i umieszczanie ślepych przelotek na Twoim układzie. Możesz również dostosować rozmiary ścieżek i otworów dla konkretnych sygnałów.

Potrzebujesz więcej pomocy przy projektowaniu kompaktowej płytki PCB? Skontaktuj się z ekspertem w Altium.