מֵידָע

כיצד לעצב PCB: פריסת מעגלים מודפסים

כיצד לעצב PCB: פריסת מעגלים מודפסים

לדעת כיצד לעצב לוח מעגלים מודפס, PCB הוא מרכיב מרכזי בכל תהליך עיצוב מעגלים אלקטרוניים.

לפריסת ה- PCB ולעיצוב יש השפעה רבה על דרך העבודה של המעגל, ולכן אם הלוח המודפס מתוכנן בצורה יעילה, אז המעגל יבצע בצורה מהימנה יותר ובמפרט שלו.

ציוד לעיצוב PCB

עבור תוכניות פיתוח מסחרי קיימות חבילות עיצוב CAD, ממוחשבות העשויות להיות זמינות כתוצאה מהמורכבות.

אפילו לסטודנט ולתחביב יש הרבה חבילות טובות מאוד שאינן ניתנות להשגה במחיר צנוע.

תהליך עיצוב ה- PCB הישן של שימוש בקלטת המונחת על גיליון ציור ראשי חלף זה מכבר, אם כי יתכן שזה עדיין עשוי להיעשות במספר מקרים מוגבלים מאוד.

יכולת תוכנת ה- PCB משתנה במידה ניכרת. תקציב, או אפילו תוכנה חופשית, מספק את הפונקציות הבסיסיות, ואילו חבילות הקצה העליונות מאפשרות לשלב מתקנים רבים נוספים בעיצוב. קיימות סימולציות, ניתוב מורכב ומתקנים רבים נוספים.

היכולת לבצע סימולציות הופכת לדרישה הולכת וגוברת עם עליית מהירויות הלוחות הדיגיטליים, ועיצובי תדרי רדיו מגיעים לתדרים גבוהים יותר ויותר.

לכידת סכמטי מעגל

השלב הראשון בפיתוח תכנון PCB הוא לכידת התרשים למעגל. ניתן להשיג זאת במגוון דרכים. ניתן להכניס מעגלים לכלי לכידה סכמטי. זה עשוי להוות חלק מחבילת העיצוב של PCB, או שמדובר בחבילה חיצונית שאת הפלט שלה ניתן לייצא בפורמט מתאים.

בנוסף לביצוע הצילום הסכמטי בלבד, ניתן לבצע סימולציות של המעגל בשלב זה. ייתכן שחבילות מסוימות יוכלו להתממשק לחבילות סימולציה. עבור יישומים כגון הדמיית מעגל RF של המעגל תאפשר לייעל את המעגל הסופי יותר מבלי לבנות אב טיפוס.

עם השלמת הלכידה הסכמטית, העיצוב האלקטרוני של המעגל כלול בתוך הקובץ וניתן להמיר אותו למה שמכונה "netlist". הרשימה נטו היא מידע הקישוריות והיא למעשה פינים של הרכיב וצמתים, או רשתות, אליהם מתחבר כל סיכה.

מיקום רכיבי PCB ראשוני

לפני שתמשיך בתכנון ובפריסת ה- PCB המפורטת, יש צורך להבין מושג היכן הרכיבים ימוקמו והאם יש מספיק מקום על הלוח להכיל את כל המעגלים הנדרשים. זה יאפשר החלטות לגבי מספר השכבות הדרושות בלוח, וגם אם יש מקום מספיק להכיל את כל המעגלים.

לאחר שנעשתה אומדן גס של החלל והמיקומים המשוערים של הרכיבים, ניתן לבצע פריסת רכיבים מפורטת יותר לתכנון PCB. זה יכול לקחת בחשבון היבטים כמו קרבתם של מכשירים שעשויים להזדקק לתקשר זה עם זה, ומידע אחר הנוגע לשיקולי RF למשל.

על מנת שניתן יהיה לשלב רכיבים בעיצוב ה- PCB, עליהם לכלול את כל המידע הרלוונטי. זה יכלול את טביעת הרגל של רפידות המעגלים המודפסים, כל מידע על קידוחים, אזורי הרחקה וכדומה. בדרך כלל מספר מכשירים עשויים לשתף את אותה טביעת רגל, כך שאין צורך להזין מידע זה עבור כל מספר חלק ברכיב. עם זאת ספרייה עבור כל המכשירים המשמשים תיבנה בתוך מערכת העיצוב של פריסת ה- PCB. באופן זה ניתן לקרוא בקלות לרכיבים ששימשו בעבר.

ניתוב

לאחר השלמת המיקום הבסיסי, השלב הבא בתכנון PCB הוא ניתוב החיבורים בין כל הרכיבים. לאחר מכן, תוכנת ה- PCB מנתבת את החיבורים הפיזיים על הלוח על פי הרשימה נטו מהסכמה. כדי להשיג זאת הוא ישתמש במספר השכבות הזמינות לחיבורים, ויצר באמצעות חורים כנדרש. לעתים קרובות שכבה אחת תוקצה לשימוש כמישור קרקע, ושנייה כמישור כוח. לא זו בלבד שהיא מפחיתה את רמת הרעש, אלא היא מאפשרת ליצור חיבורי התנגדות מקור נמוכה עבור הכוח.

הניתוב יכול להשתמש בכמות משמעותית של מחשוב. זה נכון במיוחד עבור עיצובים גדולים יותר שבהם עשויים להיות למעלה משלושה או ארבעת אלפים רכיבים. כאשר ניתוב קשה כתוצאה מצפיפות רכיבים גבוהה, הדבר יכול לגרום לכך שהניתוב לוקח זמן משמעותי.

קבצי PCB: קבצי גרבר וכו '

המידע לעלילות הצילום של פריסת ה- PCB מוצג בצורה של קבצי גרבר. פורמט זה הוא הסטנדרט עבור קבצי PCB והם סוג של קובץ בקרה מספרי המשמש את מתווה הצילום. בנוסף לקבצי גרבר, נוצר גם מידע מקדח יחד עם הדפסת המסך ומידע התנגדות לתמונות.

מרכיב עיקרי אחד בעלות לוח מעגלים מודפס הוא הקידוח. בכל תכנון כלשהו נדרשים חורים לקיבוע כמו גם אלה הנדרשים לכל הרכיבים הקונבנציונליים הדרושים. עם זאת להפחתת עלויות, כדאי להשתמש בכמה שיותר גדלי חורים. באופן זה התרגיל יצטרך לשנות פחות וניתן לצמצם את הזמן.

לאחר השלמת המידע עבור ה- PCB ישמש בתחומים רבים בתהליך הייצור. לא רק שישמש אותו לייצור ה- PCB עצמו, אך הקבצים ישמשו גם באזורים אחרים בתהליך הייצור. הם עשויים לשמש לפיתוח תוכנית בחירה ומקום, ובנוסף לכך ניתן להשתמש בקבצים בייצור מסכת הלחמה של PCB להוספת משחת הלחמה ללוח לפני מיקום הרכיב. הקבצים עשויים לשמש גם לפיתוח צורות שונות של תכניות בדיקה כגון "מבחן מעגל" (ICT), ובמיוחד בפיתוח כל מתקן לבדיקת מסמר. באופן זה, תכנון ה- PCB מהווה מרכיב מכריע בתהליך הייצור כולו עבור כל מוצר. עיצוב ה- PCB הוא יותר מסתם עיצוב עבור הלוח הבסיסי.


צפו בסרטון: זרם אחר - מדריך הלחמות SMT (אוֹקְטוֹבֶּר 2021).