Als vorbereitender Schritt vonHerstellungsprozess von LeiterplattenDas PCB-Layout ist eine der bedeutendsten Phasen im PCB-Design, da seine Qualität im Wesentlichen diejenige des PCB-Routings bestimmt, was wiederum die endgültige Zuverlässigkeit und Funktionalität von PCBs beeinflusst. Daher lässt sich schlussfolgern, dass ein vernünftiges PCB-Layout den Weg für hochwertige PCB-Platinen ebnet. Ein unvernünftiges PCB-Layout kann hingegen zu Problemen in Bezug auf Funktionalität und Zuverlässigkeit führen. Ein gut gestaltetes PCB-Layout bringt zudem weitere Vorteile mit sich, da es nicht nur Platz auf der PCB-Oberfläche einspart, sondern auch die Leistung der Schaltung gewährleistet.
Das PCB-Layout gibt es hauptsächlich in zwei Typen: interaktives Layout und automatisches Layout. Allgemein gesprochen bildet das automatische Layout den Rahmen, auf dessen Grundlage das interaktive Layout Anpassungen vornimmt. Während des PCB-Layouts kann je nach spezifischer Situation der Leiterbahnführung eine Umverteilung in der Gatterlogik vorgenommen werden. Zwei Gatter werden dabei ausgetauscht, wodurch ein optimales Layout entsteht, das für das Routing am benutzerfreundlichsten ist.
Nach Abschluss des PCB-Layouts können einige Informationen in den PCB-Design-Dateien oder Schaltplänen gekennzeichnet werden, sodass die betreffenden Informationen oder Daten auf der Leiterplatte mit denen in den Schaltplänen übereinstimmen. Dadurch kann bei der Auslegung und Änderung des PCB-Designs eine synchrone Anpassung aufrechterhalten werden. Darüber hinaus werden die analogen Daten aktualisiert und eine Verifikation auf Board-Ebene kann in Bezug auf elektrische Leistung und Funktionen durchgeführt werden.
Grundsätzlich sollte das PCB-Layout zwei grundlegenden Regeln entsprechen:
1). Das PCB-Layout sollte eine hohe Qualität gewährleisten.
2). Das PCB-Layout sollte ordentlich und übersichtlich aussehen, sodass die Bauteile gleichmäßig auf der Leiterplattenoberfläche angeordnet sind.
Sobald ein Produkt in Bezug auf die beiden oben genannten Aspekte zufriedenstellend abschneidet, kann es als perfekt angesehen werden.
Richtlinie Nr. 1: Die Schleife sollte so kurz wie möglich sein.
Schleifen, insbesondere Hochfrequenzschleifen, sollten so kurz wie möglich sein. Kleine Schleifen weisen in der Regel eine geringere Induktivität und einen geringeren Widerstand auf und können dazu beitragen, die Anzahl der Signale zu verringern, die in einen Knoten eingekoppelt werden, sei es von einer externen Quelle oder von einem anderen Knoten übertragen. Die Induktivität kann verringert werden, wenn sich die Schleife auf einer Massefläche befindet. Sie können auch die Schleife der Operationsverstärkerschaltung so kurz wie möglich halten, um zu verhindern, dass Störungen in die Schaltung eingekoppelt werden.
Richtlinie Nr. 2: Thermische Vias sollten an geeigneter Stelle platziert werden.
Vias leiten Wärme von einem Ende der Leiterplatte auf die andere Seite, was besonders nützlich ist, wenn die Platine auf einem Kühlkörper am Gehäuse montiert ist. Unter solchen Bedingungen wird das Gehäuse die Wärme weiter ableiten. Große Vias sind bei der Wärmeableitung effizienter als kleine Vias. Mehrere Vias arbeiten in Bezug auf die Wärmeableitung effizienter als einzelne Vias und senken die Betriebstemperatur der Bauteile. Eine niedrigere Betriebstemperatur führt zu höherer Zuverlässigkeit.
Richtlinie Nr. 3. Via-Größe und -Anzahl sollten sinnvoll angeordnet werden.
Vias weisen sowohl Induktivität als auch Widerstand auf. Wenn Sie planen, eine Leiterbahn von einem Ende der Leiterplatte zum anderen zu führen und dabei eine relativ geringe Induktivität oder einen geringen Widerstand benötigen, können mehrere Vias verwendet werden. Große Vias haben einen geringeren Widerstand. Diese Methode ist besonders nützlich, wenn der Filterkondensator und ein Hochstromknoten mit Masse verbunden werden.
Richtlinie Nr. 4. Achten Sie auf hitzeempfindliche Bauteile.
Wärmeempfindliche Bauteile sollten weit entfernt von wärmeerzeugenden Bauteilen platziert werden. Zu den wärmeempfindlichen Bauteilen gehören Thermoelemente und Elektrolytkondensatoren. Die Temperaturmessung kann beeinträchtigt werden, wenn sich das Thermoelement in der Nähe einer Wärmequelle befindet. Die Lebensdauer eines Elektrolytkondensators verkürzt sich, wenn er in der Nähe wärmeerzeugender Bauteile platziert wird. Wärmeerzeugende Bauteile können Dioden, Induktivitäten, Dioden, Brückengleichrichter, MOSFETs und Widerstände umfassen, deren erzeugte Wärme vom durch sie fließenden Strom abhängt.
Richtlinie Nr. 5. Der Entkopplungskondensator sollte sorgfältig platziert werden.
Der Entkopplungskondensator sollte sich in der Nähe der Versorgungs- oder Massepins des IC befinden, um die Entkopplungseffizienz zu maximieren. Wird der Kondensator in größerer Entfernung platziert, entsteht Streukapazität. Zwischen den Kondensatoranschlüssen und der Massefläche sollten mehrere Vias angeordnet werden, damit die Induktivität verringert werden kann.
Richtlinie Nr. 6: Das Wärmeleitpad sollte sinnvoll platziert werden.
Die Einstellung der Thermalpads zielt darauf ab, den Abstand zwischen Leiterbahnen oder Kupferflächen und den Bauteilanschlüssen so gering wie möglich zu halten, was für das Löten vorteilhaft ist. Eine kleine Verbindung ist kurz, wenn es um die Verringerung des Widerstands geht. Wenn auf den Bauteilanschlüssen keine Thermalpads verwendet werden, ist die Temperatur der Bauteile niedriger. Eine bessere thermische Anbindung ist durch das Verbinden von Leiterbahnen oder Kupferflächen möglich, was zur Wärmeableitung beiträgt. Allerdings wird das Löten oder Entlöten dadurch schwieriger.
Richtlinie Nr. 7: Digitale und Störsignale sollten von analogen Schaltungen ferngehalten werden.
Parallele Leiterbahnen oder Leiter können zur Entstehung von Kapazität führen. Signale neigen dazu, sich in Schaltungen zu koppeln, wenn Leiterbahnen zu nahe beieinander liegen, was insbesondere bei relativ hohen Frequenzen zutrifft. Hochfrequenz- und Störsignalleitungen sollten weit entfernt von solchen geführt werden, die nicht durch Rauschen gestört werden sollen.
Richtlinie Nr. 8: Der Abstand zwischen Leiterbahnen und Montage-Vias sollte angemessen angeordnet werden.
Zwischen Kupferleiterbahnen bzw. Kupferflächen und Befestigungs-Vias sollte ein ausreichender Abstand eingehalten werden, um Stromschlaggefahr zu vermeiden. Lötstopplack ist kein zuverlässiger Isolator, daher sollte auch zwischen Kupfer und jeglicher Befestigungshardware ein ausreichender Abstand eingehalten werden.
Richtlinie Nr. 9: Die Masse kann gefährlich sein, wenn man ihr beim PCB-Layout nur wenig Beachtung schenkt.
Masse ist kein idealer Leiter, daher ist Vorsicht geboten, wenn Rauschmasse in der Nähe von empfindlichen Signalen platziert wird. Masseleitungen sollten groß genug dimensioniert sein, um den fließenden Strom zu tragen. Das Platzieren einer Massefläche unter Signalleitungen kann dazu beitragen, die Leitungsimpedanz zu verringern, was ein idealer Zustand ist.
Richtlinie Nr. 10. Die Leiterplatte sollte als Kühlkörper betrachtet werden.
Rund um oberflächenmontierte Bauteile sollte mehr Kupfer platziert werden, sodass zusätzliche Oberfläche zur Wärmeableitung bereitgestellt wird, was eine Methode mit höherer Effizienz darstellt. Ähnliche Richtlinien werden sogar in den Datenblättern mancher Bauteile erwähnt.
EinmalPCB-Layoutabgeschlossen ist, überprüfen Sie bitte vor dem nächsten Schritt sorgfältig Ihr PCB-Layout anhand der folgenden Hinweise.
1). Die Leiterplattengröße sollte überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie mit der in den Schaltplänen dargestellten oder den Anforderungen der Leiterplattenfertigungstechnik kompatibel ist und ob Fiduzialmarken vorhanden sind.
2). Es sollte sichergestellt werden, dass es keine Konflikte der Komponenten im zwei- und dreidimensionalen Raum gibt.
3). Komponenten sollten überprüft werden, um sicherzustellen, dass alle Komponenten ordentlich und gleichmäßig verteilt sind.
4). Komponenten, die einen späteren Austausch erfordern, sollten überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie für einen Austausch oder eine Modifikation zugänglich sind.
5). Es wurde ein ausreichender Abstand zwischen wärmeempfindlichen Komponenten und wärmeerzeugenden Komponenten eingehalten.
6). Es muss gewährleistet sein, dass verstellbare Komponenten bequem eingestellt werden können.
7). Der Bereich für die Wärmeableitung sollte einen Kühlkörper enthalten und einen gleichmäßigen Luftstrom aufweisen.
8). Der Signalfluss sollte gleichmäßig sein und die Verbindungen sollten so kurz wie möglich gehalten werden.
