PCB Fullständig form

Vad är ett kretskort?

PCB Fullständig form: Tryckt kretskort, som är ett substrat tillverkat av isolerande material med kopparkretsar tryckta på ytan. Det används främst för att ansluta och stödja elektroniska komponenter, vilket ger ett stabilt mekaniskt stöd och elektrisk sammankoppling för precisionskomponenter som motstånd, kondensatorer och integrerade kretsar.

Vilka är de grundläggande komponenterna i ett mönsterkort?

Kretskortet består huvudsakligen av ett substrat, ett ledande skikt, kontaktytor, lödmask och silkscreenmarkeringar.
Substratet, som vanligtvis är tillverkat av isolerande material som FR-4, ger strukturellt stöd för kretsarna.
Det ledande skiktet består av kopparspår som bildar elektriska anslutningar. Pads fungerar som kontaktpunkter för montering och anslutning av elektroniska komponenter.
Lödmasken (vanligtvis grön) täcker kretsarna för att förhindra kortslutningar och korrosion
medan silkscreen-märkningar anger komponenternas placering och specifikationer för enklare montering och underhåll.

Varför använda PCB?

• Förbättrad produktionseffektivitet
  Kretskort möjliggör automatiserad massproduktion, vilket ger högre precision och konsekvens jämfört med manuell montering.
• Kompakt design
  Kretskort möjliggör tät integrering av elektroniska komponenter, vilket minskar produktstorleken och ökar bärbarheten.
• Förbättrad tillförlitlighet
  PCB-kretsar ger stabila och säkra anslutningar, vilket minimerar risken för dålig kontakt eller kortslutning.
• Minskning av kostnader
  Massproduktion och optimerade kretslayouter sänker materialkostnaderna genom att eliminera onödig kabeldragning och extra delar.

Vilka är de grundläggande stegen i PCB-design?

1. Schematisk utformning
Definiera kretsschemat, inklusive komponenttyper, kvantiteter och specifikationer baserat på funktionella krav.

2. Planering av PCB-layout
Bestäm PCB-dimensioner, antal lager, komponentplacering och sammankopplingsmetoder.

3. PCB-ritning
Använd PCB-designprogramvara för att skapa kortlayouten enligt schemat och de fysiska begränsningarna.

4. Routing & Trace Design
Anslut komponenter med kopparledare samtidigt som kraven på elektrisk integritet och signalintegritet uppfylls.

5. Komponentplacering
Placera elektroniska komponenter (resistorer, kondensatorer, IC-kretsar etc.) optimalt för prestanda och tillverkningsbarhet.

6. Pad & Silkscreen Tillägg
Lägg till lödkuddar för komponentmontering och silkscreenmarkeringar för montering och felsökning.

7. Slutlig granskning av design
Verifiera PCB-layouten, utföra DRC (Design Rule Check) och generera Gerber-filer för tillverkning.

8. Tillverkning & provning
Skicka designfiler till en PCB-tillverkare och sedan testa och felsöka det monterade kortet.

Hur väljer man rätt programvara för mönsterkortsdesign?

När du väljer programvara för mönsterkortsdesign bör du beakta följande nyckelfaktorer för att säkerställa att den uppfyller dina behov:

1. Funktionalitet

• Utvärdera funktioner som routingmöjligheter, komponentbibliotek, simuleringsverktyg och stöd för snabb prototypframtagning.
• Välj programvara som är anpassad till projektets komplexitet (t.ex. höghastighetsdesign, RF eller flerlagers kretskort).

2. Användarvänlighet

• Välj ett intuitivt gränssnitt för att minska inlärningstiden.
• Leta efter inbyggda handledningar, dokumentation eller aktiva användargrupper för snabbare introduktion.

3. Kompatibilitet

• Säkerställ sömlös export/import av filer (t.ex. Gerber-, STEP- eller IDF-format) för samarbete med andra verktyg, t.ex. programvara för simulering eller mekanisk konstruktion.
• Kontrollera integrationen med CAD/EDA-ekosystem (t.ex. Altium, KiCad eller Eagle).

4. Kostnad

• Jämför prismodeller: gratis/öppen källkod (t.ex. KiCad), prenumerationsbaserade (t.ex. Altium Designer) eller engångslicenser.
• Balansera budgetbegränsningar mot nödvändiga funktioner (t.ex. hobbyist- kontra företagsbehov).

5. Stöd & gemenskap

• Prioritera programvara med tillförlitlig teknisk support, särskilt för kommersiella projekt.
• Aktiva forum (t.ex. GitHub, Reddit) eller resurser som tillhandahålls av leverantören kan påskynda felsökningen.

Hur routar man ett kretskort?

1. Bestämma routningsskikt

• Välj routningslager baserat på kretskortets uppbyggnad (enkel-, dubbel- eller flerlager) och kretsens komplexitet.
• Inre skikt: Lämplig för höghastighetssignaler, kraft- och jordplan för att minska störningar.
• Yttre lager: Idealisk för allmänna signalspårningar, vilket underlättar felsökning och modifieringar.

2. Ställ in routningsregler

• Spårbredd: Effekt-/högströmsledningar bör vara bredare (t.ex. ≥1 mm), medan signalledningar kan vara tunnare (0,2 mm-0,5 mm).
• Rensning: Förhindra kortslutning; öka avståndet för högspänningsledningar (t.ex. ≥0,3 mm).
• Ström & jord: Prioritera vägar med låg impedans; använd koppargjutningar för att minimera brus.

3.Optimera komponenternas placering

• Gruppera komponenterna efter funktion (t.ex. strömförsörjning, analogt, digitalt) för att minimera långa ledningar.
• Placera högfrekventa komponenter (t.ex. oscillatorer, RF-moduler) nära integrerade kretsar för att förkorta signalvägarna.

4. Dra ström och jord först

• Användning stjärntopologi eller markflygplan för att undvika jordslingor och minska störningar.
• Håll strömledningarna korta och breda; lägg till avkopplingskondensatorer (t.ex. 0,1 μF) nära integrerade kretsar för högfrekvensfiltrering.

5. Tekniker för omdirigering av signaler

• Undvik långa parallella spår för att förhindra överhörning (följ 3W-regeln: avstånd ≥3× spårbredd).
• Höghastighetssignaler (t.ex. USB, HDMI): Använd differentiella par med matchande längder.
• Känsliga signaler (t.ex. analog): Dra bort från bullriga/högströmsledningar; lägg till skärmning om det behövs.

6. Lägg till filtrerings- och frikopplingskomponenter

• Plats bulkkondensatorer (10μF-100μF) vid kraftingångar för spänningsstabilitet.
• Användning keramiska kondensatorer (0,1 μF) nära IC:s strömstift för att filtrera högfrekvent brus.

7. Granska och optimera

• DRC (kontroll av konstruktionsregler): Verifiera spårbredd, spel och överensstämmelse med tillverkningsspecifikationerna.
• Analys av signalintegritet: Simulera reflektioner och fördröjningar för höghastighetskonstruktioner.
• Optimera routningen: Eliminera skarpa vinklar (använd 45° eller böjda spår) och förkorta de kritiska vägarna.

Genom att följa dessa steg kan du förbättra kretskortets tillförlitlighet, brusimmunitet och tillverkningsbarhet.

Hur man utför PCB-layout?

1. Bestäm PCB-storlek

• Välj kortets dimensioner och form baserat på kretsens komplexitet och antalet komponenter.
• Beakta begränsningar i kapslingen och krav på mekanisk montering.

2. Komponentplacering

• Ordna komponenterna logiskt enligt schemat för effektiv dirigering och underhåll.
• Gruppera relaterade komponenter (t.ex. strömförsörjning, MCU, sensorer) för att minimera spårlängderna.
• Undvik att placera komponenter på ett sätt som orsakar störningar eller blockerar åtkomst.

3. Planering av stapling av lager

• Separat kraftplan, markflygplan, och signalskikt för att minska brus och överhörning.
• Höghastighets- eller känsliga kretsar kan kräva särskilda lager (t.ex. kort med 4+ lager).

4. Definiera layoutregler

• Följ tillverkarens riktlinjer för:
• Rensning: Minsta avstånd mellan komponenter/spår.
• Marginal på kortets kant: Vanligtvis 0,5-1 mm för att undvika tillverkningsfel.
• Via storlekar och borrhål baserat på PCB-tjocklek.

5. Placera kringutrustningskomponenter

• Placera kontakter (USB, strömuttag), strömbrytare, lysdioder och andra gränssnittselement först för ergonomisk åtkomst.
• Säkerställ mekanisk kompatibilitet (t.ex. anpassning till kapslingens utskärningar).

6. Kontur och monteringshål för setboard

• Definiera PCB-gränsen och lägg till monteringshål om det behövs.
• Inkludera referensmärken för automatiserad montering (pick-and-place-maskiner).

7. Färdigställ layout och generera filer

• Kontrollera att komponentplaceringen optimerar routningen (t.ex. ingen överlappning, minimalt med vias).
• Exportera layoutfiler (Gerber, borrfiler) för tillverkning.

Hur väljer man rätt PCB-material?

1. Krav på kretsar

• Frekvens:
• Högfrekventa kretsar (RF, mikrovåg) kräver lågförlustmaterial med stabil dielektrisk konstant (Dk) (t.ex., Rogers RO4003C, PTFE).
• Lågfrekventa kretsar kan använda standard FR-4.
• Effekthantering:
• Kretsar med hög effekt behöver material med hög värmeledningsförmåga (t.ex., PCB med metallkärna som aluminium eller koppar).
• Högspänningskretsar kräver material med hög genomslagsspänning (t.ex., polyimid).

2. Överväganden om kostnader

• Budgetvänlig: FR-4 (vanligast, lämplig för kretsar för allmänt bruk).
• Mellanklass: Hög-Tg FR-4 (bättre värmebeständighet).
• Premium: Rogers, PTFE (för RF/höghastighetskonstruktioner).

3. Kompatibilitet med tillverkningsprocessen

• Styva kretskort: Standard FR-4, CEM-1/3.
• Flexibla kretskort: Polyimid (t.ex., Kapton) för böjbara kretsar.
• HDI (High-Density Interconnect): Material med låg Dk (t.ex., Megtron 6).

4. Miljö och efterlevnad av lagar och regler

• RoHS-kompatibel: Blyfria material (t.ex., halogenfri FR-4).
• Hög tillförlitlighet: Polyimid för flyg- och rymdtillämpningar/medicinska tillämpningar.

Jämförelsetabell för material