PCB-lay-outontwerp

Het ontwerp van een printplaat (PCB) is zeker een van de meest complexe operaties waarmee de ontwerper te maken krijgt, zowel een kunst als een wetenschap. Het vereist een zorgvuldige beoordeling van de beschikbare ruimte op het bord en de beperkingen die worden opgelegd door het circuit en de componenten. Het creëren van betrouwbare, functionele en kosteneffectieve PCB-ontwerpen is een uitdaging, vooral vandaag wanneer het nodig is om compacte, lichte en soms zelfs flexibele boards te maken.

De ontwerpstroom van een gedrukte schakeling begint altijd met het schema, gevolgd door de positionering van de componenten, de definitie van de lagen en de sporen, en eindigt met het genereren van Gerber-bestanden. Het proces van het definiëren van de sporen, ook wel routering genoemd, kan op verschillende manieren worden uitgevoerd: handmatig, automatisch of interactief (een combinatie van de vorige twee).

Hoe complexer de kaartapplicaties zijn, des te geschikter is de handmatige routeringstechniek. Elenos heeft ervaring met verschillende soorten ontwerpen:

• RF-kaarten, waarvoor mogelijk transmissielijnen nodig zijn (microstrip, stripline of andere) en waar de impedantiewaarde strikt moet worden gecontroleerd om vermogensverliezen te voorkomen en de signaalintegriteit te garanderen;
• Voedingen, waar veiligheid en efficiëntie cruciaal zijn en alles van isolatie tot thermisch beheer moet worden overwogen. Bovendien hebben voedingen de neiging om fysieke beperkingen te hebben die worden opgelegd door de behuizing en koellichamen, waarmee rekening moet worden gehouden, zodat de handmatige routeringstechniek meestal wordt gebruikt.

Handmatige routering is degene die creatieve professionele voldoening biedt, maar het vereist tijd en geduld. Het bestaat uit het handmatig positioneren van de sporen die de componenten verbinden, waarbij technische kenmerken zoals dikte, breedte, afstand en krommingshoek worden gedefinieerd. De ontwerper wordt daarbij zeker geholpen door de softwaretool, die in staat is overtredingen van de routeringsregels te melden, maar de vaardigheid en competentie van de ontwerper staat voorop.

Volautomatische routering daarentegen werkt volledig autonoom - zodra de routeringsregels zijn vastgesteld, wordt het project automatisch door het systeem verwerkt en kan het resultaat vervolgens worden herzien door handmatig de nodige wijzigingen of verbeteringen aan te brengen. Hoewel autorouting een techniek is die tijd kan besparen, is het niet noodzakelijk de techniek die de beste resultaten oplevert. Net als alle geautomatiseerde verwerkingssystemen heeft autorouting zijn beperkingen en ondanks de vooruitgang in de softwaretools, wordt het door sommigen beschouwd als moeilijk te configureren voor optimale resultaten, en de ontwerper moet mogelijk de automatisch gecreëerde routering corrigeren en veelvoorkomende fouten herstellen, zoals sporen gaan langs de randen van de PCB, in plaats van door de lagen te gaan. Het is daarom essentieel om de toepassingslimieten van elke techniek te kennen en te evalueren wanneer de ene de voorkeur heeft boven de andere.

Ten slotte is interactieve routering een techniek die de precisie en controle van handmatige routering combineert met de snelheid en automatisering die typisch zijn voor autorouting.

Ongeacht de gebruikte methode vormt de routering een complexiteit die toeneemt met het aantal componenten dat op het bord aanwezig is en blijft bijzonder kritisch in toepassingen waar er hoogfrequente signalen zijn of er componenten zijn die aanzienlijke warmte moeten afvoeren.

Op het gebied van omroepzenders zijn de PCB-kenmerken die onze ontwerpers ertoe brengen de voorkeur te geven aan de handmatige routeringstechniek:

• Sporen met beperkte lengte: als de afstand tussen de aan te sluiten pinnen erg klein is, is handmatige routering de techniek die de meest betrouwbare en nauwkeurige resultaten oplevert; behalve dat het bevredigend is, kan het bijna mechanisch worden uitgevoerd;
• De hoek van de sporen: hoeken van 90° moeten worden vermeden, omdat tijdens de fabricage het etsproces gevaarlijke kortsluitingen kan veroorzaken; scherpe hoeken moeten ook worden vermeden. Door handmatig te werken, kan de ontwerper het spoor modelleren door de juiste mate van kromming toe te passen;
• Zeer complexe circuits: waar de dichtheid van componenten en talrijke onderlinge verbindingen speciale aandacht vereisen. In deze gevallen kan de ervaren ontwerper vaak een superieur ontwerp maken in plaats van een automatisch hulpmiddel.

PCB Layout Designers bij Elenos hebben:

• Veel aandacht voor detail: als het gaat om het vinden van oplossingen met minimale aanpassingsveranderingen, of bij het werken met microscopisch kleine materialen, is het essentieel om oog voor detail te hebben;
• Het vermogen om voortdurend te updaten: in een sector die voortdurend in ontwikkeling is, zoals technologie, en met de opkomst van nieuwe, efficiëntere en intelligentere software, betekent niet-updaten dat je het risico loopt achter te blijven;
• Mogelijkheid om nieuwe ontwerptechnieken te leren: het lijkt misschien voor de hand liggend, maar na jaren van werken is het gemakkelijk om een ​​gewoonte te worden en altijd terug te vallen op dezelfde beproefde lay-outtechnieken. Maar dit kan herhaalde fouten in de hand werken of tot nieuwe leiden, omdat lay-outs complexer worden;
• Mogelijkheid om voor lange tijd te werken: Ervaring is essentieel, de druk van tijdlijnen moet worden weerstaan ​​om een ​​constante kwaliteit te garanderen.
• Probleemoplossende en bemiddelingsvaardigheden: bij het PCB-ontwerpproces zijn veel partners betrokken, en vaak wordt PCB-ontwerp een touwtrekken tussen engineering en productie, en het is aan de ontwerper om een ​​oplossing te vinden die aan beide kanten voldoet.