Mga tip at diskarte para sa pagdidisenyo ng maliliit na circuit board upang mapaliit ang laki ng pcb

Para sa anumang elektronikong produkto, maging isang kumplikadong mobile phone o anumang iba pang simpleng laruang Elektroniko na may gastos, ang Printed Circuit Boards (PCB) ay isang mahalagang sangkap. Sa isang ikot ng pag-unlad ng produkto, ang pamamahala ng gastos sa disenyo ay isang malaking isyu at ang PCB ang pinaka napapabayaan at mas mahal na sangkap sa BOM. Ang gastos ng PCB ay higit pa sa anumang iba pang sangkap na ginamit sa isang circuit, kaya't ang pagbawas sa laki ng PCB ay hindi lamang magbabawas sa laki ng aming produkto ngunit magbabawas din ng mga gastos sa produksyon sa karamihan ng mga kaso. Ngunit, kung paano mabawasan ang laki ng PCB ay isang kumplikadong katanungan sa paggawa ng electronics dahil ang laki ng PCB ay nakasalalay sa ilang mga bagay at may mga limitasyon. Sa artikulong ito, ilalarawan namin ang Mga Diskarte sa Disenyo upang mabawasan ang laki ng PCB sa pamamagitan ng paghahambing ng mga tradeoff at posibleng solusyon dito.

Multi-Layer PCB para sa Pagbawas ng Track Space at Component Spacing

Ang pangunahing puwang sa isang Printed Circuit Board ay kinuha ng pagruruta. Ang mga yugto ng prototype, tuwing nasubok ang circuit, ay gumagamit ng isang layer o maximum ng dobleng layer na PCB board. Gayunpaman, sa karamihan ng oras, ang circuit ay ginawa gamit ang SMD (Surface Mount Devices) na pinipilit ang taga-disenyo na gumamit ng isang double layer circuit board. Ang pagdidisenyo ng board sa isang dobleng layer ay magbubukas sa pag-access sa ibabaw sa lahat ng mga bahagi at nagbibigay ng mga puwang ng board para sa pagruruta ng mga bakas. Ang puwang sa ibabaw ng board ay maaaring tumaas muli kung ang layer ng board ay nadagdagan nang higit sa dalawang mga layer, halimbawa, apat o anim na mga layer. Ngunit, mayroong isang sagabal. Kung ang board ay dinisenyo gamit ang dalawa, apat, o kahit na higit pang mga layer ay lumilikha ng napakaraming pagiging kumplikado sa mga tuntunin ng pagsubok, pag-aayos, at rework ng isang circuit.

Samakatuwid, maraming mga layer (Apat na mga layer higit sa lahat) ay posible lamang kung ang board ay mahusay na nasubukan sa yugto ng prototype. Maliban sa laki ng board, ang oras ng disenyo ay mas maikli din kaysa sa pagdidisenyo ng parehong circuit sa isang mas malaking solong o dobleng mga layer board.

Sa pangkalahatan, ang mga bakas ng kuryente at mga layer ng pagpuno ng path ng pagbalik sa lupa ay nakilala bilang mataas na kasalukuyang mga landas, kaya nangangailangan sila ng makapal na mga bakas. Ang mga matataas na bakas na iyon ay maaaring i-ruta sa TOP o Ibabang mga layer at ang mababang mga kasalukuyang landas o signal layer ay maaaring magamit bilang panloob na mga layer sa apat na layer ng PCB. Ang imahe sa ibaba ay nagpapakita ng isang 4 Layer PCB.

Ngunit may mga generic tradeoffs. Ang gastos ng multilayer PCB ay mas mataas kaysa sa mga solong-layer board. Kaya, mahalaga na kalkulahin ang layunin ng gastos bago baguhin ang isang solong o dobleng layer na board sa apat na layer PCB. Ngunit ang pagdaragdag ng bilang ng mga layer ay maaaring kapansin-pansing baguhin ang laki ng board.

Pamamahala ng Mga Isyung Thermal sa pamamagitan ng pagbabago ng Kapal ng Copper

Ang PCB ay nag-aambag ng isang napaka kapaki-pakinabang na kaso para sa mataas na kasalukuyang mga disenyo ng circuit, na kung saan ay ang pamamahala ng Thermal sa PCB. Kapag ang isang mataas na kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng isang bakas ng PCB, pinapataas nito ang mga disipasyon ng init at lumilikha ng paglaban sa mga landas. Gayunpaman, maliban sa nakatuon na makapal na mga bakas para sa pamamahala ng mataas na kasalukuyang mga landas, isang pangunahing bentahe ng PCB ay ang paglikha ng mga heat sink ng PCB. Kaya, kung ang disenyo ng circuit ay gumagamit ng isang makabuluhang halaga ng lugar ng tanso ng PCB para sa pamamahala ng thermal o paglalaan ng malaking puwang para sa mataas na kasalukuyang mga bakas, maaaring mapaliit ang laki ng board sa pamamagitan ng paggamit ng pagtaas ng kapal ng tanso na layer.

Alinsunod sa IPC2221A, ang isang taga-disenyo ay dapat gumamit ng isang minimum na lapad ng bakas para sa kinakailangang mga kasalukuyang landas, ngunit dapat isaalang-alang ang kabuuang lugar ng pagsubaybay. Sa pangkalahatan, ang mga PCB ay dating may kapal na layer ng tanso na 1Oz (35um). Ngunit ang kapal ng tanso ay maaaring dagdagan. Samakatuwid, sa pamamagitan ng paggamit ng simpleng matematika, ang pagdodoble ng kapal sa 2Oz (70um) ay maaaring gupitin ang laki ng bakas na kalahati bilang isang malawak na parehong kasalukuyang kapasidad. Maliban dito, ang kapal ng tanso na 2Oz ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa PCB based heat sink din. Mayroon ding mas mabibigat na kapasidad na tanso na maaari ring magamit na saklaw mula 4Oz hanggang 10Oz.

Kaya, ang pagdaragdag ng kapal ng tanso ay mabisang nagbabawas sa laki ng PCB. Tingnan natin kung paano ito magiging epektibo. Ang imaheng nasa ibaba ay isang calculator na nakabatay sa online para sa pagkalkula ng lapad ng bakas ng PCB.

Ang halaga ng kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng bakas ay 1A. Ang kapal ng tanso ay itinakda bilang 1 Oz (35 um). Ang pagtaas ng temperatura sa bakas ay magiging 10 degree sa 25 degree Celsius na temperatura sa paligid. Ang output ng bakas ng bakas ayon sa pamantayan ng IPC2221A ay-

Ngayon, sa parehong pagtutukoy, kung ang kapal ng tanso ay nadagdagan, ang lapad ng bakas ay maaaring mabawasan.

Ang kapal na kinakailangan ay lamang-

Pagpili ng Bahagi ng Package

Ang pagpili ng bahagi ay isang pangunahing bagay sa isang disenyo ng circuit. Mayroong pareho ngunit magkakaibang mga sangkap ng package na magagamit sa electronics. Halimbawa, ang isang simpleng risistor na may rating na.125 Watt ay maaaring magamit sa iba't ibang mga pakete, tulad ng 0402, 0603, 0805, 1210, atbp.

Karamihan sa mga oras, ang prototype PCB ay gumagamit ng mas malaking mga sangkap na gumagamit ng 0805 o 1210 resistors pati na rin ang mga hindi polarised na capacitor na may mas mataas na clearance kaysa sa pangkalahatan dahil sa mas madaling hawakan, maghinang, palitan, o upang subukan. Ngunit ang taktika na ito ay nagtatapos sa pagkakaroon ng isang malaking halaga ng puwang sa board. Sa panahon ng yugto ng produksyon, ang mga bahagi ay maaaring mabago sa isang mas maliit na pakete na may parehong rating at maaaring mai-compress ang puwang ng board. Maaari naming bawasan ang laki ng package ng mga bahagi.

Ngunit ang sitwasyon kung aling pakete ang pipiliin? Hindi praktikal na gumamit ng mas maliit na mga pakete kaysa sa 0402 dahil ang karaniwang mga pick at place machine na magagamit para sa produksyon ay maaaring may mga limitasyon upang hawakan ang mga pakete ng SMD na mas maliit kaysa sa 0402.

Ang isa pang sagabal ng mas maliit na mga bahagi ay ang rating ng kuryente. Ang mas maliit na mga pakete kaysa sa 0603 ay maaaring hawakan ang mas mababang kasalukuyang kaysa sa 0805 o 1210. Kaya, kinakailangan ang maingat na pagsasaalang-alang upang mapili ang wastong mga sangkap. Sa ganitong kaso, tuwing ang mas maliit na mga pakete ay hindi maaaring magamit para sa pagbawas ng mga laki ng PCB, maaaring i-edit ng isa ang package ng bakas ng paa at maaaring pag-urongin ang mga bahagi ng pad hanggang sa maaari. Maaaring masiksik ng taga-disenyo ang mga bagay nang medyo mahigpit sa pamamagitan ng pagbabago ng mga yapak. Dahil sa mga pagpapahintulot sa disenyo, ang magagamit na default na bakas ng paa ay isang karaniwang bakas ng paa na maaaring magkaroon ng anumang bersyon ng mga pakete. Halimbawa, ang bakas ng paa ng 0805 na mga pakete ay ginawa sa isang paraan na maaari itong masakop ng maraming mga pagkakaiba-iba hangga't maaari para sa 0805. Ang mga pagkakaiba-iba ay nangyayari dahil sa pagkakaiba-iba ng kakayahan sa pagmamanupaktura.Ang iba't ibang mga kumpanya ay gumagamit ng iba't ibang mga makina ng produksyon na dati ay may iba't ibang mga pagpapahintulot para sa parehong 0805 na pakete. Kaya, ang mga default na footprint ng package ay bahagyang mas malaki kaysa sa kinakailangan.

Maaaring manu-manong mai-edit ng isa ang bakas ng paa gamit ang mga datasheet ng mga tukoy na bahagi at maaaring pag- urongin ang laki ng pad kung kinakailangan.

Ang laki ng board ay maaaring mapaliit sa pamamagitan ng paggamit ng SMD batay sa mga electrolytic capacitor din dahil tila mayroon silang mas maliit na mga diameter kaysa sa mga through-hole na bahagi na may parehong rating.

Mga New Age Compact Connecter

Ang isa pang sangkap na gutom sa puwang ay ang mga konektor. Gumagamit ang mga konektor ng mas malaking space space at ang footprint ay gumagamit din ng mas mataas na diameter pad. Ang pagbabago ng mga uri ng konektor ay maaaring maging lubhang kapaki-pakinabang kung pinapayagan ng kasalukuyang at boltahe na mga rating.

Ang kumpanya ng pagmamanupaktura ng konektor, halimbawa, Molex o Wurth Electronics o anumang iba pang malalaking kumpanya ay laging nagbibigay ng maraming laki batay sa parehong uri ng mga konektor. Kaya, ang pagpili ng tamang sukat ay maaaring makatipid ng gastos pati na rin ang puwang ng board.

Mga Resistor Network

Pangunahin sa disenyo na nakabatay sa microcontroller, ang mga series pass resistors ang laging kinakailangan upang maprotektahan ang microcontroller mula sa mataas na kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng mga IO pin. Samakatuwid, higit sa 8 resistors, kung minsan higit sa 16 resistors ang kinakailangan upang magamit bilang isang serye ng pass resistors. Ang nasabing isang malaking bilang ng mga resistors ay nagdaragdag ng mas maraming puwang sa PCB. Maaaring malutas ang problemang ito sa pamamagitan ng paggamit ng mga resistor network. Ang isang simpleng 1210 package based resistor network ay maaaring makatipid ng puwang para sa 4 o 6 na resistors. Ang imahe sa ibaba ay isang 5 risistor sa 1206 na pakete.

Naka-stack na Mga Pakete sa halip na Mga Karaniwang Mga Pakete

Mayroong maraming mga disenyo na nangangailangan ng maraming mga transistor o kahit na higit sa dalawang MOSFET para sa iba't ibang mga layunin. Ang pagdaragdag ng mga indibidwal na transistor o Mosfet ay maaaring magtapos ng mas maraming espasyo kaysa sa paggamit ng mga nakasalansan na package.

Mayroong iba't ibang mga pagpipilian na gumagamit ng maraming mga bahagi sa isang solong pakete. Halimbawa, ang mga dalawahang Mosfet o quad MOSFET na pakete ay magagamit din na tumatagal ng puwang ng isang Mosfet lamang at maaaring makatipid ng isang malaking halaga ng puwang sa board.

Ang mga trick na ito ay maaaring mailapat sa halos bawat bahagi. Ito ay humahantong sa isang mas maliit na puwang ng board at ang punto ng bonus ay, minsan ang gastos ng mga sangkap na iyon ay mas mababa kaysa sa paggamit ng mga indibidwal na bahagi.

Ang mga puntos sa itaas ay ang posibleng paraan para sa pagbawas ng laki ng PCB. Gayunpaman, ang gastos, pagiging kumplikado kumpara sa laki ng PCB ay laging may ilang mga mahahalagang kalakal na nauugnay sa desisyon. Kailangang piliin ng isa ang eksaktong landas na nakasalalay sa naka-target na application o para sa tukoy na naka-target na disenyo ng circuit.