Когда начинаете новый проект платы, мысли в основном сосредоточены на дизайне схемы и/или ПО. Но позже это может привести к неприятным последствиям, которые будет сложно исправить. Схема будет работать не так качественно, как ожидалось, появятся трудности в производстве, монтаже и т.п. Ниже рассмотрены несколько самых важных моментов, помогающих разработать хорошие, качественные печатные платы.
Учитывайте специфику производства
Перед тем как начать непосредственную разводку, уделите некоторое время на изучение ограничений, которые накладывает производитель. Можно обсудить это с ним заранее, попросить прислать требования по минимально допустимой ширине дорожки, минимальному расстоянию между дорожками и т.д. Часто эта информация находится на сайте производителя, также требования к параметрам изготовляемой платы определяются классом точности (от класса точности в свою очередь зависит и цена производства).
Для чего это нужно? Чтобы предварительно настроить правила трассировки (Design Rules), систему проверки дизайна на соответствие заданным ограничениям (Design Rules Check, DRC). Если изначально соблюдать требованя технологии, то будет проще выполнить всю работу, не потребуется тратить лишнее время на исправление ошибок, которые могут возникнуть на этапе производства.
Тщательно продумывайте места размещения компонентов
Стадия разработки дизайна платы — это комбинация как искусства, так и научных знаний. Этот процесс может быть достаточно сложным, ведь от того, как вы расположите детали на плате, будет зависеть как сложность производства всего изделия, так и его работоспособность.
При размещении компонентов полезно пользоваться функцией привязки к координатной сетке (snap-to-grid), эта опция должна быть разрешена. Обычно для первичного размещения деталей используют шаг координатной сетки 50 mil. Хотя размещение обычно начинают с выбора места и положения коннекторов, светодиодов, кнопок, питания, критических узлов и т.д., есть несколько важных моментов:
Ориентация. Убедитесь, что ориентация однотипных компонентов совпадает. Например, плюсы и минусы конденсаторов, диодов и других похожих деталей по возможности должны быть направлениы в одну сторону.
Минимальные интервалы. Современное технологическое оборудование автоматического монтажа позволяет применять минимальные интервалы между компонентами до 0.2 мм и от края платы 1 мм. Однако использование таких предельных значений в разработке вряд ли оправдано, потому что усложняет монтаж и ремонтопригодность изделия, снижает его надежность. Рекомендуется сохранять интервалы между компонентами не менее 0.5-1.25 мм (в зависимости от типа корпуса).
Размещение. Избегайте размещения компонентов со штыревыми выводами на стороне пайки (нижняя часть платы, Bottom).
Организация. Рекомендуется размещать все монтируемые на поверхность детали (Surface Mount, SMT, или SMD) только на одной стороне платы (обычно на верхней, Top). Одностороннее размещение деталей упрощает и удешевляет монтаж. Если плата сложная, и на ней есть как SMD-компоненты, так и компоненты со штыревыми выводами (through-hole, TH), то TH-компоненты разместите (по возможности) на верхней стороне платы, а SMD-компоненты — на нижней. Это минимизирует операции по сборке.
Следует учитывать, что если на плате используются смешанные по технологии пайки компоненты (есть как TH, так и SMD-детали), то это ведет к дополнительным шагам для сборки, что удорожает производство.
Если вы не нашли компонент в библиотеке, потребуется его создать. Уделите особое внимание зазорам между контактными площадками и окнам в маске. Маска должна обязательно образовывать окна для каждого вывода, не делайте общее окно для группы выводов. Не соблюдение этого правила может привести к коротким замыканиям из-за образования перемычек припоя между выводами. Автотрасировщик может подсказать, насколько хорошо выполнено размещение деталей.
Разделение по функционалу
Мощные схемы, где присутствуют высокие напряжения и большие импульсные токи, могут генерировать значительные помехи, влияющие на работку маломощных прецизионных схем. Чтобы снизить факторы помех, выполните следующие рекомендации:
Разделение. Убедитесь, что все шина заземления чувствительных аналоговых схем разведены отдельно. Если они требуют соединения, то должны соединяться друг с другом только в одной точке, максимально близко к месту входа тока питания на плату. Общий принцип — ток потребления, протекающий по шине от силовой части схемы, не должен вносить помехи на другие, чувствительные части разводки.
Размещение. Если Вы размещаете «земляной» слой (ground plane) на внутреннем слое платы, убедитесь, что существуют надежные, с низким импедансом соединения этого слоя с другими проводниками заземления, находящимися на верхней и нижней сторонах платы. Это снизит риск наводки токами питания помех на чувствительные сигналы управления. Основная рекомендация — стараться отделять друг от друга цифровую и аналоговую земли, идеальный вариант полная их изоляция друг от друга (применяется в особо точных приборах).
Развязка. Чтобы снизить емкостные паразитные связи из-за размещения проводников над большими слоями земли/питания и под ними, постарайтесь выполнить разводку таким образом, чтобы аналоговые сигнальные проводники проходили только над/под аналоговой заливкой земли и пересекали только аналоговые проводники. Это поможет снизить влияние помех от импульсных напряжений и токов, генерируемых быстро переключающимися цифровыми сигналами.
По материалам с портала resources.altium.com. Еще некоторые заметки о монтаже печатных плат: