Drie stappen richting de optimalisatie van uw PCB-ontwerp! (plus een bonustip)

In onze blogs ‘Het perfecte PCB-design: zo maakt u een vliegende start’ en ‘Deze punten maken PCB-design makkelijker!’ heeft u kunnen lezen hoe u productieverlies voorkomt door een PCB-design zo optimaal mogelijk aan te leveren. Het optimalisatieproces is echter nooit helemaal klaar, we hebben daarom nog drie belangrijke reminders plus een bonustip die u niet mag missen.

---

1. Bescherm uw bord met de juiste spoorbreedte en afstand

Hoge stroomsporen moeten de juiste afmetingen hebben om ervoor te zorgen dat ze uw PCB niet verbranden. U kunt online spoorbreedtecalculators gebruiken om de berekeningen uit te voeren. Sporen aan de buitenkant van het bord kunnen meer stroom aan dan intern, omdat het externe spoor de gegenereerde warmte gemakkelijker kan afvoeren. Om de temperatuur laag te houden, probeert u de temperatuurstijging op de spoorbreedte-calculator op 10° C te zetten. Als je echter geen ruimte hebt voor een spoor dat zo breed is, zou een temperatuurstijging van 20 °C voor de meeste toepassingen prima moeten zijn.

Zie ook: ‘Ga voor een perfect PCB-design en maak met deze 3 stappen een vliegende start.’

Als u een spoor niet breed genoeg kunt routen, moet u mogelijk naar een dikker kopergewicht gaan, waardoor de stroomcapaciteit toeneemt. Het verhogen van de dikte van het kopergewicht kan echter leiden tot minimale spoorbreedte- en afstandsproblemen voor de Design Rule Check (DRC), dus houd daar rekening mee. Als u meestal dikker gaat met het kopergewicht, zijn grotere spoorbreedtes en ruimte nodig en verhoogt u de prijs van uw eenheidsprijs per PCB.

Hoogspanningssporen worden vaak niet voldoende van elkaar geïsoleerd. Dit kan problemen met zich meebrengen. Als uw product is aangesloten op netspanning, moet u ervoor zorgen dat de spanning niet over de luchtspleet kan springen en kortsluiting kan veroorzaken.

2. Kies de juiste routeting van de voedingsregelaar

In embedded systemen onderscheiden we twee hoofdtypen spanningsregelaars, te weten lineaire regelaars en schakelende regelaars. Beide types hebben verschillende richtlijnen voor de PCB-lay-out en routings.

Werken met lineaire regelaars in uw PCB-ontwerp

Lineaire regelaars nemen de overtollige spanning op en zetten dit om in afvalwarmte. Dit is inefficiënt, maar lineaire regelaars hebben over het algemeen alleen externe condensatoren nodig om correct te werken en kunnen minder luidruchtig zijn dan schakelende regelaars. Er zijn twee dingen die ervoor zorgen dat u het goed doet met lineaire regelaars:

• Overweeg uw condensator keuze. 

Volg de richtlijnen van de fabrikant over het type, de waarde en de locatie van de condensatoren die worden gebruikt om de regelaar te omzeilen. Meestal moeten de condensatoren zo dicht mogelijk bij de ingangs- en uitgangspennen van de regelaar worden geplaatst.

• Zorg voor de hitte. 

Over het algemeen betekent dit dat u ervoor moet zorgen dat het pakket dat u voor de regelaar hebt geselecteerd, de hoeveelheid warmte die u genereert aankan en dat uw lay-out dit kan ondersteunen. Koper giet en via stiksels wordt je vriend hier. Als een koperen gietstuk niet groot genoeg is, is een koellichaam nodig.

Werken met schakelende regulatoren in uw PCB-ontwerp

Schakelregelaars zijn efficiënter dan lineaire regelaars. Echter zijn ze tevens ingewikkelder om te ontwerpen. Normaal gesproken is warmte geen probleem bij het schakelen van regelaars, maar u moet de componenten zorgvuldig selecteren om ervoor te zorgen dat de schakelende regelaar correct werkt. Schakelregelaars zijn ook gevoeliger voor het genereren van ongewenste elektromagnetische velden (EMV) en het veroorzaken van storingen in de FCC / CE-conformiteitsfase van een product.

• Volg nauwgezet de aanbevolen lay-out van de fabrikant. Deze lay-outs zijn getest om correct te werken.
• Houd de feedbacklus voor de switcher zo klein mogelijk. Dit vermindert EMF en parasitaire weerstand, inductantie en capaciteit.
• Let goed op de uitgangscondensatoren van uw switch regulators ESR- en ESL-waarden. Bij het zoeken naar componenten, zal het gegevensblad van de schakelregelaar u meestal vertellen waar u de waarden moet instellen.

Voeg thermische ontlasting toe voor grote kopersporen en gietingen

Een koperen pad met thermisch afvoer wordt gemaakt door het pad te verbinden met het koperen spoor of door te gieten met kleinere smalle sporen in plaats van deze rechtstreeks te verbinden. Thermische ontlasting vermindert de thermische belasting van het solderen van de component aan het pad. Dit verkleint de kans op koude soldeerverbindingen doordat het koper de warmte te snel afvoert. 

U moet op de huidige belasting letten die door het thermische ontlastingsgebied gaat. Als deze te smal zijn ontworpen, kunt u een eenrichtingszekering krijgen.

3. Optimaliseer uw PCB-ontwerp voor SMT-assemblage (SMD)

De productiekosten en montagetijd worden beide positief beïnvloed indien u zoveel mogelijk SMT-componenten gebruikt. SMT-connectoren kunnen worden gemaakt als de connector alleen wordt aangesloten tijdens de productassemblage (zoals het bevestigen van een interne lithiumbatterij tijdens de productassemblage).

Soms zijn through holes onderdelen nodig. Connectoren die op mensen zijn aangesloten, moeten bijna altijd through holes zijn om te voorkomen dat het onderdeel of de verbinding tijdens het gebruik beschadigd (los komt). Wanneer u through holes onderdelen gebruikt, dan raden wij u aan om samen met ons of uw leverancier te kijken hoeveel ruimte u rond de onderdelen moet vrijlaten zodat wij optimaal kunnen werken met technieken zoals golf- of selectief solderen. Als andere componenten zich te dicht bij de doorlopende contacten bevinden, dan moet er wellicht worden gekozen voor hand solderen, waardoor uw veelal de kosten stijgen.

Het perfecte PCB-design bonustip: Controleer uw ontwerp nog een laatste keer!

Het dubbel controleren van uw ontwerp is waarschijnlijk het belangrijkste item op deze lijst. Neem contact op met uw leverancier en vraag naar hun ontwerpregels. De meeste leverancier hebben verschillende schaalniveaus voor ontwerpregels. Als je weg kunt komen met de grotere en meer standaard ontwerpregels, dan heeft dat de voorkeurs.

Voordat u uw ontwerpbestanden naar uw leverancier verzendt, controleer dan nog even het volgende:

• Controleer verbindingen en routes. 
• Gebruik de “luchtdraden” of “ratlijnen” van uw EDA-tool om visueel te laten zien welke onderdelenblokken met elkaar zijn verbonden op een signaalnet
• Werk elke zeefdruktekst bij voor datumcodes, PCB-versiebeheer of metagegevens

Heeft u hulp nodig bij het realiseren van het perfecte PCB-design? Of met de productie van je PCBA of de doorontwikkeling hiervan? Neem dan contact met ons op! Wilt u meer leren over PCBA-productie? Download dan vooral eens onze gratis e-book.