Það er krefjandi að hanna hvaða prentplötu sem er, sérstaklega þar sem tækin verða minni og minni. Hönnun prentplata fyrir hástraum er enn flóknari vegna þess að hún hefur sömu hindranirnar og krefst viðbótar safns af einstökum þáttum sem þarf að taka tillit til.
Sérfræðingar spá því að eftirspurn eftir öflugum tækjum muni líklega aukast og ná tveggja stafa árlegum vexti fyrir iðnaðar-IoT fyrir árið 2030. Hér eru sjö skref til að hámarka hönnun prentplata í öflugum rafeindabúnaði fyrir þessa þróun.

1. Tryggið nægilega kapalstærð
Línustærð er eitt mikilvægasta hönnunaratriðið fyrir hástraums prentplötur. Koparvírar hafa tilhneigingu til að vera smækkaðar fyrir samþjappaðari hönnun, en þetta virkar ekki við hærri strauma. Lítið þversnið getur leitt til orkutaps vegna varmadreifingar, þannig að viðeigandi stór brautarstærð er nauðsynleg.
Þú getur breytt þversniðsflatarmáli vírsins með því að stilla tvo þætti: breidd vírsins og þykkt koparsins. Að finna jafnvægi á milli þessara tveggja er lykillinn að því að draga úr orkunotkun og viðhalda kjörstærð prentplötunnar.
Notaðu reiknivélina fyrir línubreidd prentplötunnar til að læra hvaða breidd og þykkt styðja þá tegund straums sem tækið þitt þarfnast. Þegar þú notar þessi verkfæri skaltu gæta þess að hanna vírastærðina til að styðja hærri strauma en þú heldur að þú þurfir.

2. Endurhugsaðu staðsetningu íhluta
Uppsetning íhluta er annar lykilþáttur í hönnun hástraums prentplata. MOSFET og svipaðir íhlutir mynda mikinn hita, þannig að það er mikilvægt að halda þeim eins einangruðum frá öðrum heitum eða hitanæmum stöðum og mögulegt er. Þetta er ekki alltaf auðvelt þegar unnið er með takmarkaða formþætti.
Magnarar og breytir ættu að vera í viðeigandi fjarlægð frá MOSFET og öðrum hitunarþáttum. Þó að það geti verið freistandi að viðhalda háaflssvæði á jaðrinum, þá gerir það ekki kleift að dreifa hitanum jafnt. Þess í stað eru þeir staðsettir í beinum línum yfir borðið til að halda orku, sem gerir hitann jafnari.
Með því að nálgast fyrst þau svæði sem hafa mest áhrif er auðveldara að ákvarða hvaða íhlutir eru bestir. Fyrst skal ákvarða hvar íhlutirnir sem verða fyrir miklum hita eru bestir. Þegar þú veist hvar á að setja þá geturðu notað restina til að fylla í eyðurnar.

3. Hámarka stjórnun varmaleiðni
Á sama hátt þurfa hástraums-PCB-plötur einnig vandlega hitastjórnun. Fyrir flesta notkunarmöguleika þýðir þetta að halda innra hitastigi undir 130 gráðum á Celsíus fyrir glerhitastig FR4-lagskiptinga. Að hámarka staðsetningu íhluta mun hjálpa, en skrefin til að lágmarka hita verða að enda þar.
Náttúruleg kæling með varmaflutningi gæti verið nægjanleg fyrir minni rafeindabúnaðarplötur en ekki endilega fyrir notkun með meiri afköst. Vélrænir ofnar gætu verið nauðsynlegir. Virk kæling eins og viftur eða vökvakælikerfi í kringum MOSFET-flísarnar hjálpa einnig. Hins vegar gætu sumar tækjahönnanir ekki verið nógu stórar til að rúma hefðbundna ofna eða virka kælingu.
Fyrir minni en afkastamiklar prentplötur er varmadreifing í gegnum göt gagnlegur valkostur. Mjög leiðandi málmur með röð af götum mun fjarlægja hita frá MOSFET eða svipuðum íhlutum áður en hann nær til viðkvæmari svæða.

4. Notaðu réttu efnin
Efnisval verður mjög gagnlegt þegar kemur að því að hámarka hitastýringu og tryggja að íhlutir þoli hærri strauma. Þetta á við um prentplötuíhluti og undirlag.
Þó að FR4 sé algengasta undirlagið er það ekki alltaf besti kosturinn fyrir prentplötur með miklum straumi. Málmkjarna prentplötur geta verið tilvaldar þar sem þær vega upp á móti einangrun og hagkvæmni undirlaga eins og FR4 á móti styrk og hitabreytingum mjög leiðandi málma. Sumir framleiðendur framleiða einnig sérstök hitaþolin lagskipt efni sem þú gætir íhugað.
Aftur, þú ættir aðeins að nota íhluti með hátt hitaþol. Stundum þýðir þetta að velja efni sem eru hitaþolnari, en í öðrum tilfellum þýðir það að nota þykkari íhluti úr sama efni. Hvaða kostur er bestur fer eftir stærð prentplötunnar, fjárhagsáætlun og tiltækum birgjum.

5. Bæta gæðaeftirlitsferlið
Áreiðanleiki hástraums-PCB snýst einnig um að finna villur í framleiðslu. Ef framleiðsluferlið getur ekki fundið og lagað galla sem vega upp á móti kostum þess, þá munu ofangreindar fjórar hönnunarvalkostir ekki skila miklum framförum. Áreiðanlegri gæðaeftirlit fyrir frumgerðaendurtekningar eru einnig mikilvægar.
Að nota réttu verkfærin til að meta gæði prentplata er eitt það mikilvægasta á þessu sviði. Stafrænir ljósleiðarar sem sniðmát og hlífar eru betri en hefðbundnar aðferðir þar sem þeir teygjast og afmyndast með tímanum, sem dregur úr áreiðanleika þeirra. Þú ættir einnig að íhuga verkfæri sem auðvelt er að sjálfvirknivæða til að lágmarka hættu á mannlegum mistökum.
Óháð því hvaða aðferðir og tækni eru notuð er mikilvægt að fylgjast með öllum göllum. Með tímanum geta þessi gögn leitt í ljós þróun í uppkomu vandamála og veitt áreiðanlegri breytingar á hönnun prentplata.

6. Framleiðsluhæfni hönnun
Svipaður en oft gleymdur þáttur í hönnun hástraums-PCB er að tryggja auðvelda framleiðslu. Ef framleiðsluvillur eru svo algengar að tækið uppfyllir sjaldan forskriftirnar á pappír, þá skiptir ekki máli hversu áreiðanlegt PCB-ið er í orði kveðnu.
Lausnin er að forðast of flóknar eða flóknar hönnun eins mikið og mögulegt er. Þegar þú hannar hástraums-PCB skaltu hafa framleiðsluferlið í huga, íhuga hvernig þessi vinnuflæði gætu valdið þeim og hvaða vandamál gætu komið upp. Því auðveldara sem þú getur búið til villulausar vörur, því áreiðanlegri verða þær.
Þetta skref krefst náins samstarfs við hagsmunaaðila í framleiðslu. Ef þú sérð ekki um framleiðsluna sjálf/ur skaltu fá framleiðsluaðila þína til að taka þátt í hönnunarfasanum til að fá þeirra álit á hugsanlegum framleiðsluhæfnisvandamálum.

7. Notaðu tækni þér í hag
Nýjar skipulags- og framleiðsluaðferðir geta auðveldað að vega og meta þessi atriði. Þrívíddarprentun býður upp á meiri sveigjanleika í hönnun til að styðja við flóknari prentplötur án framleiðsluvillna. Nákvæmni hennar gerir þér einnig kleift að tryggja að koparvírarnir fylgi beygju frekar en réttum horni til að minnka lengd þeirra og lágmarka orkunotkun.
Gervigreind er önnur tækni sem vert er að skoða. Gervigreindarprentunarverkfæri geta sjálfkrafa komið fyrir íhlutum eða bent á hugsanleg hönnunarvandamál til að koma í veg fyrir að villur komi upp í raunveruleikanum. Svipaðar lausnir geta hermt eftir mismunandi prófunarumhverfum til að meta afköst prentaðra ...

Hönnun á hástraums-PCB krefst varúðar
Það er ekki auðvelt að hanna áreiðanlega hástraums-PCB, en það er ekki ómögulegt. Að fylgja þessum sjö skrefum mun hjálpa þér að hámarka hönnunarferlið til að búa til skilvirkari háaflstæki.
Eftir því sem iðnaðarnetið hlutanna vex munu þessi atriði verða enn mikilvægari. Að tileinka sér þau núna verður lykillinn að áframhaldandi árangri í framtíðinni.