Что такое маршрутизация печатных плат? Маршрутизация печатных плат, основа современной конструкции печатных плат, – это процесс создания разводки трасс печатной платы для создания электронных соединений между компонентами печатной платы. Эти крошечные и запутанные трассы проектируются в цифровом виде с помощью программного обеспечения для маршрутизации печатных плат на основе методов маршрутизации, и они изгибаются физически с помощью различных методов изготовления, таких как использование станка для маршрутизации печатных плат для резки и фрезерования плат. В этом блоге мы расскажем вам основные секреты маршрутизации печатных плат о программном обеспечении для проектирования и методах изготовления трасс, которые помогут вам проложить маршрут от проекта до реальности.
Разработка трассировки печатной платы с помощью программного обеспечения для маршрутизации печатных плат
Современная маршрутизация печатных плат сочетает в себе ручную и автоматическую маршрутизацию для повышения эффективности и качества. Традиционная ручная маршрутизация требует от разработчиков определения свойств трасс и размещения каждой трассы на печатной плате вручную. Это обеспечивает высокий контроль над размещением трасс, что очень важно для высокоскоростных конструкций и заказных схем. Автоматическая маршрутизация печатной платы может автоматически генерировать трассы в соответствии с заданными правилами проектирования. Это может быть неоценимо при проектировании сложных и больших плат, но очень эффективно при работе с повторяющимися или базовыми схемами. Многие дизайнеры используют гибридный подход: начинают с автоматической прокладки для базового дизайна трасс и ручной прокладки для критических путей сигналов.
Бесплатные и платные программы для проектирования печатных плат с автоматической маршрутизацией
| Программное обеспечение | Бесплатное / Платное | Поддержка автомаршрутизации | Лучшее для | Ключевые особенности |
| KiCad | Бесплатно | ✔ | Начинающие и любители | Открытый исходный код, сильная поддержка сообщества, поддержка многослойных печатных плат, 3D просмотрщик |
| EasyEDA | Бесплатно | ✔ | Начинающие и веб-пользователи | Облачное решение, не требует установки, интегрируется с производителями печатных плат |
| DesignSpark PCB | Бесплатно | ✔ | Начинающие и обычные пользователи | Простой в использовании, большая библиотека компонентов, схемы + инструменты для работы с печатными платами |
| DipTrace | Платно (бесплатная пробная версия) | ✔ | Промежуточные пользователи | Удобный интерфейс, предварительный просмотр в 3D, поддержка сложных конструкций |
| Autodesk Eagle | Платно (подписка) | ✔ | Общие дизайнеры и производители | Широко используется, интегрируется с Fusion 360, поддерживает большие конструкции |
| Altium Designer | Платно (высокая стоимость) | ✔ (продвинутый) | Профессионалы и опытные пользователи | Мощная ручная и автоматическая маршрутизация (Altium auto routing), высокоскоростные функции проектирования |
| OrCAD PCB Designer | Платный | ✔ (Advanced) | Профессионалы и продвинутые пользователи | Промышленные стандарты, продвинутая маршрутизация и моделирование |
Для начинающих или любителей маршрутизации печатных плат мы рекомендуем вам использовать эти бесплатные программы для маршрутизации печатных плат, которые просты в использовании и экономят средства, такие как Kidcad, EasyEDA и DesignSpark PCB. EasyEDA лучше всего подходит для простых и быстрых проектов, так как это веб-платформа, не требующая установки тяжелых систем. KiCad – хороший инструмент для бесплатного обучения профессиональному рабочему процессу, потому что KiCad – это продвинутый инструмент с такими функциями, как 3D viewer и поддержка многослойных печатных плат.
Для дизайнеров среднего уровня, имеющих основы проектирования печатных плат, мы рекомендуем Autodesk Eagle и DipTrace, которые не сложны в освоении и предлагают дизайн и возможности профессионального уровня. Autodesk Eagle предоставляет возможности профессионального уровня и сильную поддержку сообщества с другими продуктами Autodesk без слишком высоких затрат, как Altium. DipTrace – мощная программа с чистым и удобным интерфейсом, помогающая улучшить навыки маршрутизации.
Для опытных и профессиональных пользователей лучше всего подойдут Altium и OrCAD. Будучи популярными инструментами для маршрутизации печатных плат, они подходят профессиональным инженерам для решения масштабных или высокоплотных проектов, обеспечивая производительность и технологичность в сложных проектах печатных плат.
Как маршрутизировать печатную плату? 6 основных методов маршрутизации печатных плат
После размещения компонентов на плате мы приступаем к прокладке маршрута печатной платы для создания электрических соединений. При выборе размера и маршрутизации трасс необходимо обращать внимание на множество советов по проектированию , и далее представлены 6 основных, но важных приемов, которые помогут избежать проблем в процессе производства, особенно новичкам и любителям.
1. Соответствующая ширина трассы
Определите практическую ширину трассы с помощью калькулятора ширины трассы в зависимости от силы тока. Тонкие трассы могут привести к перегреву, поскольку они не выдерживают слишком большой ток, проходящий через них. Обычные сигнальные трассы обычно имеют размер 6-10 мил, а силовые трассы шире – около 20+ мил в зависимости от силы тока.
2. Соблюдайте достаточное расстояние между трассами
Слишком близкое расстояние между трассами чревато коротким замыканием или электрической дугой, особенно под высоким напряжением. Как правило, на низковольтных платах расстояние между трассами составляет 6-8 мил, а на высоковольтных платах расстояние увеличивается в зависимости от уровня напряжения, чтобы обеспечить безопасность.
3. Держите трассы короткими и прямыми
Длинные трассы могут увеличивать сопротивление, замедлять передачу сигналов и наводить помехи, как антенны. Кроме того, изгиб трасс может привести к отражению сигнала и сделать травление менее точным. Размещайте компоненты рядом друг с другом, чтобы минимизировать длину трасс, и используйте углы 45°, а не прямые 90°.
4. Выберите слой заземления
Плоскость заземления повышает стабильность сигнала и помогает предотвратить нежелательные шумы. На двухслойной плате выбирайте для заземления одну сторону; на четырехслойной плате отводите под заземление весь внутренний слой.
5. Не полагайтесь на автомаршрутизатор
Автомаршрутизаторы могут автоматически соединять компоненты на плате, но они не учитывают целостность сигнала, электромагнитные помехи и тепловое рассеивание. Используйте автоматическую маршрутизацию для основных и простых соединений и вручную прокладывайте маршруты питания, заземления и высокоскоростных сигналов.
6. Размещайте межслойные перегородки с умом
Перегородки соединяют трассы между слоями и отводят тепло (тепловые перегородки), но они также могут увеличивать сопротивление и индуктивность, что может повлиять на высокоскоростные сигналы. Размещайте виасы только в случае необходимости и по возможности оставляйте сигналы на одном слое.
Как физически изготовить маршруты печатной платы от дизайна до реальности?
| Метод | Оборудование / инструменты | Как это работает | Лучший для |
| Фотолитография + травление | УФ-облучатель, фотоплоттер, машина для химического травления | Фоторезист + УФ-маска определяет следы; химикаты вытравливают ненужную медь | Массовое производство |
| Фрезерование печатных плат (фрезерный станок с ЧПУ) | Фрезерный станок для печатных плат с мелкими фрезерными насадками | ЧПУ удаляет нежелательную медь механически | Прототипирование, небольшие партии |
| Лазерное прямое нанесение изображений | Лазерный станок для формирования изображений, система травления | Прямая запись рисунков трассировки на фоторезисте, затем травление | Передовые и высокоплотные печатные платы |
| Аддитивная печать (струйная печать / 3D-печать) | Струйный принтер для печатных плат или 3D-принтер с проводящими чернилами | Проводящие чернила печатаются непосредственно на подложке | Экспериментальные, гибкие печатные платы, исследования и разработки |
Фрезерование печатных плат с помощью фрезерного станка
Фрезерный станок для печатных плат, один из видов ЧПУ, используется для фрезерования контуров плат, трассировки, сверления отверстий и гравировки. Фрезерные станки с ЧПУ используют тонкие фрезерные насадки для удаления ненужной меди и материалов платы, чтобы сформировать трассы и создать внутренние элементы.
Этот метод фрезеровки более удобен для изготовления прототипов и небольших партий печатных плат. Если вы хотите изготавливать печатные платы в домашних условиях, фрезерный станок для печатных плат будет хорошим вариантом.
Фотолитография и травление печатных плат
При травлении печатных плат ненужная медь растворяется путем помещения платы в раствор для травления. Необходимые трассировки, площадки и отверстия защищены слоем защитного покрытия на плате, которое подвергается воздействию ультрафиолетового света, а незащищенные детали смываются кислотой. Это очень точная технология, позволяющая делать плотные и тонкие трассы, стандартные для промышленного производства печатных плат для массового производства. YONGVE специализируется на высококачественном изготовлении печатных плат с помощью фотолитографии и травления. Наше заводское оборудование обеспечивает изготовление сложных и высокоплотных плат, отвечающих строгим стандартам качества как для прототипирования, так и для массового производства.
Лазерная маршрутизация печатных плат
Лазерная маршрутизация в производстве печатных плат использует высокоэнергетический лазерный луч для прямого удаления ненужной меди с платы. Она позволяет создавать сложные трассировки с высокой точностью, а бесконтактная маршрутизация также снижает механическое напряжение, что делает ее идеальной для производства современных и высокотехнологичных печатных плат.
Печать печатных плат с помощью 3D-принтера
Печать трасс на печатных платах с помощью 3D-принтера или струйного принтера для печатных плат наносит проводящие металлические чернила непосредственно на подложку для формирования трасс. Это более быстрый и чистый способ, не требующий резьбы или химикатов, хотя проводимость не так хороша, как у меди, поэтому он всегда используется для экспериментальных конструкций или гибких печатных плат.
Заключение
Маршрутизация печатной платы – это мост между цифровым дизайном и рабочей печатной платой. Для разработки идеального макета печатной платы выберите подходящее программное обеспечение для проектирования в зависимости от вашего уровня и потребностей, например, новички могут выбрать KiCad или EasyEDA, и применяйте ключевые методы маршрутизации, такие как правильная ширина трасс при определении размеров и маршрутизации трасс, чтобы обеспечить надежную работу платы. Чтобы сделать дизайн печатной платы реальностью, вы можете выбрать различные методы изготовления, такие как фрезерный станок для прототипирования и самодельных печатных плат или стандартные для промышленности фотолитография и травление. Овладение программным обеспечением и технологиями изготовления печатных плат является ключом к созданию эффективных и надежных электронных конструкций.
YONGVE является профессионалом в изготовлении высокоточных печатных плат с использованием передовых технологий, обеспечивая превосходное качество и надежность для ваших проектов, начиная с прототипов. Добро пожаловать к нам, если вам нужно профессиональное производство печатных плат. Мы всегда готовы помочь вам воплотить ваш дизайн в жизнь.
