Non c’è dubbio che la creazione schematica e PCB layout sono aspetti fondamentali dell’ingegneria elettrica ed è logico che risorse come articoli tecnici, note applicative e libri di testo siano spesso concentrate in queste parti del processo di progettazione. Tuttavia, non dobbiamo dimenticare che se non sai come convertire il file di progettazione completato in un circuito assemblato, lo schema e il layout non sono molto utili. Anche se hai un po’ di familiarità con l’ordinazione e l’assemblaggio di PCB, potresti non sapere che alcune opzioni possono aiutarti a ottenere risultati sufficienti a un costo inferiore.

Non parlerò della produzione fai-da-te di PCB e onestamente non posso raccomandare questo metodo. Al giorno d’oggi, la produzione di PCB professionale è molto economica e conveniente e, nel complesso, il risultato è molto superiore.

Sono stato impegnato per molto tempo nella progettazione di PCB indipendenti e a basso volume e gradualmente ho acquisito abbastanza informazioni pertinenti per scrivere un articolo abbastanza completo sull’argomento. Tuttavia, sono solo una persona e di certo non so tutto, quindi non esitare ad estendere il mio lavoro attraverso la sezione commenti alla fine di questo articolo. Grazie per il tuo contributo.

Schema di base

Lo schema è composto principalmente da componenti e fili collegati in modo da produrre il comportamento elettrico desiderato. I fili diventeranno tracce o verseranno rame.

Questi componenti includono impronte (modelli del terreno), che sono insiemi di fori passanti e/o piazzole di montaggio superficiale che corrispondono alla geometria del terminale della parte fisica. Le impronte possono anche contenere linee, forme e testo. Queste linee, forme e testo sono indicate collettivamente come serigrafia. Questi vengono visualizzati sul PCB come elementi puramente visivi. Non conducono elettricità e non influiranno sulla funzione del circuito.

La figura seguente fornisce esempi di componenti schematici e impronte PCB corrispondenti (le linee blu indicano i pad di impronta a cui è collegato ciascun pin del componente).

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Converti schema in layout PCB

Lo schema completo viene convertito dal software CAD in un layout PCB composto da pacchetti di componenti e linee; questo termine piuttosto sgradevole si riferisce a collegamenti elettrici che non sono ancora stati convertiti in collegamenti fisici.

Il progettista prima dispone i componenti, quindi usa le linee come guida per creare tracce, colate di rame e via. Un foro passante è un piccolo foro passante che ha connessioni elettriche a diversi strati PCB (o più strati). Ad esempio, una via termica può essere collegata allo strato di terra interno e un filo di rame di terra verrà versato nella parte inferiore della scheda).

Verifica: identificare i problemi nel layout del PCB

L’ultimo passaggio prima dell’inizio della fase di fabbricazione è chiamato verifica. L’idea generale qui è che gli strumenti CAD cercheranno di trovare errori di layout prima che influiscano negativamente sulla funzione della scheda o interferiscano con il processo di produzione.

Esistono generalmente tre tipi di autenticazione (sebbene possano essercene più tipi):

Connettività elettrica: questo assicura che tutte le parti della rete siano collegate attraverso una sorta di struttura conduttiva.

Coerenza tra schema e layout: questo è evidente. Presumo che diversi strumenti CAD abbiano modi diversi per ottenere questa forma di verifica.

DRC (Design Rule Check): questo è particolarmente rilevante per l’argomento della produzione di PCB, perché le regole di progettazione sono restrizioni che devi imporre al tuo layout per garantire una produzione di successo. Le regole di progettazione comuni includono la spaziatura minima della traccia, la larghezza minima della traccia e il diametro minimo della punta. Quando si dispone il circuito, è facile violare le regole di progettazione, soprattutto quando si ha fretta. Pertanto, assicurati di utilizzare la funzione DRC dello strumento CAD. La figura seguente mostra le regole di progettazione che ho utilizzato per la scheda di controllo del robot C-BISCUIT.

Le funzioni PCB sono elencate orizzontalmente e verticalmente. Il valore all’intersezione delle righe e delle colonne corrispondenti alle due caratteristiche indica la distanza minima (in mil) tra le due caratteristiche. Ad esempio, se guardi la riga corrispondente a “Board” e poi vai alla colonna corrispondente a “Pad”, scoprirai che la distanza minima tra il pad e il bordo della scheda è di 11 mil.