No início do novo design, a maior parte do tempo foi gasto no design do circuito e seleção de componentes, e o PCB layout e fase de fiação muitas vezes não eram considerados de forma abrangente devido à falta de experiência. A falta de dedicação de tempo e esforço suficientes ao layout da PCB e à fase de roteamento do projeto pode resultar em problemas na fase de fabricação ou defeitos funcionais quando o projeto é transferido do domínio digital para a realidade física. Então, qual é a chave para projetar uma placa de circuito que seja autêntica no papel e na forma física? Vamos explorar as cinco principais diretrizes de design de PCB para saber ao projetar uma PCB funcional e fabricável.

1 – Ajuste o layout do seu componente

A fase de colocação de componentes do processo de layout de PCB é uma ciência e uma arte, exigindo consideração estratégica dos componentes primários disponíveis na placa. Embora esse processo possa ser desafiador, a maneira como você posiciona os componentes eletrônicos determinará como é fácil fabricar sua placa e como ela atende aos requisitos do projeto original.

Embora exista uma ordem geral geral para a colocação de componentes, como colocação sequencial de conectores, componentes de montagem de PCB, circuitos de alimentação, circuitos de precisão, circuitos críticos, etc., também existem algumas orientações específicas para manter em mente, incluindo:

Orientação – garantir que componentes semelhantes sejam posicionados na mesma direção ajudará a obter um processo de soldagem eficiente e sem erros.

Colocação – evite colocar componentes menores atrás de componentes maiores, onde eles podem ser afetados pela soldagem de componentes maiores.

Organização – Recomenda-se que todos os componentes de montagem em superfície (SMT) sejam colocados no mesmo lado da placa e todos os componentes do orifício de passagem (TH) sejam colocados na parte superior da placa para minimizar as etapas de montagem.

Uma diretriz final de design de PCB – ao usar componentes de tecnologia mista (componentes de orifício e montagem em superfície), o fabricante pode exigir processos adicionais para montar a placa, o que aumentará seu custo geral.

Boa orientação do componente do chip (esquerda) e orientação ruim do componente do chip (direita)

Boa colocação de componente (esquerda) e má colocação de componente (direita)

No. 2 – Colocação adequada de energia, aterramento e fiação de sinal

Depois de colocar os componentes, você pode colocar a fonte de alimentação, o aterramento e a fiação de sinal para garantir que seu sinal tenha um caminho limpo e sem problemas. Nesta fase do processo de layout, mantenha as seguintes diretrizes em mente:

Localize a fonte de alimentação e as camadas do plano de aterramento

É sempre recomendável que as camadas da fonte de alimentação e do plano de aterramento sejam colocadas dentro da placa, sendo simétricas e centralizadas. Isso ajuda a evitar que a placa de circuito dobre, o que também é importante se os componentes estiverem posicionados corretamente. Para alimentar o IC, é recomendado usar um canal comum para cada fonte de alimentação, garantir uma largura de fiação estável e firme e evitar conexões de alimentação em cadeia de dispositivo a dispositivo.

Os cabos de sinal são conectados por meio de cabos

Em seguida, conecte a linha de sinal de acordo com o desenho no diagrama esquemático. Recomenda-se sempre seguir o caminho mais curto possível e o caminho direto entre os componentes. Se seus componentes precisarem ser posicionados horizontalmente sem polarização, é recomendado que você basicamente conecte os componentes da placa horizontalmente onde eles saem do fio e então os conecte verticalmente após saírem do fio. Isso manterá o componente na posição horizontal enquanto a solda migra durante a soldagem. Conforme mostrado na metade superior da figura abaixo. A fiação de sinal mostrada na parte inferior da figura pode causar deflexão do componente à medida que a solda flui durante a soldagem.

Fiação recomendada (as setas indicam a direção do fluxo de solda)

Fiação não recomendada (as setas indicam a direção do fluxo de solda)

Defina a largura da rede

Seu projeto pode exigir diferentes redes que transportarão várias correntes, o que determinará a largura de rede necessária. Considerando este requisito básico, é recomendado fornecer larguras de 0.010 “(10mil) para sinais analógicos e digitais de baixa corrente. Quando a corrente da linha excede 0.3 amperes, ela deve ser ampliada. Aqui está uma calculadora de largura de linha gratuita para facilitar o processo de conversão.

Numero tres. – Quarentena efetiva

Você provavelmente já experimentou como grandes picos de tensão e corrente nos circuitos da fonte de alimentação podem interferir nos circuitos de controle de corrente de baixa tensão. Para minimizar esses problemas de interferência, siga as seguintes diretrizes:

Isolamento – Certifique-se de que cada fonte de alimentação seja mantida separada da fonte de alimentação e da fonte de controle. Se você precisar conectá-los juntos no PCB, certifique-se de que esteja o mais próximo possível do final do caminho de alimentação.

Layout – se você colocou um plano de aterramento na camada intermediária, certifique-se de colocar um caminho de pequena impedância para reduzir o risco de qualquer interferência do circuito de alimentação e ajudar a proteger seu sinal de controle. As mesmas diretrizes podem ser seguidas para manter seu digital e analógico separados.

Acoplamento – para reduzir o acoplamento capacitivo devido à colocação de grandes planos de aterramento e fiação acima e abaixo deles, tente simular o aterramento cruzado apenas por meio de linhas de sinal analógico.

Exemplos de isolamento de componente (digital e analógico)

No.4 – Resolva o problema de calor

Você já teve degradação do desempenho do circuito ou até mesmo danos na placa de circuito devido a problemas de aquecimento? Como não há consideração sobre a dissipação de calor, muitos projetistas têm enfrentado muitos problemas. Aqui estão algumas diretrizes a serem lembradas para ajudar a resolver os problemas de dissipação de calor:

Identifique os componentes problemáticos

O primeiro passo é começar a pensar sobre quais componentes dissiparão mais calor da placa. Isso pode ser feito primeiro encontrando o nível de “resistência térmica” na folha de dados do componente e, em seguida, seguindo as orientações sugeridas para transferir o calor gerado. Claro, você pode adicionar radiadores e ventiladores para manter os componentes resfriados e lembre-se de manter os componentes críticos longe de qualquer fonte de calor.

Adicione almofadas de ar quente

A adição de almofadas de ar quente é muito útil para placas de circuito fabricáveis, elas são essenciais para componentes com alto teor de cobre e aplicações de solda por onda em placas de circuito multicamadas. Devido à dificuldade de manter a temperatura do processo, é sempre recomendável usar almofadas de ar quente nos componentes do orifício de passagem para tornar o processo de soldagem o mais simples possível, diminuindo a taxa de dissipação de calor nos pinos dos componentes.

Como regra geral, sempre conecte qualquer orifício de passagem ou orifício de passagem conectado ao solo ou avião de força usando uma almofada de ar quente. Além das almofadas de ar quente, você também pode adicionar gotas de lágrima no local da linha de conexão da almofada para fornecer suporte adicional de folha de cobre / metal. Isso ajudará a reduzir o estresse mecânico e térmico.

Conexão típica de almofada de ar quente

Ciência da almofada de ar quente:

Muitos engenheiros encarregados do processo ou SMT em uma fábrica frequentemente encontram energia elétrica espontânea, como defeitos na placa elétrica, como esvaziamento espontâneo, desumedecimento ou umedecimento a frio. Não importa como alterar as condições do processo ou a temperatura do forno de soldagem por refluxo, como ajustar, há uma certa proporção de estanho que não pode ser soldada. Que diabos está acontecendo aqui?

Além do problema de oxidação de componentes e placas de circuito, investigue seu retorno após uma grande parte do defeito de soldagem existente realmente vir do design da fiação (layout) da placa de circuito que está faltando, e um dos mais comuns está nos componentes de um certos pés de soldagem conectados à folha de cobre de grande área, esses componentes após refluxo de pés de soldagem de soldagem de soldagem, Alguns componentes soldados à mão também podem causar problemas de solda falsa ou revestimento devido a situações semelhantes, e alguns até deixam de soldar os componentes por causa do aquecimento muito longo.

O PCB geral no projeto do circuito geralmente precisa colocar uma grande área de folha de cobre como fonte de alimentação (Vcc, Vdd ou Vss) e aterramento (GND, aterramento). Essas grandes áreas de folha de cobre são normalmente conectadas diretamente a alguns circuitos de controle (ICS) e pinos de componentes eletrônicos.

Infelizmente, se quisermos aquecer essas grandes áreas de folha de cobre até a temperatura do estanho derretido, geralmente leva mais tempo do que almofadas individuais (o aquecimento é mais lento) e a dissipação de calor é mais rápida. Quando uma extremidade de uma fiação de folha de cobre tão grande é conectada a componentes pequenos, como pequena resistência e pequena capacitância, e a outra extremidade não, é fácil ter problemas de soldagem por causa da inconsistência do estanho de fusão e do tempo de solidificação; Se a curva de temperatura da soldagem por refluxo não estiver bem ajustada e o tempo de pré-aquecimento for insuficiente, os pés de solda desses componentes conectados em uma grande folha de cobre são fáceis de causar o problema da soldagem virtual porque não podem atingir a temperatura de estanho de derretimento.

Durante a soldagem manual, as juntas de solda dos componentes conectados a grandes folhas de cobre se dissiparão muito rapidamente para serem concluídas dentro do tempo necessário. Os defeitos mais comuns são a solda e a solda virtual, onde a solda é soldada apenas ao pino do componente e não conectada à almofada da placa de circuito. Pela aparência, toda a junta de solda formará uma bola; Além disso, o operador deve soldar os pés de soldagem na placa de circuito e aumentar constantemente a temperatura do ferro de soldar, ou aquecer por muito tempo, de modo que os componentes excedam a temperatura de resistência ao calor e se danifiquem sem saber. Conforme mostrado na figura abaixo.

Como sabemos o ponto do problema, podemos resolvê-lo. Geralmente, exigimos o chamado design de almofada de alívio térmico para resolver o problema de soldagem causado pelos pés de soldagem de grandes elementos de conexão de folha de cobre. Conforme mostrado na figura abaixo, a fiação à esquerda não usa almofada de ar quente, enquanto a fiação da direita adotou a conexão de almofada de ar quente. Pode-se ver que existem apenas algumas pequenas linhas na área de contato entre a almofada e a grande folha de cobre, o que pode limitar muito a perda de temperatura na almofada e obter um melhor efeito de soldagem.

No. 5 – Verifique o seu trabalho

É fácil se sentir sobrecarregado no final de um projeto de design quando você está bufando e bufando todas as peças juntas. Portanto, a verificação dupla ou tripla de seu esforço de design neste estágio pode significar a diferença entre o sucesso e o fracasso da fabricação.

Para ajudar a concluir o processo de controle de qualidade, sempre recomendamos que você comece com uma verificação elétrica de Regras (ERC) e uma verificação de Regras de projeto (DRC) para verificar se seu projeto atende totalmente a todas as regras e restrições. Com ambos os sistemas, você pode verificar facilmente as larguras de folga, larguras de linha, configurações de fabricação comuns, requisitos de alta velocidade e curtos-circuitos.

Quando o ERC e o DRC produzem resultados sem erros, é recomendável que você verifique a fiação de cada sinal, do esquemático ao PCB, uma linha de sinal por vez para ter certeza de que não está faltando nenhuma informação. Além disso, use os recursos de sondagem e mascaramento de sua ferramenta de projeto para garantir que o material do layout de sua PCB corresponda ao seu esquema.