El diseño de PCB es un paso clave en la fabricación de placas de circuito impreso. Un diseño de PCB adecuado permite controlar los costes de producción y garantizar una alta fiabilidad. Por el contrario, un diseño de PCB inadecuado no garantiza la viabilidad de fabricación, limitando su funcionalidad o incluso causando diversos problemas, como fallos en los circuitos, que aumentan el coste de fabricación y retrasan el tiempo de producción. Hoy en día, los requisitos para los dispositivos electrónicos son cada vez más exigentes, y las PCB utilizadas son cada vez más complejas y compactas. Una PCB pequeña debe cumplir múltiples funciones, lo que sin duda plantea mayores retos al diseño de PCB. Existen diversos aspectos a considerar en el diseño de PCB. En este artículo, explicamos el proceso de diseño de PCB, enumeramos los aspectos más críticos a considerar durante el diseño y mencionamos algunos problemas comunes que deben evitarse. Continúe leyendo.
¿Cuáles son los pasos para el diseño de la disposición de PCB?
La creación de una placa de circuito impreso (PCB) funcional requiere una planificación y ejecución minuciosas en varias fases. Es un esfuerzo colaborativo entre ingenieros eléctricos, ingenieros mecánicos, diseñadores de PCB y fabricantes. A continuación, se presenta un análisis más detallado del proceso de diseño de PCB de principio a fin:
- Desarrollar el diagrama esquemático.
El esquema captura conceptualmente el circuito electrónico, mapeándolo Componentes de PCB Como resistencias, condensadores, circuitos integrados y sus interconexiones, sin importar la disposición física. El software de captura de esquemas se utiliza para digitalizar el esquema para el diseño de PCB.
- Seleccione la acumulación del tablero.
Esto se refiere a la estratificación y composición de la propia PCB. Factores como el número de capas, los materiales dieléctricos, el espesor del cobre y el ancho de la pista influyen en parámetros como la impedancia, que afecta la integridad de la señal. El apilado debe ser compatible con las necesidades de rendimiento del circuito.
- Describir las reglas de diseño y los requisitos de fabricación.
Fabricación de PCB tiene estándares estrictos establecidos por organizaciones como IPCEstas incluyen el espaciado mínimo de las pistas, el tamaño de los orificios, la superposición de la máscara y más. Contar con un socio de PCB experto en estas especificaciones ayuda a evitar errores o placas defectuosas.
- Organizar componentes y huellas.
Con el esquema como guía, el diseño de la PCB comienza colocando las huellas de los componentes y asignando designadores de referencia. Las pautas de colocación ayudan a minimizar el ruido y las interferencias eléctricas. Las hojas de datos de los componentes proporcionan los detalles necesarios para su posicionamiento y orientación.
- Incluye orificios de perforación para vías y pasadores.
Las vías proporcionan interconexiones verticales entre capas. Muchos circuitos flexibles de doble cara requieren orificios pasantes metalizados. Se especifican las dimensiones y ubicaciones de los orificios.
- Conecte trazas para conductores.
Las trazas son las líneas de cobre que forman las vías conductoras entre los diferentes componentes según el diseño esquemático. Las herramientas de enrutamiento automático facilitan este proceso, pero a menudo se requiere el enrutamiento manual.
- Integrar puntos de prueba, etiquetas y marcados.
Los puntos de prueba facilitan las pruebas y la resolución de problemas. Se añaden identificadores, marcas de polaridad, números de versión y otra información textual, generalmente mediante serigrafía o grabado.
- Verificar reglas de diseño y generar archivos de fabricación.
El diseño de la placa completa se somete a las comprobaciones finales para detectar cualquier incumplimiento de las normas de diseño. A continuación, se generan los archivos de fabricación y ensamblaje, que contienen todos los datos necesarios para la fabricación de la PCB.
Con el diseño completamente definido, la PCB avanza a la fase de fabricación, donde el plano electrónico se transforma en una placa física lista para su instalación con componentes. Todo el proceso requiere una estrecha colaboración entre diversas disciplinas.
Consideraciones clave sobre el diseño de PCB
El tamaño y la forma del tablero desnudo
Lo primero que se debe considerar al diseñar una PCB es el tamaño, la forma y el número de capas de la placa base. El tamaño de la placa base suele estar determinado por el tamaño del producto electrónico final, y el tamaño del área determina si se pueden colocar todos los componentes electrónicos necesarios. Si no hay suficiente espacio, se puede considerar el uso de una placa multicapa o... diseño IDHPor lo tanto, es crucial estimar el tamaño de la placa antes de comenzar el diseño. El segundo factor es la forma de la PCB. En la mayoría de los casos, son rectangulares, pero también hay productos que requieren el uso de PCB de forma irregular, lo que también influye considerablemente en la ubicación de los componentes. El último factor es el número de capas de la PCB. Por un lado, PCB multicapa puede permitirnos realizar diseños más complejos y aportar funciones más ricas, pero añadir una capa más incrementará el coste de producción, por lo que debe determinarse en fase temprana del diseño. capas específicas.
Procesos de manufactura
El proceso de fabricación de la PCB es otro factor importante a considerar. Los distintos métodos de fabricación conllevan distintas limitaciones de diseño, incluido el método de ensamblaje de la PCB, que también debe tenerse en cuenta. Diferentes tecnologías de ensamblaje, como SMT y THT Requerirá que diseñe la PCB de diferentes maneras. Lo más importante es confirmar con el fabricante que es capaz de producir la PCB que necesita y que cuenta con las habilidades y la experiencia necesarias para implementar su diseño.
Materiales y componentes
Durante el proceso de diseño, es necesario considerar los materiales utilizados y si los componentes aún se encuentran disponibles en el mercado. Algunas piezas son difíciles de encontrar y requieren mucho tiempo y dinero. Se recomienda utilizar componentes comunes para su reemplazo. Por lo tanto, el diseñador de PCB debe tener experiencia y conocimiento completo de la industria del ensamblaje de PCB. MOKO cuenta con un equipo profesional de diseño de PCB y adquisición de componentes. Nuestro conocimiento profesional y una completa cadena de suministro nos permiten seleccionar los materiales y componentes más adecuados para los proyectos de nuestros clientes y ofrecer el diseño de PCB más confiable, dentro de su presupuesto. Además, puede consultar nuestro otro blog para obtener más información sobre los materiales de PCB: https://www.mokotechnology.com/pcb-material/
Colocación de componentes
El diseño de PCB debe considerar el orden de colocación de los componentes. Organizar correctamente la ubicación de los componentes puede reducir los pasos de ensamblaje, mejorar la eficiencia y reducir los costos. Nuestro orden de colocación recomendado es: conectores, circuitos de potencia, circuitos de precisión, circuitos críticos y, por último, el resto de los componentes. Además, debemos tener en cuenta que una disipación excesiva de calor de la PCB puede reducir el rendimiento. Al diseñar la PCB, considere qué componentes disiparán más calor, mantenga los componentes críticos alejados de los que se calientan mucho y considere agregar disipadores de calor y ventiladores para reducir la temperatura de los componentes. Si hay varios componentes que generan calor, estos deben distribuirse en diferentes ubicaciones, no pueden concentrarse en una sola. Por otro lado, también debe considerarse la dirección de colocación de los componentes. Generalmente, se recomienda colocar componentes similares en la misma dirección, lo que mejora la eficiencia de la soldadura y reduce los errores. Cabe destacar que las piezas no deben colocarse en el lado de soldadura de la PCB, sino detrás de las piezas de orificio pasante chapadas.
Planos de potencia y tierra
Los planos de alimentación y tierra deben mantenerse siempre dentro de la placa, centrados y simétricos, lo cual es una guía básica para el diseño de PCB. Este diseño evita que la placa se doble y desplace los componentes de su posición original. Una ubicación adecuada de las tomas de tierra de alimentación y control puede reducir la interferencia de alta tensión en el circuito. Es necesario separar los planos de tierra de cada etapa de potencia lo máximo posible y, si es inevitable, al menos asegurar que estén ubicados al final de la ruta de alimentación.
Problemas de integridad de la señal y RF
La calidad del diseño de la PCB también determina la integridad de la señal de la placa de circuito impreso y su exposición a interferencias electromagnéticas y otros problemas. Para evitar problemas de señal, se recomienda evitar la instalación de pistas paralelas, ya que las pistas paralelas presentan mayor diafonía y causan diversos problemas. Si es necesario cruzar las pistas, deben cruzarse en ángulo recto, lo que reduce la capacitancia y la inductancia mutua entre las líneas. Asimismo, si no se requieren componentes con mayor generación electromagnética, se recomienda utilizar componentes semiconductores con baja radiación electromagnética, lo que también contribuye a la integridad de la señal.
Errores comunes a evitar en el diseño de diseño de PCB
Ignorar la cooperación con los fabricantes
Es un error común que muchos ingenieros crean que basta con entregar los archivos de diseño al fabricante antes de comenzar la fabricación. De hecho, es mejor compartirlos con el fabricante durante el diseño inicial del diseño de la PCB. Ellos revisarán el diseño de la PCB con su amplia experiencia en fabricación y detectarán problemas que usted no pueda detectar, para garantizar la viabilidad del diseño.
Demasiado cerca del borde
Los componentes no pueden estar demasiado cerca del borde de la placa de circuito y deben mantenerse a una distancia adecuada; de lo contrario, corren el riesgo de romperse. Los fabricantes experimentados suelen detectar este problema al obtener los archivos de diseño y solicitar a los ingenieros que realicen modificaciones, como trazar una ruta alrededor del borde para solucionar el problema oculto.
Ignorar la verificación del diseño de la disposición de PCB
Si completar el diseño de la PCB requiere mucho tiempo y energía, y no puede esperar a entrar en el proceso de producción, se equivoca. No debe ignorar la verificación del diseño de la PCB; de lo contrario, traerá grandes problemas. Imagine esperar hasta que la producción de la PCB ya haya comenzado para detectar el problema; esto supondrá una pérdida de tiempo considerable y mayores pérdidas económicas. Por lo tanto, es necesario verificar el diseño varias veces para garantizar que no haya errores antes de que pueda entrar en producción. Sugerimos realizar... Comprobación de las normas eléctricas (ERC) y Design Rule Checking, estos dos sistemas pueden ayudarnos a verificar si los diseños cumplen con los requisitos de fabricación comunes, los requisitos eléctricos de alta velocidad y más, e identificar posibles problemas de diseño de manera temprana y corregirlos rápidamente.
Complica el diseño de PCB
Algunos diseños complejos deben evitarse en la medida de lo posible, a menos que sean esenciales; de lo contrario, su fabricación requerirá más tiempo y costos. Por ejemplo, las piezas de tamaño insuficiente complican la producción. Si la placa tiene suficiente espacio para alojar componentes más grandes, se deben seleccionar componentes de mayor tamaño, lo cual se ajusta mejor a la viabilidad de fabricación del producto. En resumen, es mucho mejor dedicar más tiempo a la etapa de diseño para simplificar la disposición y cumplir con los requisitos funcionales, lo que contribuirá a mejorar la velocidad y la calidad de la producción.
Forme un equipo con un proveedor de PCB llave en mano
En definitiva, diseñar la disposición de PCB no es tarea fácil. Si no tienes experiencia, quizás puedas solicitar ayuda a un proveedor de PCB llave en mano. Además de la fabricación, también se especializan en diseño e ingeniería de PCB.
MOKO Technology ofrece soluciones integrales de PCB, desde el diseño hasta la producción, el ensamblaje y las pruebas. Lo tenemos cubierto. Contamos con un equipo de ingenieros profesionales con más de diez años de experiencia en la industria de PCB, diseñando y produciendo PCB para clientes de diversas industrias. Si no está seguro de si su diseño de PCB es sólido, por favor... contáctanosNuestros expertos evaluarán su diseño y le harán sugerencias factibles. También puede subcontratarnos el servicio de diseño de PCB y convertiremos su idea en un producto en el menor tiempo posible.
