La progettazione del circuito stampato si basa sullo schema elettrico e implementa le funzioni richieste dal progettista. La progettazione del circuito stampato, nota anche come progettazione del layout, deve tenere conto di una varietà di fattori, come la disposizione delle connessioni esterne, la disposizione dei componenti elettronici interni, la disposizione dei cablaggi metallici e dei fori di via, la protezione elettromagnetica e così via. Progettazione layout PCB Un PCB mal progettato può far risparmiare sui costi di produzione e migliorare le prestazioni dei PCB, mentre un PCB mal progettato può limitarne la funzionalità e persino causarne il guasto. Pertanto, è fondamentale assicurarsi che i PCB siano ben progettati. Qui spiegheremo i passaggi chiave del processo di progettazione e alcuni fattori da considerare prima di iniziare.
PCB design Processo
- Progettazione concettuale
Il primo passo è determinare lo scopo della progettazione del PCB, ovvero la progettazione concettuale della scheda. In questa fase, dobbiamo definire le funzioni del PCB, le sue caratteristiche, le interconnessioni con altri circuiti, le dimensioni approssimative, la sua collocazione nel prodotto finale e considerare l'ambiente operativo, inclusi temperatura, umidità e così via.
- Disegna lo schema del circuito
Una volta definito il concept design finale, passeremo alla fase successiva: disegnare lo schema elettrico. Lo schema include tutte le informazioni necessarie per il corretto funzionamento dei componenti elettrici del circuito stampato, inclusi nomi, valori, potenze e così via. Allo stesso tempo, è necessario creare anche la distinta base (BOM), che include informazioni molto dettagliate come codice componente, designazione di riferimento, descrizione, quantità, confezione, ecc.; si raccomanda di mantenere questi due documenti aggiornati ogni volta che si apportano modifiche al progetto del PCB.
- Creare un diagramma a blocchi a livello di scheda
Nella terza fase, dobbiamo creare un diagramma a blocchi a livello di scheda, ovvero un disegno che descrive le dimensioni finali precise dei circuiti stampati. Ogni area del diagramma deve essere chiaramente contrassegnata come blocchi, componenti e vincoli.
- Determinare il posizionamento dei componenti
In questa fase, decideremo dove posizionare ciascun componente sulla scheda. Durante questo processo, potreste dover affrontare diverse fasi di lavorazione prima di prendere la decisione finale, il che è abbastanza normale. Dobbiamo infatti assicurarci che ogni componente sia posizionato esattamente nella posizione corretta per massimizzare la qualità e le prestazioni del PCB.
- Stabilire il routing del circuito
Dopo aver confermato la posizione di ciascun componente, dobbiamo ora stabilire il routing del circuito per determinare il routing e la priorità di routing del circuito.
- Collaudo
Nell'ultimo passaggio, dobbiamo eseguire una serie di test per assicurarci che il progetto soddisfi tutte le nostre esigenze. Se il progetto viene testato correttamente, possiamo passare al processo di produzione; in caso contrario, dobbiamo apportare modifiche in base al progetto PCB originale.
Considerazioni sulla progettazione PCB
Restrizioni del consiglio
Durante la progettazione di un circuito stampato, è necessario considerare i vincoli della scheda, tra cui dimensioni e forma. Innanzitutto, è necessario verificare che il circuito disponga di spazio sufficiente. Le dimensioni di un circuito stampato sono influenzate da diversi fattori, come le dimensioni e la funzionalità del prodotto finale. Con l'avanzamento della tecnologia e l'evoluzione della domanda dei consumatori, i prodotti elettronici stanno diventando più piccoli e versatili, il che influisce notevolmente anche sulla progettazione del PCB. Pertanto, è fondamentale stimare le dimensioni del PCB prima di iniziare la progettazione. Se lo spazio non è sufficiente, potrebbe essere necessario utilizzare un design multistrato o ad alta densità di interconnessione (HDI) per ottenere la funzionalità desiderata. Per quanto riguarda la forma, generalmente si progetta il PCB in un rettangolo, ma per alcuni prodotti con forme irregolari, il PCB utilizzato deve essere progettato anche in una forma speciale, sebbene ciò ne aumenti i costi. Nel frattempo, è necessario considerare il numero di strati nelle prime fasi della progettazione del PCB. Progettare un PCB con più strati aumenta i costi, ma consente di progettare un PCB con funzionalità più avanzate.
Processo di produzione
Prima di iniziare la progettazione del PCB, è necessario considerare il processo di fabbricazione del circuito stampato, poiché processi diversi presentano limitazioni e vincoli diversi. Sono necessari fori di riferimento che funzionino con il processo di fabbricazione sulla scheda e dovremmo progettare con i componenti lontani dai fori del PCB. D'altra parte, è necessario considerare le materie prime per la realizzazione del PCB e il metodo di assemblaggio; ad esempio, in alcuni casi è necessario utilizzare contemporaneamente componenti a foro passante e a montaggio superficiale. Inoltre, è fondamentale comunicare con il produttore per assicurarsi che sia in grado di produrre il tipo di scheda richiesto.
Considerazioni sui componenti e sui materiali
Prima di iniziare la progettazione del PCB, è necessario definire i materiali e i componenti utilizzati per la scheda. Il design può variare a seconda dei diversi materiali e componenti, e scegliere quelli più adatti richiede del tempo. Innanzitutto, è necessario verificarne la disponibilità, poiché alcuni materiali e componenti sono difficili da reperire sul mercato. Nel frattempo, è necessario assicurarsi che i prodotti desiderati siano reperibili entro il budget disponibile. Infine, è necessario assicurarsi che i progetti sfruttino al massimo i punti di forza di questi materiali e componenti.
Ordine di posizionamento dei componenti
Si riferisce al processo che riguarda l'ordine in cui posizioniamo i componenti sulla scheda. Consigliamo di aggiungere prima connettori e circuiti di alimentazione, seguiti da circuiti di precisione, circuiti critici e infine altri elementi. Durante il processo, dobbiamo considerare le capacità di routing e generazione, la suscettibilità al rumore, la priorità di routing e i livelli di potenza. Se posizioniamo i componenti nell'ordine errato, potrebbero verificarsi conflitti tra percorsi circuitali o componenti, e dovremo tornare alla fase di progettazione.
Posizione del posizionamento
Il posizionamento dei componenti influisce sulle prestazioni del PCB e talvolta può determinare il successo o il fallimento del prodotto finale. Per ottenere i risultati desiderati, consigliamo di non posizionare i componenti troppo vicini, poiché ciò potrebbe avere numerosi effetti negativi. In primo luogo, ostacola l'automazione del posizionamento dei componenti, rallentando i test. La macchina o l'ingegnere devono prestare particolare attenzione durante il posizionamento e il test della scheda se i componenti sono posizionati troppo vicini. In secondo luogo, si perderebbe anche più tempo nella fase di produzione, poiché gli ingegneri devono operare lentamente e con attenzione. Si consiglia di lasciare almeno 100 mil di spazio tra il componente e il bordo del PCB.
Orientamento e organizzazione
Quando progettiamo il PCB, dovremmo fare attenzione che tutti i componenti elettronici sulla scheda del circuito siano orientati nella stessa direzione, il che può aiutare a migliorare l'efficienza di produzione e assemblaggio eliminando qualsiasi confusione, soprattutto nel processo di saldatura.
Come ridurre i rischi nella progettazione di PCB
Se riusciamo a prevedere il possibile rischio, la progettazione di circuiti stampati avrà più successo. Il punto chiave per raggiungere l'obiettivo è l'integrità del segnale nella progettazione del PCB. Scopriamo insieme i contenuti rilevanti.
Per la progettazione di sistemi elettronici, i fornitori di chip hanno ultimato la produzione di numerose soluzioni di prodotto, tra cui il tipo di chip da utilizzare, le modalità di realizzazione dei circuiti esterni e così via. Gli ingegneri hardware spesso non hanno bisogno di considerare il principio di funzionamento del circuito, ma devono solo realizzare autonomamente i circuiti stampati. Tuttavia, si verificano problemi durante la progettazione dei PCB, come ad esempio instabilità del progetto o malfunzionamenti delle schede di assemblaggio dei circuiti stampati. Per alcune grandi aziende, molti produttori di chip forniscono supporto tecnico per la progettazione dei PCB. Tuttavia, per alcune piccole e medie imprese è difficile ottenere questo supporto, poiché potrebbero dover realizzare un prototipo di circuito stampato a lungo o impiegare molto tempo per il debug. In realtà, tutto questo può essere evitato se si comprendono i metodi di progettazione dei sistemi. Di seguito sono riportate tre competenze per ridurre i rischi nella progettazione dei PCB:
- Innanzitutto, dobbiamo considerare i problemi di integrità del segnale nella fase di pianificazione del layout. Procediamo in questo modo: il segnale viene ricevuto correttamente da un PCB all'altro? Dobbiamo valutarlo in anticipo. Non è difficile, basta avere un minimo di conoscenza dell'integrità del segnale e la consapevolezza del semplice funzionamento del software.
- In secondo luogo, durante il processo di progettazione del PCB, si utilizza il software di simulazione per valutare l'allineamento specifico e verificare se la qualità del segnale soddisfa i requisiti o meno. Il processo di simulazione non è così complesso, la chiave è comprendere il principio di integrità del segnale e utilizzarlo come guida.
- In terzo luogo, è fondamentale ottimizzare il controllo dei rischi nella progettazione di PCB. Esistono molti problemi che non possono essere risolti con un software di simulazione e che devono essere gestiti dal progettista. Se si padroneggiano correttamente i principi di progettazione dei PCB, si contribuirà a ridurre la possibilità di guasti e ad evitare di dover modificare le schede, risparmiando tempo e denaro. Inoltre, il debugging risulta relativamente semplice.
Routing PProgettazione CB mediante l'utilizzo CAD
Utilizzando advanced progettazione assistita da computer (CAD) I sistemi software aiutano i progettisti di PCB a evitare molti problemi di layout e a creare PCB migliori. Di seguito sono elencati alcuni vantaggi che il CAD può offrire:
Processi di progettazione semi-automatici: i programmi CAD ci permettono di progettare la scheda trascinando e rilasciando i componenti dove necessario. Alcuni sistemi CAD possono persino aiutarci a creare le tracce, che ci permettono anche di spostare, aggiungere o rimuovere componenti o di reindirizzarli secondo necessità. In una parola, utilizzando i sistemi CAD, possiamo progettare il PCB con elevata efficienza e precisione.
Validazione del progetto: un sistema CAD può essere utilizzato per verificare la validità del progetto del PCB testandone tolleranze, compatibilità, posizionamento dei componenti e così via. Alcuni sistemi possono persino individuare errori in tempo reale, contribuendo a minimizzare ed eliminare gli impatti negativi prima di passare alla fase di produzione.
Generazione di file: i sistemi CAD possono aiutarci a generare file Gerber e altri formati di file necessari per la produzione. Questi file generati dal software CAD sono caratterizzati da elevata precisione.
Creazione di regole e modelli: possiamo creare e memorizzare set di regole personalizzati utilizzando programmi CAD e condividerli con i progettisti per migliorare le funzionalità del software. Inoltre, possiamo creare modelli che offrono grande praticità per i futuri progetti di PCB.
Progettare un buon PCB richiede molta competenza ed esperienza, il che non è un'impresa da poco. Pertanto, se non si possiede esperienza nella progettazione di PCB, è meglio rivolgersi a un professionista, e MOKO è la scelta migliore. Presso MOKO Technology, il team di progettazione PCB, con circa 16 anni di esperienza, è altamente qualificato nella progettazione di PCB. I nostri progettisti utilizzano sistemi CAD per progettare in modo efficiente e preciso PCB di ogni tipo, da quelli semplici a quelli complessi. Inoltre, offriamo servizi completi, dalla progettazione alla produzione e all'assemblaggio di PCB. Abbiamo ottenuto certificazioni come ISO9001:2015, ISO14001, ISO13485, ROHS, BSCI, UL, ecc., per garantire ai clienti PCB di alta qualità e il miglior servizio possibile.
