O projeto do layout de PCB é uma etapa fundamental na fabricação de placas de circuito. Um layout de PCB razoável contribui para controlar os custos de produção e garantir alta confiabilidade. Por outro lado, um layout de PCB irracional pode não atender à capacidade de fabricação, limitando suas funções ou até mesmo causando uma variedade de problemas, como falhas no circuito, que aumentam o custo de fabricação e atrasam o tempo de produção. Hoje em dia, as pessoas têm requisitos cada vez maiores para dispositivos eletrônicos, e os PCBs utilizados são cada vez mais complexos e compactos. Um PCB pequeno precisa realizar múltiplas funções, o que, sem dúvida, traz maiores desafios para o projeto do layout de PCB. E há uma série de aspectos a serem considerados no projeto do layout de PCB. Neste artigo, explicamos o processo de projeto do layout de PCB, listamos os aspectos mais críticos que devem ser considerados durante o projeto, bem como alguns problemas comuns a serem evitados. Continue lendo.
Quais são as etapas do projeto de layout de PCB?
A criação de uma placa de circuito impresso (PCB) funcional exige planejamento e execução cuidadosos em diversas fases. É um esforço colaborativo entre engenheiros elétricos, engenheiros mecânicos, projetistas de PCB e fabricantes. Aqui está uma análise mais aprofundada do processo completo de design de PCB:
- Desenvolva o diagrama esquemático.
O esquema captura o circuito eletrônico conceitualmente, mapeando Componentes PCB como resistores, capacitores, circuitos integrados e suas interconexões, sem levar em conta o layout físico. Softwares de captura esquemática são usados para digitalizar o esquema para o projeto de PCB.
- Selecione a pilha de tabuleiros.
Isso se refere à disposição em camadas e à composição da própria placa de circuito impresso (PCB). Fatores como número de camadas, materiais dielétricos, espessura do cobre e largura do traço impactam parâmetros como a impedância, que afeta a integridade do sinal. O empilhamento deve ser compatível com as necessidades de desempenho do circuito.
- Descreva as regras de design e os requisitos de fabricação.
Fabricação de PCB possui padrões rígidos definidos por organizações como IPC. Elas abrangem espaçamento mínimo de traços, tamanho de furo, sobreposição de máscara e muito mais. Ter um parceiro de PCB bem versado nessas especificações ajuda a evitar erros ou placas defeituosas.
- Organize componentes e pegadas.
Com o esquema como guia, o layout da placa de circuito impresso começa com a colocação das bases dos componentes e a atribuição de designadores de referência. As diretrizes de posicionamento ajudam a minimizar ruídos e interferências elétricas. As folhas de dados dos componentes fornecem os detalhes necessários para posicionamento e orientação.
- Inclua furos para vias e pinos.
Vias fornecem interconexões verticais entre camadas. Muitos circuitos flexíveis de dupla face exigem furos passantes revestidos. As dimensões e a localização dos furos são especificadas.
- Conecte trilhas para condutores.
Os traços são as linhas de cobre que formam os caminhos condutores entre diferentes componentes, de acordo com o layout esquemático. Ferramentas de roteamento automático auxiliam nisso, mas frequentemente o roteamento manual é necessário.
- Integre pontos de teste, rótulos e marcações.
Os pontos de teste facilitam os testes e a solução de problemas. Identificadores, marcações de polaridade, números de versão e outras informações textuais são adicionados, geralmente por serigrafia ou gravação.
- Verifique as regras de design e gere arquivos de fabricação.
O layout da placa finalizado passa por verificações finais para detectar quaisquer violações das regras de projeto. Em seguida, são gerados os arquivos de fabricação e montagem, contendo todos os dados necessários para a fabricação da placa de circuito impresso.
Com o projeto totalmente definido, a placa de circuito impresso (PCB) avança para a fase de fabricação, onde o projeto eletrônico é transformado em uma placa física pronta para ser preenchida com componentes. Todo o processo exige uma colaboração estreita entre diversas áreas.
Principais considerações sobre o projeto de layout de PCB
O tamanho e a forma do cartão nu
O primeiro fator a ser considerado no projeto de layout de PCB é o tamanho, o formato e o número de camadas da placa nua. O tamanho da placa nua geralmente é determinado pelo tamanho do produto eletrônico final, e o tamanho da área determina se todos os componentes eletrônicos necessários podem ser instalados. Se não houver espaço suficiente, você pode considerar o uso de uma placa multicamadas ou Projeto de IDH. Portanto, é crucial estimar o tamanho da placa antes de iniciar o projeto. O segundo fator é o formato da placa de circuito impresso (PCB). Na maioria dos casos, elas são retangulares, mas também existem alguns produtos que exigem o uso de PCBs com formatos irregulares, o que também tem um grande impacto no posicionamento dos componentes. O último fator é o número de camadas da placa de circuito impresso. Por um lado, PCB multicamadas pode nos permitir executar projetos mais complexos e trazer funções mais ricas, mas adicionar mais uma camada aumentará o custo de produção, por isso deve ser determinado no início do projeto. camadas específicas.
Processos de fabricação
O processo de fabricação da PCB é outra consideração importante. Diferentes métodos de fabricação trazem diferentes restrições de projeto, incluindo o método de montagem da PCB, que também deve ser considerado. Diferentes tecnologias de montagem, como SMT e THT exigirá que você projete o PCB de diferentes maneiras. O mais importante é confirmar com o fabricante se ele é capaz de produzir o PCB que você precisa e se possui as habilidades e a experiência necessárias para implementar seu projeto.
Materiais e Componentes
No processo de projeto, é necessário considerar os materiais utilizados e se os componentes ainda estão circulando no mercado. Algumas peças são difíceis de encontrar, demoradas e caras. Recomenda-se o uso de componentes mais comuns para substituição. Portanto, o projetista de PCB deve ter experiência e conhecimento de toda a indústria de montagem de PCB. A MOKO possui uma equipe profissional de projeto de PCB e aquisição de componentes. Nosso conhecimento profissional e nossa cadeia de compras completa nos permitem selecionar os materiais e componentes mais adequados para os projetos dos clientes e fornecer o projeto de PCB mais confiável dentro do orçamento do cliente. Além disso, você pode conferir nosso outro blog para obter mais informações sobre materiais de PCB: https://www.mokotechnology.com/pcb-material/
Posicionamento de componente
O projeto do PCB deve considerar a ordem de posicionamento dos componentes. A organização adequada das posições dos componentes pode reduzir as etapas de montagem necessárias, melhorar a eficiência e reduzir custos. Nossa ordem de posicionamento recomendada é conectores, circuitos de potência, circuitos de precisão, circuitos críticos e, por fim, o restante dos componentes. Além disso, devemos observar que a dissipação excessiva de calor do PCB pode degradar o desempenho. Ao projetar o layout do PCB, considere quais componentes dissiparão mais calor, mantenha os componentes críticos longe dos componentes de alta temperatura e, em seguida, considere adicionar dissipadores de calor e ventiladores de resfriamento para reduzir a temperatura dos componentes. Se houver vários componentes que geram calor, esses componentes precisam ser distribuídos em locais diferentes e não podem ser concentrados em um único local. Por outro lado, a direção de posicionamento dos componentes também precisa ser considerada. Geralmente, recomenda-se que componentes semelhantes sejam posicionados na mesma direção, o que contribui para melhorar a eficiência da soldagem e reduzir erros. Deve-se observar que as peças não devem ser colocadas no lado da solda do PCB, mas sim atrás das peças revestidas com furo passante.
Planos de energia e terrestres
Os planos de alimentação e aterramento devem ser sempre mantidos dentro da placa e devem ser centralizados e simétricos, o que é uma diretriz básica para o projeto de layout de PCB. Isso porque esse projeto pode evitar que a placa de circuito se dobre, o que faz com que os componentes se desloquem de sua posição original. O posicionamento adequado do aterramento de alimentação e do aterramento de controle pode reduzir a interferência de alta tensão no circuito. Precisamos separar os planos de aterramento de cada estágio de alimentação o máximo possível e, se inevitável, pelo menos garantir que eles estejam localizados no final do caminho de alimentação.
Problemas de integridade de sinal e RF
A qualidade do projeto do layout do PCB também determina a integridade do sinal da placa de circuito e se ela estará sujeita a interferência eletromagnética e outros problemas. Para evitar problemas de sinal, projete trilhas paralelas, pois trilhas paralelas terão mais diafonia e causarão vários problemas. E se as trilhas precisarem se cruzar, elas devem ser cruzadas em ângulos retos, o que reduz a capacitância e a indutância mútua entre as linhas. Além disso, se componentes com maior geração eletromagnética não forem necessários, recomenda-se o uso de componentes semicondutores que produzam baixa radiação eletromagnética, o que também contribui para a integridade do sinal.
Erros comuns a serem evitados no projeto de layout de PCB
Ignorando a cooperação com os fabricantes
É um equívoco comum que muitos engenheiros pensem que é aceitável simplesmente entregar os arquivos de projeto ao fabricante antes de iniciar a fabricação. Na verdade, é melhor compartilhá-los com o fabricante quando o primeiro rascunho do layout da placa de circuito impresso for projetado. Eles revisarão o projeto da placa de circuito impresso com base em sua vasta experiência em fabricação e encontrarão problemas que você não consegue encontrar, garantindo assim a viabilidade de fabricação do projeto.
Muito perto da borda
Os componentes não podem ficar muito próximos da borda da placa de circuito e precisam ser mantidos a uma distância adequada, caso contrário, os componentes estarão sujeitos a quebras por estarem muito próximos da borda. Fabricantes experientes costumam encontrar esse problema ao obter os arquivos de projeto e solicitar que engenheiros façam alterações, como a criação de uma rota ao redor da borda para solucionar o perigo oculto.
Ignore a verificação do projeto do layout do PCB
Quando você gasta muito tempo e energia para concluir o projeto do PCB, e não consegue esperar para entrar no processo de produção, está enganado. A verificação do projeto do PCB não deve ser ignorada, caso contrário, causará grandes problemas. Imagine esperar até que a produção do PCB já tenha começado para encontrar o problema; isso desperdiçaria muito tempo e traria grandes prejuízos econômicos. Portanto, precisamos verificar o projeto várias vezes para garantir que não haja erros antes que ele possa ser colocado em produção. Sugerimos realizar a verificação. Verificação de regras elétricas (ERC) e Design Rule Checking, esses dois sistemas podem nos ajudar a verificar se os projetos atendem aos requisitos comuns de fabricação, requisitos elétricos de alta velocidade e muito mais, além de identificar possíveis problemas de projeto antecipadamente e corrigi-los rapidamente.
Projeto de PCB complicado
Alguns projetos complexos devem ser evitados ao máximo, a menos que sejam essenciais; caso contrário, a fabricação demandará tempo e custos extras. Por exemplo, peças subdimensionadas complicarão a produção. Se a placa tiver espaço suficiente para acomodar componentes maiores, devem ser selecionados componentes de grande porte, o que está mais alinhado com a capacidade de fabricação do produto. Em suma, é muito melhor dedicar mais tempo à fase de projeto para simplificar o layout e atender aos requisitos funcionais, o que será benéfico para aumentar a velocidade e a qualidade da produção.
Junte-se a um fornecedor de PCB pronto para uso
Em suma, projetar layout de PCB não é uma tarefa fácil. Se você não é proficiente, talvez possa pedir ajuda a um fornecedor de PCB pronto para uso. Além da fabricação, eles também são especializados em design e engenharia de PCB.
A MOKO Technology oferece soluções completas em PCB, desde o projeto até a produção, montagem e testes. Temos tudo o que você precisa. Contamos com uma equipe de engenharia profissional com mais de dez anos de experiência na indústria de PCB, projetando e produzindo PCBs para clientes de diversos setores. Se você não tem certeza se o projeto do seu PCB é confiável, entre em contato conosco. entre em contato conosco, e nossos especialistas avaliarão seu projeto e farão sugestões de fabricação. Ou você pode terceirizar o serviço de design de PCB para nós e transformaremos sua ideia em um produto no menor tempo possível.
