O projeto da placa de circuito impresso é baseado no esquema do circuito e implementa as funções exigidas pelo projetista. O projeto da placa de circuito impresso, também chamado de projeto de layout, precisa considerar uma variedade de fatores, como o layout das conexões externas, o layout dos componentes eletrônicos internos, o layout da fiação metálica e das vias, a proteção eletromagnética e assim por diante. Bom Projeto de layout PCB pode economizar custos de produção e melhorar o desempenho de PCBs, enquanto PCBs mal projetados podem causar funcionalidade limitada da placa e até mesmo a falha de placas inteiras. Portanto, é de grande importância garantir que seus PCBs sejam bem projetados. Aqui, explicaremos as principais etapas envolvidas no processo de design de PCBs e alguns fatores que devem ser considerados antes do projeto.
Design de PCB Extração
- Design de conceito
O primeiro passo é determinar o propósito do projeto da placa de circuito impresso, que chamamos de projeto conceitual da placa. Nesta etapa, precisamos definir quais funções a placa de circuito impresso terá, quais características ela terá, as interconexões com outros circuitos, o tamanho aproximado, onde ela será colocada no produto final e também considerar seu ambiente operacional, incluindo temperatura e umidade aproximadas, etc.
- Desenhar o esquema do circuito
Após definirmos o projeto conceitual final, passaremos para a próxima fase: desenhar o esquema do circuito. O esquema inclui todas as informações necessárias para o funcionamento adequado dos componentes elétricos da placa de circuito, incluindo nomes, valores, classificações e assim por diante. Ao mesmo tempo, você também deve criar a lista de materiais (BOM), que abrange informações detalhadas, como número da peça, designação de referência, descrição, quantidade, embalagem, etc., e mantenha esses dois documentos atualizados sempre que alterar o projeto da placa de circuito impresso.
- Criar diagrama de blocos no nível da placa
Na terceira etapa, precisamos criar um diagrama de blocos em nível de placa, que se refere a um desenho que descreve as dimensões finais precisas das placas de circuito impresso. Cada área do diagrama deve ser claramente marcada como blocos, componentes e restrições.
- Determinar o posicionamento do componente
Nesta fase, decidiremos onde cada componente será posicionado na placa. Durante esse processo, você poderá passar por várias etapas de trabalho até tomar a decisão final, o que é bastante normal. Precisamos garantir que cada componente seja posicionado no local correto para maximizar a qualidade e o desempenho da PCB.
- Estabelecer o roteamento do circuito
Agora que a posição de cada componente foi confirmada, precisamos estabelecer o roteamento do circuito para determinar o roteamento e a prioridade de roteamento do circuito.
- Testes
Na última etapa, precisamos executar uma série de testes para garantir que o design atenda a todas as nossas necessidades. Se o design for bem testado, podemos prosseguir para o processo de fabricação; caso contrário, precisamos fazer ajustes com base no design original da placa de circuito impresso.
Considerações sobre o projeto de PCB
Restrições do Conselho
As restrições da placa, incluindo tamanho e formato, precisam ser consideradas ao projetar uma placa de circuito impresso. Primeiro, precisamos confirmar se o circuito tem espaço suficiente. O tamanho de uma placa de circuito é afetado por uma série de fatores, como o tamanho e a funcionalidade do produto final. Com o avanço da tecnologia e as mudanças na demanda do consumidor, os produtos eletrônicos estão se tornando menores e mais versáteis, o que também afeta significativamente o projeto de PCB. Portanto, é fundamental estimar o tamanho do PCB antes de iniciar o projeto. Se não houver espaço suficiente, podemos precisar usar um projeto multicamadas ou de interconexão de alta densidade (HDI) para atingir a funcionalidade desejada. Em relação ao formato, geralmente projetamos o PCB em um retângulo, mas para alguns produtos com formatos irregulares, o PCB usado também precisa ser projetado em um formato especial, embora isso aumente o custo. Enquanto isso, precisamos considerar o número de camadas no início do projeto do PCB. Projetar um PCB com mais camadas aumenta o custo, mas nos permite projetar um PCB com recursos mais avançados.
Processos de fabricação
Antes de iniciar o projeto do PCB, precisamos considerar o processo de fabricação da placa de circuito, pois diferentes processos têm diferentes limitações e restrições. Furos de referência que funcionem com o processo de fabricação na placa são necessários, e devemos projetar com componentes distantes dos furos do PCB. Por outro lado, precisamos considerar as matérias-primas para a fabricação do PCB e o método de montagem; por exemplo, em alguns casos, é necessário usar componentes de furo passante e de montagem em superfície ao mesmo tempo. Além disso, é importante entrar em contato com o fabricante para garantir que ele tenha a capacidade de produzir o tipo de placa necessária.
Considerações sobre componentes e materiais
Antes de iniciar o projeto do PCB, devemos definir os materiais e componentes utilizados na placa. O projeto pode variar de acordo com os diferentes materiais e componentes, e a escolha dos materiais e componentes adequados para a placa leva algum tempo. Primeiro, precisamos confirmar a disponibilidade, pois alguns materiais e componentes são difíceis de encontrar no mercado. Além disso, devemos garantir que os itens desejados estejam dentro do orçamento. Por fim, também precisamos garantir que nossos projetos maximizem as vantagens desses materiais e componentes.
Ordem de posicionamento dos componentes
Refere-se ao processo que envolve a ordem em que posicionamos os componentes na placa. Recomendamos adicionar primeiro os conectores e os circuitos de alimentação, seguidos pelos circuitos de precisão, circuitos críticos e, por fim, outros elementos. Durante o processo, precisamos considerar as capacidades de roteamento e geração, a suscetibilidade a ruídos, a prioridade de roteamento e os níveis de potência. Se posicionarmos os componentes na ordem errada, pode haver conflitos entre os circuitos ou componentes, e precisamos voltar à fase da prancheta.
Local de veiculação
O posicionamento dos componentes afeta o desempenho da placa de circuito impresso (PCB) e, às vezes, pode determinar o sucesso ou o fracasso do produto final. Para ajudar a obter os resultados desejados, sugerimos não posicionar os componentes muito próximos, o que trará muitos efeitos negativos. Primeiro, isso dificulta a automação do posicionamento dos componentes, o que causaria lentidão nos testes. A máquina ou o engenheiro devem ser extremamente cuidadosos ao posicionar e testar a placa se os componentes forem posicionados muito próximos. Segundo, a fase de fabricação também levaria mais tempo, pois os engenheiros devem operar de forma lenta e cuidadosa. Recomenda-se deixar pelo menos 100 mils de espaço entre o componente e a borda da placa de circuito impresso (PCB).
Orientação e Organização
Ao projetar o PCB, devemos observar que todos os componentes eletrônicos na placa de circuito devem ser orientados na mesma direção, o que pode ajudar a melhorar a eficiência de fabricação e montagem, eliminando qualquer confusão, especialmente no processo de soldagem.
Como reduzir riscos no projeto de PCB
Se pudermos prever os possíveis riscos, o projeto da placa de circuito impresso terá mais sucesso. O ponto-chave para atingir o objetivo é a integridade do sinal no projeto da placa de circuito impresso. Vamos descobrir o conteúdo relevante juntos.
Para o projeto de sistemas eletrônicos, os fornecedores de chips concluíram a fabricação de muitas soluções de produtos, incluindo o tipo de chip a ser usado, como construir circuitos externos e assim por diante. Engenheiros de hardware raramente precisam considerar o princípio do circuito, eles só precisam fabricar placas de circuito impresso por conta própria. No entanto, podem ocorrer problemas durante o projeto de PCB, como instabilidade no projeto de PCB ou placas de montagem de placa de circuito impresso que não funcionam. Para algumas grandes empresas, muitos fabricantes de chips fornecem suporte técnico para orientação no projeto de PCB. Mas algumas pequenas e médias empresas têm dificuldade em obter esse suporte, elas podem levar algum tempo para fabricar um protótipo de placa de circuito impresso ou gastar muito tempo em depuração. Na verdade, tudo isso pode ser evitado se entendermos os métodos de projeto do sistema. Abaixo estão três habilidades para reduzir o risco no projeto de PCB:
- Primeiramente, devemos considerar as questões de integridade do sinal na fase de planejamento do layout. Vamos fazer o layout da seguinte forma: O sinal é recebido corretamente de uma placa de circuito impresso para outra? Precisamos avaliar isso antecipadamente. Isso não é difícil de fazer, desde que tenhamos um pouco de conhecimento sobre integridade do sinal e conhecimento básico da operação do software.
- Em segundo lugar, durante o processo de projeto da placa de circuito impresso, o software de simulação é usado para avaliar o alinhamento específico e verificar se a qualidade do sinal atende aos requisitos. O processo de simulação não é tão complexo; a chave é entender o princípio da integridade do sinal e usá-lo como guia.
- Em terceiro lugar, devemos ter um bom controle de riscos no projeto de PCB. Existem muitos problemas que não podem ser resolvidos pelo software de simulação e devem ser controlados pelo projetista de PCB. Se dominarmos bem as dicas de projeto de PCB, isso ajudará a reduzir a possibilidade de falhas e eliminará a necessidade de fabricar placas de PCB para economizar tempo e dinheiro, além de facilitar a depuração.
Eficiente PDesign de CB usando CAD
Usando avançado desenho assistido por computador (CAD) Os sistemas de software ajudam os projetistas de PCB a evitar muitos problemas de layout e a criar PCBs de melhor qualidade. Abaixo, listamos alguns benefícios que o CAD pode nos trazer:
Processos de Projeto Semiautomatizados: Programas CAD nos permitem projetar a placa arrastando e soltando componentes onde precisamos. Alguns sistemas CAD podem até nos ajudar a criar os traços, o que também nos permite mover, adicionar ou remover componentes ou redirecionar conforme necessário. Em suma, usando sistemas CAD, podemos projetar a placa de circuito impresso com alta eficiência e precisão.
Validação de Projeto: Um sistema CAD pode ser usado para verificar a validade do projeto da sua placa de circuito impresso (PCB), testando suas tolerâncias, compatibilidade, posicionamento dos componentes, etc. Alguns sistemas podem até encontrar erros em tempo real, o que ajuda a minimizar e eliminar impactos negativos antes de passarmos para a fase de fabricação.
Geração de arquivos: os sistemas CAD podem nos ajudar a gerar arquivos Gerber e outros formatos de arquivo necessários para fabricação, e esses arquivos gerados pelo software CAD são apresentados com alta precisão.
Criação de Regras e Modelos: Podemos criar e armazenar conjuntos de regras personalizados usando programas CAD e compartilhá-los com projetistas para aprimorar a funcionalidade do software. Além disso, podemos criar modelos que trazem grande praticidade para futuros projetos de PCB.
Projetar uma boa placa de circuito impresso (PCB) exige muita experiência e conhecimento, o que não é pouca coisa. Portanto, se você não tem experiência em design de PCB, é melhor contratar um profissional para cuidar disso, e a MOKO é sua primeira escolha. Na MOKO Technology, a equipe de design de PCBs, com cerca de 16 anos de experiência, é proficiente em design de PCBs. Nossos projetistas utilizam sistemas CAD para projetar PCBs simples e complexos com eficiência e precisão. Além disso, oferecemos serviços completos, desde o design de PCBs até a produção e montagem. Obtivemos certificações como ISO9001:2015, ISO14001, ISO13485, ROHS, BSCI, UL, etc., para garantir que possamos sempre fornecer aos clientes PCBs de alta qualidade e o melhor serviço.
