Os engenheiros de PCB ensinam passo a passo como montar um PCB perfeito.

No início de um novo projeto, a maior parte do tempo é gasto no projeto de circuito e na seleção de componentes.a consideração insuficiente é frequentemente dada.

Failure to provide sufficient time and energy for the design during the PCB layout and routing phase may result in problems during the manufacturing phase or functional defects when the design is transformed from the digital realm into physical reality.

Então, qual é a chave para projetar uma placa que é autêntica no papel e na forma física? Vamos explorar as 6 principais diretrizes de design de PCB que você precisa saber ao projetar um fabricável,PCB funcionais e fiáveis.

Ajuste o layout do seu componente

A fase de colocação de componentes do processo de layout de PCB é tanto uma ciência como uma arte e requer uma consideração estratégica dos principais componentes disponíveis na placa.Embora o processo possa ser desafiador, a forma como coloca os componentes eletrónicos determinará quão fácil é a sua placa de fabricar e quão bem ela atende aos seus requisitos originais de design.

Embora exista uma ordem geral geral de colocação dos componentes, tais como colocação de conectores, dispositivos de montagem de placas de circuito impresso, circuitos de energia, circuitos de precisão, circuitos críticos, etc.,Há também orientações específicas a ter em conta,

incluindo:

• Orientação - Assegurar-se de que componentes semelhantes estejam posicionados na mesma direcção ajudará a conseguir um processo de solda eficiente e sem erros.
• Colocação - Evite colocar componentes menores atrás de componentes maiores, onde o componente menor possa ser afetado pela solda do componente maior e causar problemas de montagem.
• Organization - It is recommended that all surface mount (SMT) components be placed on the same side of the board and all through-hole (TH) components be placed on the top of the board to minimize assembly steps.

Uma última orientação de projeto de PCB a ter em conta - quando se utilizam componentes de tecnologia mista (componentes de perfuração e de montagem de superfície), o fabricante pode exigir processos adicionais para montar a placa,o que aumentará o seu custo global.

Boa orientação do componente do chip (esquerda) e orientação defeituosa do componente do chip (direita).

Boa colocação dos componentes (esquerda) e má colocação dos componentes (direita)

Colocar corretamente os sinais de energia, terra e sinais

Uma vez que os seus componentes estão colocados, você pode colocar a seguir a sua energia, terra, e sinais traços para garantir que os seus sinais têm um caminho limpo, sem problemas para viajar.Tenha em mente algumas orientações:

▶ 1) Posicionar as camadas de potência e plano de terra
É sempre recomendável colocar as camadas de potência e plano de terra dentro da placa mantendo-os simétricos e centrados.que também é importante para os seus componentes para ser posicionado corretamente.

Para a alimentação do IC, recomenda-se utilizar canais comuns para cada fonte de alimentação, garantir larguras de traça fortes e estáveis e evitar conexões de alimentação de componente para componente.

▶ 2) Conexão de roteamento de cabo de sinal
Em seguida, conecte as linhas de sinal conforme mostrado no esquema.

Se os seus componentes precisarem ser colocados numa direcção horizontal sem qualquer desvio, recomenda-se que os componentes da placa de circuito sejam orientados basicamente horizontalmente,e depois encaminhado verticalmente depois que os traços são encaminhados.

Deste modo, os componentes ficam fixados na direcção horizontal à medida que a solda migra durante a solda.O padrão de encaminhamento do sinal na metade inferior da figura abaixo pode causar deflexão do componente à medida que a solda flui durante a solda.

建议的布线方式 (箭头指示)

Não recomendado roteamento (seta indica a direção do fluxo de solda)

▶ 3) Defina a largura da rede

O seu projeto pode exigir diferentes redes que irão transportar uma variedade de correntes, o que determinará a largura da rede necessária.Recomenda-se uma largura de 10 milímetros para sinais analógicos e digitais de baixa corrente.Aqui está uma linha livre calculadora largura para tornar esta conversão fácil.

Isolamento eficaz

Talvez já tenha experimentado como grandes voltagens e picos de corrente nos seus circuitos de energia podem interferir nos circuitos de controle de corrente de baixa tensão.seguir estas orientações:

• Isolamento - Certifique-se de que os campos de alimentação e controle são mantidos separados para cada fonte de energia.Certifique-se de que está o mais perto possível do final do caminho de energia..
• Colocação - Se tiver colocado um plano de terra na camada média, certifique-se de colocar um pequeno caminho de impedância para reduzir o risco de qualquer interferência no circuito de energia e ajudar a proteger seus sinais de controle.As mesmas diretrizes podem ser seguidas para manter o seu digital e analógico separado.
• Acoplagem - Para reduzir a acoplagem capacitiva devido à colocação de um grande plano de solo e a trilhas acima e abaixo dele, tente cruzar terrenos analógicos apenas com linhas de sinal analógicas.

Exemplo de isolamento de componentes (digital e analógico)

Resolver problemas de calor

Alguma vez experimentou problemas térmicos que resultaram em redução do desempenho do circuito ou mesmo danos na placa do circuito?ocorreram muitos problemas que preocuparam muitos designersAqui estão alguns conselhos a serem mantidos em mente para ajudar a resolver problemas de resfriamento:

▶ 1) Identifique os componentes problemáticos
O primeiro passo é começar a considerar quais componentes dissiparão mais calor da placa.Isto pode ser conseguido primeiro encontrando a classificação de "resistência térmica" na folha de dados do componenteNaturalmente, podem ser adicionados dissipadores de calor e ventiladores de arrefecimento para manter as temperaturas dos componentes baixas,e também lembre-se de manter os componentes críticos longe de quaisquer fontes de calor elevado.

▶ 2) Adicione uma almofada de ar quente
A adição de almofadas de ar quente é útil para a produção de placas fabricáveis, e elas são críticas para aplicações de solda por ondas em componentes com alto teor de cobre e placas de várias camadas.Uma vez que é difícil manter as temperaturas do processo, é sempre recomendável utilizar almofadas de ar quente em componentes de furo para tornar o processo de solda o mais fácil possível, diminuindo a taxa de dissipação de calor nos pinos dos componentes.

Como regra geral, use sempre as conexões de air pads para quaisquer vias ou vias que estejam ligadas a um plano de terra ou de energia.Você também pode adicionar lágrimas onde as almofadas se conectam aos fios para fornecer apoio adicional de folha de cobre / metalIsto ajudará a reduzir o esforço mecânico e térmico.

Método típico de ligação da almofada de solda a ar quente

Ciência das almofadas de solda a ar quente

Os engenheiros responsáveis pela tecnologia de processo ou SMT em muitas fábricas encontram frequentemente problemas como soldagem vazia, desumidificação ou soldagem a frio de componentes de placas de circuito.Não importa como as condições do processo são alteradas ou a temperatura do forno de refluxo é ajustadaO que se passa?

Deixando de lado o problema da oxidação de componentes e placas de circuito, depois de investigar a causa raiz,Descobrimos que um grande número de soldagem tão ruim realmente vem da falta de layout design da placa de circuitoA coisa mais comum é que certos pés de solda do componente estão ligados a uma grande área de cobre,causando uma soldagem insuficiente dos pés de solda destes componentes após a soldagem por refluxoAlguns componentes soldados à mão também podem sofrer de problemas de soldagem falsa ou sobre-soldagem devido a situações semelhantes, e alguns podem até causar danos na soldagem dos componentes devido ao aquecimento excessivo.

Em geral, o projeto de circuitos de PCB geralmente requer a colocação de uma grande área de folha de cobre para servir como fonte de alimentação (Vcc, Vdd ou Vss) e terra (GND, Ground).Essas grandes áreas de folha de cobre são geralmente conectadas diretamente aos pinos de alguns circuitos de controle (ICs) e componentes eletrônicos.

Infelizmente, se quisermos aquecer estas grandes áreas de folha de cobre à temperatura de estanho fundido, geralmente leva mais tempo (ou seja, o aquecimento será mais lento) do que as almofadas independentes,E o calor vai se dissipar mais depressa.Quando uma extremidade de uma fiação de folha de cobre de área tão grande está ligada a pequenos componentes, como pequenas resistências e pequenos capacitores, mas a outra extremidade não está,Problemas de solda podem ocorrer facilmente devido a tempos de fusão e solidificação de estanho inconsistentesSe a curva de temperatura de solda por refluxo não for bem ajustada e o tempo de pré-aquecimento for insuficiente,As pernas de solda desses componentes ligados à grande folha de cobre facilmente não atingir a temperatura de fusão de estanho, causando um problema de solda virtual.

Durante a solda manual, as pernas de solda destes componentes ligadas a grandes pedaços de folha de cobre dissipam o calor demasiado rapidamente e não podem ser concluídas no tempo especificado.Os fenômenos indesejáveis mais comuns são a sobre-soldura e a falsos soldagensA soldagem só é solda para os pés de soldagem dos componentes, mas não ligada às almofadas da placa de circuito.Uma situação mais grave é quando o operador aumenta constantemente a temperatura do ferro de solda para soldar as pernas de solda à placa de circuito, ou aquece durante muito tempo, fazendo com que o componente exceda a temperatura resistente ao calor e seja danificado sem se dar conta disso.

Soldagem de coberturaSoldagem a frioSoldagem vazia

Agora que sabemos o problema, podemos encontrar uma solução.vamos exigir o uso do chamado pad design de alívio térmico para resolver este tipo de problema de solda causada pelos pés de solda de grandes componentes de ligação de folha de cobreConforme mostrado na figura abaixo, a fiação à esquerda não utiliza almofadas de ar quente, enquanto a fiação à direita utilizou almofadas de ar quente para ligação.Há apenas algumas pequenas linhas restantes na área de contato entre o pad e a grande folha de cobre, o que pode limitar consideravelmente a perda de temperatura na almofada e obter melhores resultados de soldagem.

Comparação com pads de alívio térmico (pads de solda a ar quente)

Verifica o teu trabalho.

Quando todas as peças se juntam para a fabricação, é fácil ficar sobrecarregado no final de um projeto de design apenas para descobrir problemas.Portanto, a dupla e tripla verificação do seu trabalho de design nesta fase pode significar a diferença entre um sucesso de fabricação ou um fracasso.

Para ajudar no processo de controlo de qualidade,Recomendamos sempre que comece com uma verificação de regras elétricas (ERC) e uma verificação de regras de projeto (DRC) para verificar se o seu projeto cumpre plenamente todas as regras e restriçõesUsando ambos os sistemas, você pode facilmente inspecionar larguras de lacuna, larguras de linha, configurações de fabricação comuns, requisitos de alta velocidade, curto-circuitos e muito mais.

Quando o ERC e o DRC produzirem resultados sem erros, recomenda-se que verifique o encaminhamento de cada sinal, desde o esquema até o PCB,uma linha de sinal de cada vez para confirmar cuidadosamente que não perdeu nenhuma informaçãoTambém, use as capacidades de sondagem e mascaramento da sua ferramenta de design para garantir que os materiais de layout do seu PCB correspondam ao seu esquema.

Verificar duas vezes o projeto, PCB e regras de restrição

Conclusão

As 5 principais diretrizes de design de PCB que todo designer de PCB precisa saber.Em breve você estará confortável projetando placas de circuito funcionais e fabricáveis e terão uma placa de circuito impresso verdadeiramente de alta qualidade.

As boas práticas de projeto de PCB são fundamentais para o sucesso,e estas regras de projeto fornecem a base para construir e solidificar a experiência prática de melhoria contínua em todas as práticas de projeto.

Não, não, não, não, não, não.

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