O melhor guia para design de layout de PCB

O design do layout do PCB é um passo fundamental na fabricação de placas de circuito. Um layout de PCB razoável é propício para controlar o custo de produção e garantir alta confiabilidade. Pelo contrário, um layout de PCB irracional não pode atender à capacidade de fabricação, tornando a função do PCB limitada ou mesmo causando uma variedade de problemas, como falhas de circuito, que aumentam o custo de fabricação e atrasam o tempo de produção. Hoje em dia, as pessoas têm requisitos cada vez mais altos para dispositivos eletrônicos, e os PCBs usados ​​são cada vez mais complexos e compactos. Um pequeno PCB precisa atingir várias funções, o que sem dúvida traz maiores desafios ao design de layout de PCB. E há vários aspectos a serem considerados no design de layout de PCB. Neste artigo, explicamos o processo de design de layout de PCB, listou os aspectos mais críticos que devem ser considerados durante o projeto, bem como alguns problemas comuns a serem evitados. Vamos ler.

Quais são as etapas para design de layout de PCB?

Criando uma placa de circuito impresso funcional (PCB) requer planejamento e execução cuidadosos em muitas fases. É um esforço colaborativo entre engenheiros elétricos, engenheiros mecânicos, Projetistas de PCB, garantir que os processos de projeto de PCB. Aqui está uma visão mais aprofundada do processo de design de PCB de ponta a ponta:

1. 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. O software de captura esquemática é usado para digitalizar o esquemático para projeto de PCB.

2. Selecione o empilhamento do tabuleiro.

Isso se refere às camadas e composição do próprio PCB. Fatores como número de camadas, materiais dielétricos, parâmetros de impacto de espessura de cobre e largura de traço, como impedância, que afeta a integridade do sinal. O empilhamento deve ser compatível com as necessidades de desempenho do circuito.

3. Descrever regras de projeto e requisitos de fabricação.

Fabricação de PCB tem padrões rígidos definidos por organizações como IPC. Eles cobrem o espaçamento mínimo entre traços, tamanho do buraco, sobreposição de máscara e muito mais. Ter um parceiro PCB bem versado nessas especificações ajuda a evitar erros ou placas defeituosas.

4. Organizar componentes e pegadas.

Com o esquema como guia, O layout da PCB começa colocando as pegadas dos componentes e atribuindo designadores de referência. As diretrizes de posicionamento ajudam a minimizar ruídos elétricos e interferências. As folhas de dados dos componentes fornecem detalhes necessários para posicionamento e orientação.

5. Inclui furos para vias e pinos.

Vias fornecem interconexões verticais entre camadas. Muitos circuitos flexíveis de dupla face requerem furos passantes revestidos. As dimensões e localizações dos furos são especificadas.

6. Conecte traços para condutores.

Traços são as linhas de cobre que formam os caminhos condutores entre os diferentes componentes de acordo com o layout esquemático. As ferramentas de roteamento automático ajudam nisso, mas muitas vezes o roteamento manual é necessário.

7. Integrar pontos de teste, rótulos e marcações.

Os pontos de teste facilitam testes e solução de problemas. Identificadores, marcações de polaridade, números de versão e outras informações de texto são adicionados, geralmente por serigrafia ou gravura.

8. Verifique as regras de projeto e gere arquivos de fabricação.

O layout da placa concluído passa por verificações finais em busca de quaisquer violações das regras de design. Em seguida, os arquivos de fabricação e montagem são gerados, contendo todos os dados necessários de fabricação de PCB.

Com o design totalmente definido, o 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 requer uma estreita colaboração entre muitas disciplinas.

Principais Considerações sobre o Projeto de Layout de PCB

1. O tamanho&Forma de tábua nua

A primeira coisa a considerar no design de layout de PCB é o tamanho, forma, e número de camadas da placa nua. O tamanho da placa nua é muitas vezes determinado pelo tamanho do produto eletrônico final, e o tamanho da área determina se todos os componentes eletrônicos necessários podem ser colocados. Se não houver espaço suficiente, você pode considerar usar um multicamada ou Projeto de IDH. Conseqüentemente, é crucial estimar o tamanho da placa antes de iniciar o projeto. A segunda é a forma do PCB. Na maioria dos casos, eles são retangulares, mas também existem alguns produtos que exigem o uso de PCBs de formato irregular, que também têm um grande impacto na colocação de componentes. O último é o número de camadas do PCB. Por um lado, uma PCB multicamada pode nos permitir realizar 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.

2. Processos de fabricação

O processo de fabricação para produzir o PCB é outra consideração importante. Diferentes métodos de fabricação trazem diferentes restrições de projeto, incluindo o método de montagem de PCB, que também deve ser considerado. Diferentes tecnologias de montagem, como SMT e THT exigirá que você projete o PCB de maneiras diferentes. O mais importante é confirmar com o fabricante que ele é capaz de produzir a placa de circuito impresso que você precisa e que possui as habilidades e conhecimentos necessários para implementar seu projeto.

3. 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 que são demoradas e caras. Recomenda-se usar alguns componentes mais comuns para substituição. Portanto, o projetista de PCB deve ser experiente e conhecedor de toda a indústria de montagem de PCB. MOKO tem uma equipe profissional de design de PCB e aquisição de componentes. Nosso conhecimento profissional e cadeia de compras completa nos permitem selecionar os materiais e componentes mais adequados para os clientes’ projetos, e fornecer o projeto de PCB mais confiável dentro do orçamento do cliente. além do que, além do mais, você pode conferir nosso outro blog para saber mais informações sobre materiais PCB: https://www.mokotechnology.com/pcb-material/

4. Colocação de componentes

O design da PCB deve considerar a ordem de colocação dos componentes. Organizar corretamente as posições dos componentes pode reduzir as etapas de montagem necessárias, melhorar a eficiência e reduzir custos. Nossa ordem de veiculação recomendada é de conectores, circuitos de energia, circuitos de precisão, circuitos críticos, e por último o resto dos componentes. além do que, além do mais, devemos também notar que a dissipação excessiva de calor do PCB pode degradar o desempenho. Ao projetar o layout da PCB, considere quais componentes dissiparão mais calor, mantenha os componentes críticos longe de componentes de alta temperatura, e, em seguida, considere adicionar dissipadores de calor e ventiladores de refrigeração para diminuir a temperatura do componente. Se houver vários componentes que geram calor, esses componentes precisam ser distribuídos em diferentes locais, e eles não podem ser concentrados em um local. Por outro lado, a direção de colocação dos componentes também precisa ser considerada. Geralmente, componentes semelhantes são recomendados para serem colocados na mesma direção, que é propício para melhorar a eficiência da soldagem e reduzir erros. Deve-se notar que as peças não devem ser colocadas no lado da solda do PCB, mas deve ser colocado atrás das peças chapeadas do furo passante.

5. Planos de Força e Terra

Os planos de potência e terra devem sempre ser mantidos dentro da placa e devem ser centrados e simétricos, que é uma diretriz básica para o design de layout de PCB. Como esse design pode impedir que a placa de circuito se dobre, fazendo com que os componentes se desloquem de sua posição original. A colocação razoável de terra de energia e terra de controle pode reduzir a interferência de alta tensão no circuito. Precisamos separar os planos de terra de cada estágio de potência o máximo possível, e se for inevitável, pelo menos, certifique-se de que eles estão localizados no final do caminho de alimentação.

6. Integridade do sinal e problemas de RF

A qualidade do design do layout da placa de circuito impresso 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, design para evitar pistas de corrida paralelas umas às outras, pois os traços paralelos terão mais diafonia e causarão vários problemas. E se as faixas precisam se cruzar, eles devem ser cruzados em ângulos retos, 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 produzem baixa radiação eletromagnética, o que também ajuda na integridade do sinal.

Erros comuns a serem evitados no design de layout de PCB

1. Ignorando a cooperação com os fabricantes

É um mal-entendido comum que muitos engenheiros acham que não há problema em apenas fornecer os arquivos de projeto ao fabricante antes de iniciar a fabricação.. Na verdade, é melhor compartilhá-lo com o fabricante quando o primeiro rascunho do layout do PCB é projetado. Eles revisarão o design do PCB de acordo com sua rica experiência de fabricação e encontrarão problemas que você não consegue encontrar, para garantir a fabricação do projeto.

2. Muito perto da borda

Os componentes não podem estar muito próximos da borda da placa de circuito, e eles precisam ser mantidos a uma distância adequada, por outro lado, os componentes são propensos a quebrar por estarem muito próximos da borda. E este problema, fabricantes experientes podem descobrir quando obtêm os arquivos de projeto e pedem aos engenheiros que façam alterações, como colocar uma rota ao redor da borda para resolver o perigo oculto.

3. Ignore a verificação do design do layout do PCB

Quando você leva muito tempo e energia para concluir o design do PCB, você simplesmente não pode esperar para entrar no processo de produção, então você está errado. A verificação do projeto do PCB não deve ser ignorada, por outro lado, vai trazer grandes problemas. Imagine esperar até que a produção de PCB já tenha começado para encontrar o problema, vai perder muito tempo e trazer maiores perdas econômicas. Portanto, precisamos verificar o design várias vezes para garantir que não haja erros antes que ele possa ser colocado em produção. Sugerimos realizar Verificação de regras elétricas (ERC) e Verificação de Regras de Projeto, esses dois sistemas podem nos ajudar a verificar se os projetos atendem aos requisitos comuns de fabricação, Requisitos elétricos de alta velocidade, e mais, e identificar potenciais problemas de design com antecedência e corrigi-los rapidamente.

4. Complica o projeto de PCB

Alguns projetos complexos devem ser evitados tanto quanto possível, a menos que seja essencial, por outro lado, levará tempo e custo extra para fabricar. Por exemplo, peças subdimensionadas irão complicar a produção. Se a placa tiver espaço suficiente para acomodar componentes maiores, componentes de grande porte devem ser selecionados, que está mais de acordo com a capacidade de fabricação do produto. Em resumo, é muito melhor gastar mais tempo na fase de projeto para tornar o layout mais simples e atender aos requisitos funcionais, o que será benéfico para melhorar a velocidade e a qualidade da produção.

Junte-se a um fornecedor de PCB pronto para uso

Contudo, O design de layout de PCB não é uma tarefa fácil, se você não é proficiente nisso, então talvez você possa pedir ajuda de um fornecedor de PCB pronto para uso. Além de fabricar, eles também se especializam em design e engenharia de PCB.

A tecnologia MOKO fornece soluções PCB completas, desde o projeto de PCB até a produção, montagem, e testando, nós temos você coberto. Temos uma equipe de engenharia profissional com mais de dez anos de experiência na indústria de PCB, projetando e produzindo PCBs para clientes de várias indústrias. Se você não tem certeza se o design do seu PCB é bom, por favor Contate-Nos, e nossos especialistas avaliarão seu projeto e farão sugestões fabricáveis. Ou você pode terceirizar o serviço de design de PCB para nós e podemos transformar sua ideia em um produto no menor tempo possível.