Come comprendere alcune fasi importanti della progettazione di schede PCB

Se siete interessati a progettare una scheda PCB, dovete conoscere una serie di fasi importanti. Queste fasi comprendono l'ideazione, la definizione, la convalida e il posizionamento dei componenti. La comprensione di queste fasi vi aiuterà a realizzare il miglior progetto possibile.

Ideazione

La creazione di una scheda PCB efficace inizia con la definizione dello scopo del dispositivo. È essenziale far coincidere le dimensioni e i vincoli di altezza della scheda con i componenti previsti. Altre considerazioni riguardano la ESR dei componenti alle alte frequenze e la stabilità della temperatura. Inoltre, è necessario scegliere la larghezza e la spaziatura delle tracce. La mancata osservanza di questa regola generale può portare a un'esplosione dei costi.

Il processo di progettazione dei circuiti stampati inizia con l'ideazione, la definizione e la convalida. Questa fase è fondamentale e precede la progettazione di un prototipo o l'esecuzione di un progetto. Evidenzia la creatività del progettista e assicura che tutti i componenti hardware siano allineati e congruenti. Inoltre, consente la collaborazione incrociata tra i vari membri del team, con conseguente sinergia.

Definizione

La progettazione di un PCB è un processo complesso. Comprende la scelta dei materiali giusti per la base del PCB, la selezione di una regola di progettazione e la scelta delle dimensioni finali. Il PCB deve anche essere testato per garantire che funzioni correttamente nelle condizioni operative previste. Se la progettazione non viene eseguita correttamente, il progetto potrebbe fallire.

La prima fase della progettazione di un circuito stampato consiste nel creare una serie di progetti. Questa operazione viene eseguita tramite un software. I progetti servono come modello per la progettazione. Il progettista può anche utilizzare un calcolatore della larghezza delle tracce per determinare gli strati interni ed esterni. Le tracce di rame conduttivo e i circuiti sono contrassegnati con inchiostro nero. Le tracce sono note come strati nel progetto del PCB. Esistono due tipi di strati: quelli esterni e quelli interni.

Convalida

Le schede PCB vengono sottoposte a processi di validazione per garantire che siano state progettate correttamente. Questi test vengono eseguiti esaminando le strutture della scheda. Queste strutture comprendono sonde e connettori, nonché lo standard Beatty per i parametri dei materiali. Questi test vengono eseguiti per eliminare eventuali errori di progettazione, come le riflessioni.

Le schede PCB vengono quindi preparate per la produzione. Il processo dipende dallo strumento CAD utilizzato e dall'impianto di produzione. Di solito comporta la generazione di file Gerber, che sono disegni di ogni strato. Sono disponibili diversi strumenti di visualizzazione e verifica Gerber, alcuni dei quali sono integrati negli strumenti CAD, mentre altri sono applicazioni autonome. Un esempio è ViewMate, scaricabile e utilizzabile gratuitamente.

Il processo di validazione prevede anche il collaudo del dispositivo. Il progetto viene testato con un prototipo per garantire la risposta prevista. Inoltre, viene effettuata un'analisi del circuito per determinare se il progetto è stabile. I risultati di questo test determinano la necessità di eventuali modifiche. È necessario apportare alcune modifiche per migliorare il progetto e garantire che sia conforme alle specifiche del cliente.

Posizionamento dei componenti

Il posizionamento dei componenti sulle schede PCB può avvenire in molti modi. È possibile posizionarli sopra o sotto un altro componente, oppure utilizzare una combinazione di questi metodi. I posizionamenti possono essere resi ordinati allineando i componenti scegliendo Allinea in alto o Allinea in basso. È anche possibile distribuire uniformemente i componenti sulla scheda selezionandoli e facendo clic con il pulsante destro del mouse. È anche possibile spostare i componenti sul lato superiore o inferiore del PCB premendo L.

Nella progettazione di circuiti stampati, il posizionamento dei componenti è fondamentale. L'ideale sarebbe posizionare i componenti sul lato superiore della scheda. Tuttavia, se il componente ha una bassa dissipazione termica, può essere collocato sul lato inferiore. Si consiglia inoltre di raggruppare i componenti simili e di disporli in una fila uniforme. Inoltre, è opportuno posizionare i condensatori di disaccoppiamento in prossimità dei componenti attivi. Inoltre, è necessario posizionare i connettori in base ai requisiti di progetto.

Tensione di rottura del dielettrico

Sia che stiate progettando il vostro PCB, sia che vi stiate procurando un PCB da un produttore, ci sono diverse fasi che dovete conoscere. Alcune di queste fasi comprendono: la verifica della funzionalità dei componenti elettrici e del layout del PCB. Ciò avviene sottoponendo il PCB a una serie di test in conformità agli standard IPC-9252. Due dei test più comuni sono quelli di isolamento e di continuità del circuito. Questi test verificano l'eventuale presenza di disconnessioni o cortocircuiti nella scheda.

Una volta completato il processo di progettazione, è importante considerare l'espansione termica e la resistenza termica dei componenti. Queste due aree sono importanti perché l'espansione termica dei componenti della scheda aumenta quando il calore aumenta. La Tg dei componenti di una scheda deve essere sufficientemente alta per evitare che i componenti vengano danneggiati o deformati. Se la Tg è troppo bassa, i componenti possono guastarsi prematuramente.