Tre consigli per ridurre i rischi della progettazione di PCB

Esistono molti modi per ridurre il rischio associato alla progettazione di PCB. Alcuni di questi includono l'orientamento di tutti i componenti nella stessa direzione e l'uso di vias multipli alle transizioni di strato. Altri includono la separazione dei circuiti analogici da quelli digitali e l'allontanamento dei circuiti oscillanti dal calore.

Orientare i componenti nella stessa direzione

Il rischio di progettazione dei circuiti stampati viene ridotto al minimo orientando i componenti nella stessa direzione. Questa pratica aiuta a minimizzare i tempi di assemblaggio e manipolazione, riducendo le rilavorazioni e i costi. Orientare i componenti nella stessa direzione aiuta anche a ridurre la probabilità che un componente venga ruotato di 180 gradi durante il test o l'assemblaggio.

L'orientamento dei componenti inizia con la costruzione dell'impronta. Un ingombro errato può portare a componenti non collegati correttamente. Ad esempio, se un diodo è orientato con il catodo rivolto in una direzione, il catodo potrebbe essere collegato al pin sbagliato. Inoltre, i componenti a più pin possono essere installati con l'orientamento sbagliato. Questo può far sì che i componenti galleggino sulle piazzole o si alzino, causando un effetto tombstone.

Nei circuiti stampati più vecchi, la maggior parte dei componenti era orientata in un'unica direzione. Tuttavia, i circuiti moderni devono tenere conto dei segnali che si muovono ad alta velocità e sono soggetti a problemi di integrità dell'alimentazione. Inoltre, è necessario tenere conto delle considerazioni termiche. Di conseguenza, i team di layout devono trovare un equilibrio tra prestazioni elettriche e producibilità.

Utilizzo di più vias nelle transizioni di strato

Sebbene non sia possibile eliminare completamente i vias alle transizioni di strato, è possibile ridurre al minimo l'irradiazione da essi utilizzando vias di cucitura. Questi vias devono essere vicini ai vias di segnale per ridurre al minimo la distanza percorsa dal segnale. È importante evitare l'accoppiamento in questi vias, poiché ciò compromette l'integrità del segnale durante il transito.

Un altro modo per ridurre il rischio di progettazione dei circuiti stampati è quello di utilizzare più vias nelle transizioni di strato. In questo modo si riduce il numero di pin su un PCB e si migliora la resistenza meccanica. Inoltre, contribuisce a ridurre la capacità parassita, particolarmente importante quando si ha a che fare con le alte frequenze. Inoltre, l'uso di più vias alle transizioni di livello consente di utilizzare coppie differenziali e componenti ad alto numero di pin. Tuttavia, è importante mantenere basso il numero di segnali paralleli, per ridurre al minimo l'accoppiamento dei segnali, la diafonia e il rumore. Si consiglia inoltre di instradare separatamente i segnali di disturbo su strati separati per ridurre l'accoppiamento dei segnali.

Allontanare il calore dai circuiti oscillanti

Una delle cose più importanti da tenere a mente quando si progetta un circuito stampato è mantenere la temperatura più bassa possibile. Per raggiungere questo obiettivo è necessaria un'attenta disposizione geometrica dei componenti. È inoltre importante che le tracce ad alta corrente siano lontane dai componenti termicamente sensibili. Anche lo spessore delle tracce di rame svolge un ruolo importante nella progettazione termica del PCB. Lo spessore delle tracce di rame deve fornire un percorso a bassa impedenza per la corrente, poiché un'elevata resistenza può causare una significativa perdita di potenza e la generazione di calore.

Tenere lontano il calore dai circuiti oscillatori è una parte fondamentale del processo di progettazione della scheda. Per ottenere prestazioni ottimali, i componenti dell'oscillatore devono essere collocati vicino al centro della scheda, non vicino ai bordi. I componenti vicini ai bordi della scheda tendono ad accumulare molto calore e questo può aumentare la temperatura locale. Per ridurre questo rischio, i componenti ad alta potenza dovrebbero essere collocati al centro della scheda. Inoltre, le tracce ad alta corrente devono essere distanti dai componenti sensibili, poiché possono causare l'accumulo di calore.

Evitare le scariche elettrostatiche

Evitare le scariche elettrostatiche durante la progettazione di circuiti stampati è un aspetto essenziale dell'ingegneria elettronica. Le scariche elettrostatiche possono danneggiare i chip semiconduttori di precisione all'interno del circuito. Può anche fondere i fili di collegamento e cortocircuitare le giunzioni PN. Fortunatamente, esistono molti metodi tecnici per evitare questo problema, tra cui un layout e una stratificazione adeguati. La maggior parte di questi metodi può essere eseguita con poche modifiche al progetto.

Innanzitutto, è necessario capire come funzionano le ESD. In poche parole, l'ESD provoca il passaggio di un'enorme quantità di corrente. Questa corrente viaggia verso la terra attraverso il telaio metallico del dispositivo. In alcuni casi, la corrente può seguire più percorsi verso la terra.