Sugestões para o design de layout de PCB a partir do ângulo de soldadura

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Sugestões para o design de layout de PCB a partir do ângulo de soldadura

Ao projetar uma placa de circuitos, há vários aspectos a ter em conta, incluindo o ângulo de soldadura. Em geral, deve evitar soldar com o rosto diretamente acima da junta. Para o evitar, tente colocar os planos de alimentação e de terra nas camadas interiores da placa e alinhe os componentes de forma simétrica. Além disso, evite formar ângulos de traço de 90 graus.

Colocar os planos de alimentação e de terra nas camadas interiores da placa

Ao conceber uma placa de circuitos, é importante colocar os planos de alimentação e de terra nas camadas interiores. Isto ajuda a minimizar a quantidade de EMI, que pode resultar da proximidade de sinais de alta velocidade a um plano de terra. Os planos de terra também são necessários para reduzir a queda de tensão num carril de alimentação. Ao colocar os planos de potência e de terra nas camadas interiores, pode criar espaço nas camadas de sinal.

Depois de se certificar de que os planos de alimentação e de terra estão nas camadas interiores, pode passar ao passo seguinte do processo. No Gerenciador de pilha de camadas, adicione um novo plano e atribua um rótulo de rede a ele. Após a atribuição da etiqueta de rede, faça duplo clique na camada. Certifique-se de que tem em conta a distribuição dos componentes, como as portas de E/S. Também é necessário manter a camada GND intacta.

Evitar soldar com o rosto diretamente acima da junta

Soldar com o rosto diretamente acima da junta é uma má prática porque a solda perderá calor para o plano de terra e acabará por ter uma junta frágil. Também pode causar muitos problemas, incluindo acumulação excessiva no pino. Para evitar esta situação, certifique-se de que os pinos e as almofadas são aquecidos uniformemente.

A melhor forma de evitar soldar com a cara diretamente por cima de uma junta é utilizar fluxo. Este ajuda a transferir o calor e também limpa a superfície do metal. A utilização de fluxo também torna a junta de soldadura mais suave.

Colocar os componentes com a mesma orientação

Ao fazer o layout de uma PCB, é importante colocar os componentes com a mesma orientação a partir do ângulo de soldadura. Isto garantirá um encaminhamento correto e um processo de soldadura sem erros. Também ajuda colocar os dispositivos de montagem em superfície no mesmo lado da placa e os componentes de orifício passante no lado superior.

O primeiro passo para criar uma apresentação é localizar todos os componentes. Normalmente, os componentes são colocados fora do contorno do quadrado, mas isso não significa que não possam ser colocados no interior. De seguida, mova cada peça para o contorno do quadrado. Este passo ajuda-o a compreender como os componentes estão ligados.

Evitar criar ângulos de traçado de 90 graus

Ao projetar uma disposição de PCB, é importante evitar criar ângulos de traço de 90 graus. Estes ângulos resultam numa largura de traço mais estreita e num maior risco de curto-circuito. Se possível, tente utilizar ângulos de 45 graus. Estes são também mais fáceis de gravar e podem poupar-lhe tempo.

A criação de traços com ângulos de 45 graus no layout da sua placa de circuito impresso não só terá melhor aspeto, como também facilitará a vida do fabricante da placa de circuito impresso. Também facilita a gravação de cobre.

Utilização de ângulos de 45 graus para gravação

A utilização de ângulos de 45 graus para a solda no design do layout da PCB não é uma prática comum. De facto, é um pouco uma relíquia do passado. Historicamente, as placas de circuitos têm tido cantos em ângulo reto e uma falta de qualquer máscara de solda. Isto deve-se ao facto de as primeiras placas de circuito serem fabricadas sem máscaras de solda, e o processo envolvia um processo chamado fotossensibilização.

O problema com a utilização de ângulos superiores a 90 graus é que estes tendem a levar à migração de cobre e a armadilhas de ácido. Da mesma forma, os traços desenhados num layout num ângulo reto não são tão gravados. Para além disso, os ângulos de 90 graus podem criar ângulos parcialmente traçados, o que pode resultar em curtos. A utilização de ângulos de 45 graus é não só mais fácil como também mais segura, e resultará num esquema mais limpo e preciso.

Seleção do tamanho adequado da embalagem

Ao planear a disposição de uma placa de circuito impresso, é necessário ter em atenção o ângulo de soldadura e o tamanho da embalagem dos componentes na placa. Isto ajudá-lo-á a minimizar os problemas de efeito de sombra. Normalmente, as almofadas de solda devem ter um espaçamento de pelo menos 1,0 mm. Além disso, certifique-se de que os componentes com orifícios de passagem são colocados na camada superior da placa.

A orientação dos componentes é outro fator importante. Se os componentes forem pesados, não devem ser colocados no centro da placa de circuito impresso. Isto reduzirá a deformação da placa durante o processo de soldadura. Coloque os dispositivos mais pequenos perto das extremidades, enquanto os maiores devem ser colocados na parte superior ou inferior da placa de circuito impresso. Por exemplo, os componentes polarizados devem ser alinhados com os pólos positivo e negativo de um lado. Além disso, certifique-se de que coloca os componentes mais altos ao lado dos mais pequenos.

Três dicas para reduzir o risco de design de PCB

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Três dicas para reduzir o risco de design de PCB

Existem muitas formas de reduzir o risco associado à conceção de PCB. Algumas delas incluem a orientação de todos os componentes na mesma direção e a utilização de múltiplas vias nas transições de camadas. Outras incluem manter os circuitos analógicos e digitais separados e manter os circuitos oscilatórios afastados do calor.

Orientação dos componentes na mesma direção

O risco de conceção de PCB é minimizado pela orientação dos componentes na mesma direção. Esta prática ajuda a minimizar o tempo de montagem e manuseamento, e reduz o retrabalho e os custos. A orientação dos componentes na mesma direção também ajuda a reduzir a probabilidade de um componente ser rodado 180 graus durante o teste ou a montagem.

A orientação dos componentes começa com a construção da área de feixe. Uma área de cobertura incorrecta pode levar a peças mal ligadas. Por exemplo, se um díodo estiver orientado com o cátodo a apontar numa direção, o cátodo pode ser ligado ao pino errado. Além disso, as peças com vários pinos podem ser instaladas na orientação incorrecta. Isto pode fazer com que as peças flutuem sobre as almofadas ou se levantem, o que causa um efeito de tombstoning.

Nas placas de circuitos mais antigas, a maioria dos componentes estava orientada numa só direção. No entanto, as placas de circuitos modernas têm de ter em conta sinais que se movem a altas velocidades e estão sujeitos a preocupações de integridade de energia. Além disso, é necessário ter em conta as considerações térmicas. Consequentemente, as equipas de disposição têm de equilibrar o desempenho elétrico e a capacidade de fabrico.

Utilização de múltiplas vias nas transições de camadas

Embora não seja possível eliminar completamente as vias nas transições de camadas, é possível minimizar a radiação delas usando vias de costura. Estas vias devem estar próximas das vias de sinal para minimizar a distância que o sinal percorre. É importante evitar o acoplamento nessas vias, pois isso compromete a integridade do sinal em trânsito.

Outra forma de reduzir o risco de conceção de PCB é utilizar múltiplas vias nas transições de camadas. Isto reduz o número de pinos numa PCB e melhora a resistência mecânica. Também ajuda a reduzir a capacitância parasita, o que é particularmente importante quando se lida com altas frequências. Além disso, a utilização de múltiplas vias nas transições de camadas também permite a utilização de pares diferenciais e peças com elevado número de pinos. No entanto, é importante manter o número de sinais paralelos baixo, de modo a minimizar o acoplamento de sinais, a diafonia e o ruído. Recomenda-se também que os sinais de ruído sejam encaminhados separadamente em camadas distintas, para reduzir o acoplamento de sinais.

Manter o calor afastado dos circuitos oscilatórios

Um dos aspectos mais importantes a ter em conta na conceção de uma placa de circuito impresso é manter a temperatura tão baixa quanto possível. Para o conseguir, é necessária uma disposição geométrica cuidadosa dos componentes. Também é importante encaminhar os traços de alta corrente para longe dos componentes termicamente sensíveis. A espessura dos traços de cobre também desempenha um papel importante na conceção térmica da placa de circuito impresso. A espessura dos traços de cobre deve proporcionar um trajeto de baixa impedância para a corrente, uma vez que uma resistência elevada pode causar uma perda significativa de energia e gerar calor.

Manter o calor afastado dos circuitos oscilatórios é uma parte crítica do processo de conceção da placa de circuito impresso. Para um desempenho ótimo, os componentes do oscilador devem ser colocados perto do centro da placa, e não perto das extremidades. Os componentes perto das extremidades da placa tendem a acumular muito calor, o que pode aumentar a temperatura local. Para reduzir esse risco, os componentes de alta potência devem ser colocados no centro da placa de circuito impresso. Além disso, os traços de alta corrente devem ser encaminhados para longe dos componentes sensíveis, uma vez que podem causar a acumulação de calor.

Evitar a descarga eletrostática

Evitar as descargas electrostáticas durante a conceção de placas de circuito impresso é um aspeto essencial da engenharia eletrónica. A descarga eletrostática pode danificar os chips semicondutores de precisão no interior do circuito. Pode também derreter os fios de ligação e provocar curto-circuitos nas junções PN. Felizmente, existem muitos métodos técnicos para evitar este problema, incluindo a disposição e a estratificação correctas. A maioria destes métodos pode ser efectuada com muito poucas alterações ao seu projeto.

Em primeiro lugar, deve compreender como funciona a ESD. Resumidamente, a ESD provoca a passagem de uma enorme quantidade de corrente. Esta corrente desloca-se para a terra através do chassis metálico do dispositivo. Em alguns casos, a corrente pode seguir vários caminhos até ao solo.

Causas e soluções da pseudo-soldadura de PCBA

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Causas e soluções da pseudo-soldadura de PCBA

A pseudo-soldadura de PCBA é um problema que afecta a qualidade do PCBA acabado. Pode causar perdas devido ao retrabalho, o que reduz a eficiência da produção. No entanto, a deteção e resolução de problemas de pseudo-soldadura pode ser feita através de inspeção.

Soldadura por refluxo

A soldadura por refluxo é um dos métodos mais comuns de montagem de placas de circuito impresso. Este método é frequentemente combinado com a soldadura por onda. Pode afetar grandemente a qualidade da placa montada, razão pela qual o processo requer uma compreensão adequada da construção de PCB.

Para garantir uma junta de soldadura de qualidade, é importante seguir várias directrizes. Em primeiro lugar, é importante verificar o alinhamento da placa impressa. Certifique-se de que a impressão está corretamente alinhada antes de aplicar a pasta de solda. Em segundo lugar, limpar regularmente o fundo do stencil. Em terceiro lugar, a soldadura por refluxo pode resultar num efeito "tombstone", também conhecido como efeito Manhattan. O efeito "tombstone" é causado por desequilíbrios de força durante o processo de soldadura por refluxo. O resultado final assemelha-se a uma lápide num cemitério. Na realidade, o efeito "lápide" é um circuito aberto numa placa de circuito impresso defeituosa.

Durante a fase de pré-aquecimento, uma pequena porção da pasta de solda pode gaseificar. Isso pode fazer com que uma pequena quantidade de solda saia da almofada de solda, especialmente sob componentes de chips. Além disso, a pasta de solda derretida pode sair sob unidades de resistor-capacitor do tipo folha.

Soldadura por onda

Os defeitos do processo de montagem de PCB, incluindo o tombstoning, ocorrem de várias formas. Uma das principais causas é uma qualidade de soldadura inadequada. A má soldadura resulta em fissuras que aparecem na superfície de componentes discretos. Estes defeitos podem ser facilmente corrigidos com retrabalho, embora possam criar uma vasta gama de problemas no processo de montagem.

Os fabricantes de PCB têm de estar cientes destes defeitos para evitar que ocorram no processo de produção. Estes defeitos podem ser difíceis de detetar, mas diferentes tecnologias e métodos podem ajudar a detectá-los e a minimizar o seu impacto. Estes métodos permitem aos fabricantes evitar defeitos de soldadura antes de estes ocorrerem e ajudam-nos a produzir produtos de alta qualidade.

Espessura do estêncil

A pseudo-soldadura de PCB pode ser causada por vários factores. Por exemplo, um stencil incorreto pode levar à aplicação excessiva de pasta de solda nos componentes. Além disso, um estêncil com uma forma incorrecta pode resultar em solda ou deformações discretas. Estes problemas podem ser resolvidos reduzindo a espessura do estêncil ou o tamanho da abertura. No entanto, estes passos devem ser dados com precaução, porque mesmo o mais pequeno subdimensionamento pode levar a problemas graves em fases posteriores de montagem de PCB.

A pseudo-soldadura de PCB pode ser evitada através da aplicação correcta de fluxo. O fluxo é um agente tixotrópico que faz com que a pasta de solda tenha características de fluxo pseudo-plástico. Isto significa que a viscosidade diminui ao passar pelas aberturas do estêncil, mas recupera quando a força externa é removida. A quantidade de fluxo utilizada na pasta de solda deve ser de oito a quinze por cento. Valores mais baixos resultarão numa película de solda fina, enquanto valores mais altos causarão depósitos excessivos.

Pressão do rodo

A pseudo-soldadura PCBA, também conhecida como soldadura a frio, é uma fase intermédia do processo de soldadura em que uma parte da placa não é totalmente soldada. Esta situação pode comprometer a qualidade da placa PCB e afetar as suas características de circuito. Este defeito pode resultar no desmantelamento ou na desqualificação da placa PCB.

Controlar a pressão do rodo pode resolver o problema da pseudo-soldadura. Demasiada pressão irá manchar a pasta de solda e fazer com que esta se espalhe pela superfície plana da placa de circuito impresso. Em alternativa, uma pressão demasiado baixa fará com que a pasta de solda se espalhe em aberturas maiores, fazendo com que a placa de circuito impresso fique coberta com demasiada pasta.

Investigação sobre o mecanismo de ligação de PCB e o método de controlo eficaz

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Investigação sobre o mecanismo de ligação de PCB e o método de controlo eficaz

Microcâmaras pressurizadas

Uma microcâmara pressurizada é um meio eficaz de transporte de líquidos em dispositivos lab-on-PCB. Funciona armazenando energia pneumática e libertando-a através de uma abertura numa microválvula. A microválvula é activada eletricamente, utilizando um fio de ouro com cerca de 25 m de diâmetro.

Os dispositivos Lab-on-PCB estão atualmente a ser desenvolvidos para uma vasta gama de aplicações biomédicas, mas ainda não estão disponíveis comercialmente. No entanto, a investigação neste domínio está a crescer rapidamente e existe um potencial significativo para a obtenção de dispositivos comercializáveis. Foram desenvolvidos vários métodos de condução de fluxo, incluindo a electro-humilhação em dieléctricos, a condução de fluxo electroosmótico e a condução de fluxo baseada na mudança de fase.

A utilização de fontes externas para movimentar líquidos no interior de sistemas lab-on-PCB é utilizada há muito tempo na investigação, mas não é uma solução particularmente prática para um sistema portátil. As bombas de seringa externas também reduzem a portabilidade do dispositivo. No entanto, constituem uma oportunidade interessante para integrar sensores e actuadores num dispositivo microfluídico.

As bombas electroosmóticas são também normalmente integradas em placas de circuito impresso para manipulação de fluidos. Oferecem um fluxo contínuo de fluido de baixo custo e sem impulsos, mas requerem microcanais estreitos e reservatórios externos de líquido. Uma ativação inadequada pode resultar em eletrólise e bloqueio dos microcanais. Além disso, os eléctrodos de cobre não são ideais porque podem provocar a contaminação do fluido e o bloqueio dos microcanais. Além disso, os eléctrodos de cobre requerem etapas de fabrico adicionais e aumentam o custo.

Laboratório sobre PCBs

O Laboratory-on-PCBs (LoP) é um tipo de dispositivo que integra um circuito eletrónico numa placa de circuito impresso. Este tipo de dispositivo é utilizado para realizar várias experiências em circuitos electrónicos. É também utilizado em aplicações que requerem a integração de diferentes materiais. Estes dispositivos são compatíveis com as técnicas de flow-driving e podem também ser produzidos por métodos fotolitográficos ou de resistência seca. Além disso, estes dispositivos também integram componentes electrónicos montados à superfície, concebidos para medir dados. Um exemplo é um dispositivo que integra um LED azul incorporado e um sensor de temperatura integrado.

Outra opção para movimentar líquidos em Lab-on-PCBs é utilizar microcâmaras pressurizadas. As câmaras pressurizadas podem armazenar energia pneumática e podem ser libertadas através da abertura de uma microválvula. As microválvulas são activadas eletricamente. Uma vantagem deste tipo de mecanismo é o facto de ser portátil e poder ser utilizado várias vezes. Além disso, pode suportar pressões elevadas.

Um dos principais desafios da implementação de microválvulas em PCB é a dificuldade de as integrar na PCB. Também é difícil integrar actuadores com partes móveis numa PCB. No entanto, os investigadores desenvolveram microbombas com base em PCB e utilizaram actuadores piezoeléctricos.

O processo de utilização de lab-on-PCBs para controlar líquidos é altamente complexo e pode ser bastante difícil. Este método apresenta numerosos inconvenientes e a principal dificuldade é o complexo processo de fabrico. Além disso, o método de montagem dos LoPs também aumenta a complexidade do dispositivo.