Como utilizar o empilhamento em camadas de PCB para controlar a radiação dos CEM

Um empilhamento em camadas de PCB é uma das melhores formas de reduzir a CEM e controlar as emissões de CEM. No entanto, não é isenta de riscos. A conceção de uma placa de circuito impresso com duas camadas de sinal pode resultar numa quantidade insuficiente de espaço na placa para encaminhar os sinais, cortando o plano PWR. Por conseguinte, é preferível colocar as camadas de sinal entre dois planos condutores empilhados.

Utilizar um empilhamento de PCB de 6 camadas

Um empilhamento de PCB de 6 camadas é eficaz para dissociar sinais de alta velocidade e sinais de baixa velocidade, podendo também ser utilizado para melhorar a integridade da energia. Ao colocar uma camada de sinal entre a superfície e as camadas condutoras interiores, pode suprimir eficazmente a EMI.

A colocação da fonte de alimentação e da terra na segunda e quinta camadas do empilhamento da placa de circuito impresso é um fator crítico no controlo da radiação EMI. Esta colocação é vantajosa porque a resistência do cobre da fonte de alimentação é elevada, o que pode afetar o controlo da EMI de modo comum.

Existem diferentes configurações de empilhamentos de PCB de 6 camadas que são úteis para diferentes aplicações. Um empilhamento de PCB de 6 camadas deve ser concebido para as especificações de aplicação adequadas. Então, deve ser exaustivamente testado para garantir sua funcionalidade. Depois disso, o desenho será transformado numa impressão azul, que orientará o processo de fabrico.

As placas de circuito impresso costumavam ser placas de camada única, sem vias e com velocidades de relógio na ordem dos cem kHz. Atualmente, podem conter até 50 camadas, com componentes aninhados entre camadas e em ambos os lados. As velocidades de sinal aumentaram para mais de 28 Gb/S. As vantagens do empilhamento em camadas sólidas são numerosas. Eles podem reduzir a radiação, melhorar a diafonia e minimizar os problemas de impedância.

Utilizar uma placa laminada com núcleo

A utilização de uma placa de circuito impresso com núcleo laminado é uma excelente forma de proteger os componentes electrónicos da radiação EMI. Este tipo de radiação é causado por correntes que mudam rapidamente. Estas correntes formam loops e irradiam ruído quando mudam rapidamente. Para controlar a radiação, deve utilizar uma placa com núcleo laminado que tenha uma constante dieléctrica baixa.

A EMI é causada por uma variedade de fontes. A mais comum é a EMI de banda larga, que ocorre em frequências de rádio. É produzida por uma série de fontes, incluindo circuitos, linhas eléctricas e lâmpadas. Pode danificar o equipamento industrial e reduzir a produtividade.

Uma placa com núcleo laminado pode incluir circuitos de redução de EMI. Cada circuito redutor de EMI inclui uma resistência e um condensador. Pode também incluir um dispositivo de comutação. A unidade do circuito de controlo controla cada circuito redutor de EMI enviando sinais de seleção e controlo para os circuitos redutores de EMI.

Incompatibilidade de impedância

Os empilhamentos em camadas de PCB são uma excelente forma de melhorar o controlo da EMI. Podem ajudar a conter campos eléctricos e magnéticos, minimizando a EMI de modo comum. O melhor empilhamento tem planos sólidos de alimentação e terra nas camadas exteriores. A ligação de componentes a estes planos é mais rápida e fácil do que o encaminhamento de árvores de alimentação. Mas a contrapartida é o aumento da complexidade e dos custos de fabrico. As PCB multicamadas são caras, mas as vantagens podem compensar a desvantagem. Para obter os melhores resultados, trabalhe com um fornecedor de PCB experiente.

A conceção de um empilhamento em camadas de PCB é uma parte integrante do processo de integridade do sinal. Este processo requer uma consideração cuidadosa dos requisitos de desempenho mecânico e elétrico. Um projetista de PCB trabalha em estreita colaboração com o fabricante para criar a melhor PCB possível. Em última análise, o empilhamento de camadas da placa de circuito impresso deve ser capaz de encaminhar todos os sinais com êxito, manter intactas as regras de integridade do sinal e fornecer camadas de alimentação e de terra adequadas.

Um empilhamento em camadas de PCB pode ajudar a reduzir a radiação EMI e melhorar a qualidade do sinal. Pode também fornecer um barramento de energia de desacoplamento. Embora não exista uma solução única para todos os problemas de EMI, existem várias boas opções para otimizar as pilhas de camadas de PCB.

Separação de traços

Uma das melhores formas de controlar a radiação EMI é utilizar o empilhamento de camadas nos desenhos de PCB. Esta técnica consiste em colocar o plano de terra e as camadas de sinal ao lado umas das outras. Isto permite-lhes atuar como escudos para as camadas de sinal interiores, o que ajuda a reduzir a radiação de modo comum. Além disso, um empilhamento em camadas é muito mais eficiente do que uma PCB de plano único no que respeita à gestão térmica.

Para além de ser eficaz na contenção da radiação EMI, a conceção de uma pilha de camadas de PCB também ajuda a melhorar a densidade dos componentes. Isto é feito garantindo que o espaço à volta dos componentes é maior. Isto também pode reduzir a EMI de modo comum.

Para reduzir a radiação EMI, um projeto de PCB deve ter quatro ou mais camadas. Uma placa de quatro camadas produzirá menos 15 dB de radiação do que uma placa de duas camadas. É importante colocar a camada de sinal perto do plano de potência. A utilização de um bom software para a conceção de PCB pode ajudar a escolher os materiais correctos e a efetuar cálculos de impedância.

SMD Vs THT Vs SMT

Ao decidir qual o tipo de PCB a utilizar, é importante compreender as diferenças entre SMD e THT. Cada tipo tem vantagens e desvantagens. O SMT requer equipamento avançado e um stencil personalizado, enquanto o THT utiliza a soldadura manual para fixar os componentes. Devido a estas diferenças, o SMT é geralmente a melhor escolha para a produção em grande escala e para aplicações de alta velocidade. Em contrapartida, a THT é mais adequada para projectos mais pequenos e protótipos.

smd vs tht vs smt

Em eletrónica, a tecnologia de montagem em superfície refere-se ao processo de montagem de componentes electrónicos diretamente numa placa de circuito impresso. As suas vantagens incluem a capacidade de produzir placas de circuito impresso mais pequenas. Substitui a tradicional tecnologia de orifícios de passagem.

Normalmente, os componentes SM são mais pequenos do que os seus homólogos com orifício de passagem e têm terminais de contacto na extremidade do corpo do componente. Muitos componentes estão disponíveis em embalagens SMD, incluindo condensadores, indutores e resistências.

Os dispositivos de montagem em superfície são geralmente menos dispendiosos do que os seus homólogos com orifícios passantes, mas exigem uma tecnologia de produção e um design mais sofisticados. O aumento do investimento de capital é compensado por um maior rendimento com uma configuração totalmente automatizada. O tempo de produção mais rápido ajuda a torná-los a melhor escolha para muitos fabricantes.

As principais diferenças entre os componentes SMT e TH são a estabilidade mecânica e os requisitos de passo fino. Para além de serem mais baratos, os componentes SMT são mais fáceis de montar em grandes quantidades, especialmente para peças mais pequenas. Utilizando máquinas Pick and Place e um forno de refluxo, os componentes SMT são montados a alta velocidade. No entanto, os componentes SMT requerem mais formação e equipamento dispendioso para os soldar corretamente.

O THT requer mais perfuração do que o SMT, mas proporciona ligações mecânicas mais fortes. É adequado para aplicações de elevada fiabilidade, em que os componentes são expostos a maior tensão. No entanto, a perfuração adicional é um inconveniente e aumenta o custo da placa de circuitos.

Embora a SMT exija menos perfurações na placa de circuito impresso, a montagem através de orifícios pode ser muito mais cara. No entanto, pode ser mais eficiente. Além disso, a SMT pode produzir placas de circuito impresso mais pequenas com menos furos, o que permite poupar dinheiro. Além disso, a SMT utiliza máquinas automatizadas para colocar os componentes, o que a torna mais barata do que a THT.

A tecnologia de montagem em superfície é uma alternativa económica à tecnologia de orifícios passantes, que requer operadores altamente qualificados e equipamento dispendioso. Para além da poupança de custos, os componentes de montagem em superfície são mais fiáveis do que os componentes de furo passante. A tecnologia de montagem em superfície também permite uma maior densidade de componentes por unidade de área.

No entanto, os componentes SMT são frequentemente mais pequenos do que os componentes com orifício passante. Devido ao seu tamanho, requerem frequentemente uma ampliação para ler as suas marcações. Isto torna-os menos desejáveis para prototipagem, retrabalho e reparação, mas é possível reparar estes componentes com um ferro de soldar. Mas isso requer uma habilidade considerável e nem sempre é viável.

Os dispositivos de montagem em superfície existem em muitas formas e materiais. São classificados em diferentes categorias. Alguns são passivos, como os condensadores e as resistências. Outros são activos, como os díodos. Um dispositivo misto pode combinar ambos os tipos de dispositivos, como um circuito integrado.

A tecnologia de montagem em superfície está a tornar-se o pilar da indústria de PCB, mas é importante ter em conta que a tecnologia de orifícios pode ser melhor para determinadas aplicações. É mais fiável do que a tecnologia de montagem em superfície e é utilizada em muitas aplicações militares. É também mais fácil de testar, criar protótipos e substituir componentes. Uma placa de ensaio com componentes de furo passante é ideal para prototipagem.

Como minimizar o efeito de RF no projeto de interconexão de PCB

Existem várias formas diferentes de minimizar o efeito de RF num design de interligação de PCB. Algumas delas incluem garantir que os traços não estejam muito próximos uns dos outros, usando uma grade de aterramento e separando as linhas de transmissão de RF de outros traços.

Configuração multicamada

O efeito RF na conceção de interligações de PCB é um problema comum. Este efeito ocorre principalmente devido a propriedades não ideais do circuito. Por exemplo, se um circuito integrado for colocado em duas placas de circuito diferentes, a sua gama de funcionamento, emissões harmónicas e suscetibilidade a interferências serão drasticamente diferentes.

Para minimizar este efeito, é necessária uma configuração multicamada. Uma placa deste tipo deve ter uma disposição razoável, impedância de alta frequência e cablagem simples de baixa frequência. A utilização do material de substrato correto minimiza a perda de sinal e ajuda a manter uma impedância consistente ao longo dos circuitos. Isso é crucial porque os sinais passam do circuito para as linhas de transmissão, e elas devem ter impedância constante.

A impedância é outra questão que se coloca na conceção das interligações de PCB. É a impedância relativa de duas linhas de transmissão, começando na superfície da PCB e estendendo-se até ao conetor ou cabo coaxial. Quanto mais elevada for a frequência, mais difícil é gerir a impedância. Por conseguinte, a utilização de frequências mais elevadas parece ser um desafio de conceção significativo.

Criar uma grelha de terra

Uma forma de reduzir o efeito de rf é criar uma grelha de terra no seu PCB. Uma grelha de terra é uma série de secções de caixas que estão ligadas por traços à terra. O seu objetivo é minimizar o caminho de retorno do sinal, mantendo ao mesmo tempo uma baixa impedância. A grelha de terra pode ser um único traço ou uma rede de traços sobrepostos.

O plano de terra actua como uma referência para calcular a impedância dos traços de sinal. Num sistema ideal, a corrente de retorno permanece no mesmo plano que os traços de sinal. No entanto, em sistemas reais, a corrente de retorno pode desviar-se do caminho ideal devido a vários factores, incluindo variações no revestimento de cobre da PCB e no material laminado utilizado.

Separação de linhas de transmissão RF de outros traços

Ao projetar circuitos com múltiplos traços, é importante separar as linhas de transmissão de RF do resto do circuito. A separação desses traços é importante para evitar diafonia. Para conseguir isso, é melhor espaçar as linhas de transmissão de RF com pelo menos duas larguras de traço. Esta distância reduz a quantidade de emissões irradiadas e minimiza o risco de acoplamento capacitivo.

As linhas de transmissão RF são normalmente separadas de outros traços por striplines. Nas placas de circuitos impressos multicamadas, as linhas de traço são mais facilmente construídas nas camadas interiores. Tal como as microstrip, as striplines têm planos de terra acima e abaixo da linha de transmissão RF. Embora os striplines ofereçam melhor isolamento do que os microstrip, eles tendem a ter uma perda de RF maior. Por esse motivo, as linhas estriadas são normalmente usadas para sinais de RF de alto nível.

Utilização de cerâmica PTFE

O efeito RF é uma preocupação muito real na conceção de interligações de PCB. Devido às altas frequências, os sinais que viajam num traço podem mudar. Isto faz com que a constante dieléctrica mude dependendo da velocidade do sinal e da geometria do traçado. A constante dieléctrica do material do substrato da placa de circuito impresso também afecta a velocidade do sinal.

Quando se comparam as cerâmicas com a solda, as cerâmicas de PTFE têm uma vantagem sobre as cerâmicas de FEP. Embora a primeira seja mais barata e mais fácil de fabricar, reduzirá a fiabilidade do sinal. Além disso, as cerâmicas de PTFE são menos susceptíveis de absorver humidade. No entanto, se as cerâmicas de PTFE estiverem cobertas por hidrocarbonetos, a absorção de humidade aumentará.

Utilização de roteamento de stripline simétrico

O roteamento de stripline é uma abordagem comum no design de circuitos digitais. Utiliza uma camada dieléctrica ensanduichada entre dois planos de terra com condutores de transporte de sinal no centro. Este método é designado por stripline simétrico. As dimensões típicas do stripline são s=2.0, w=3.0, t=1.0 e b=5.0.

Este método tem duas grandes vantagens em relação ao microstrip. Permite traços mais pequenos, que proporcionam maior proteção contra sinais agressores. Além disso, o roteamento de stripline pode ajudar a minimizar o impacto de RF no projeto da interconexão. No entanto, requer uma consideração cuidadosa do empilhamento das camadas da placa e dos materiais dieléctricos entre os planos de terra.

Quanto à largura da pista da placa de circuito impresso, esta não deve exceder duas polegadas. Isto é importante para a lógica de alta velocidade, que tem um tempo de subida/descida de cinco nanossegundos. É aconselhável terminar as pistas de PCB de lógica de alta velocidade com uma impedância caraterística e evitar espaços vazios no plano de referência.

Como organizar elegantemente a serigrafia de PCB

Há alguns aspectos a ter em conta quando se utiliza a serigrafia para PCB. Em primeiro lugar, tem de decidir como organizar os caracteres da serigrafia. Isto é muito importante, pois é necessário certificar-se de que não são colocados por baixo de um componente ou sobre uma almofada de passagem. Também é importante certificar-se de que os caracteres não são demasiado grandes.

Utilização de almofadas de cobre

A apresentação de PCB é um processo exigente que requer um planeamento cuidadoso. Para alcançar o resultado desejado, é importante utilizar as ferramentas e técnicas correctas. Uma forma de o fazer é utilizar o PROTEL AUTOTRAX em DOS, que lhe permite editar cadeias e esquemas. No entanto, é importante estar ciente de que pode ser necessário ajustar manualmente os tamanhos dos blocos para componentes de chip de duas pernas e ICs de patch de quatro linhas.

Antes de começar a criar uma serigrafia, certifique-se de que consulta o seu coordenador para saber qual a disposição recomendada. Muitas vezes, o coordenador dir-lhe-á para manter a serigrafia apenas num dos lados da placa de circuito impresso.

Utilização de designadores de referência

Ao projetar uma placa de circuito impresso, a utilização de designadores de referência é uma forma útil de identificar claramente os componentes da placa. Normalmente começam com uma letra seguida de um valor numérico. Cada designador de referência representará uma classe específica de componente. Os designadores de referência devem ser colocados acima do componente para que sejam claramente visíveis depois de montado na placa de circuito impresso. Os designadores de referência são normalmente pintados com tinta epóxi amarela ou branca ou serigrafados.

A colocação de designadores de referência é crucial. Ao colocar um componente numa placa de circuito impresso, certifique-se de que é colocado o mais próximo possível do seu componente associado. Do mesmo modo, se um componente for colocado verticalmente, o seu designador de referência deve estar situado no canto inferior esquerdo da placa. A colocação de designadores de referência pode reduzir os erros de montagem. No entanto, colocá-los por baixo dos símbolos dos componentes pode dificultar a sua leitura depois de montados. Além disso, é aconselhável não os colocar em traços de sinal de alta velocidade.

Utilizar o alinhamento automático

Os PCBAs contêm uma variedade de marcações e informações em serigrafia. Estas incluem marcações regulamentares como RoHS, FCC e CE, bem como marcações de eliminação de resíduos electrónicos. Além disso, existem PCBs com marcações UL, o que significa que a placa foi fabricada por um fabricante com certificação UL.

Estas camadas são depois fundidas através de um processo conhecido como "layer-up" e "bonding". O material da camada exterior consiste em fibra de vidro ou outro material que tenha sido pré-impregnado com resina epóxi, ou pré-impregnado. Cobre também o substrato original e os traços de cobre gravados. As camadas são então montadas numa mesa de aço pesada. Os pinos encaixam-se firmemente uns nos outros para evitar que as camadas se desloquem.

O posicionamento dos designadores de referência é muito importante. Os designadores devem estar perto da peça que se destinam a identificar e devem ser rodados de forma adequada para serem legíveis. É também importante que a peça ou componente que está a colocar não seja obscurecida pela serigrafia. Isto pode dificultar a leitura.

Especificar manualmente a largura das linhas

Existem várias razões para especificar manualmente as larguras de linha ao organizar os componentes serigrafados de PCB. A primeira razão é que as larguras das linhas terão um impacto no aspeto da serigrafia da PCB. Se as larguras das linhas forem demasiado grandes ou pequenas, poderá ter dificuldade em lê-las. Além disso, um número demasiado reduzido de linhas pode resultar em saltos ou texto desfocado. Por este motivo, é importante definir uma largura de linha mínima de 0,15 mm (seis mils). Geralmente, é preferível especificar larguras de linha de 0,18 mm a 20 mm.

Há também outras considerações a ter em conta, como o tamanho dos tipos de letra da serigrafia. Se estiver a criar uma serigrafia para uma placa de circuito impresso, deve escolher um tamanho de letra de, pelo menos, 0,05 polegadas para uma legibilidade óptima. Ao colocar designadores de referência, deve deixar cerca de 5 mils de espaço entre cada linha. Deve também certificar-se de que estão orientados da esquerda para a direita e de baixo para cima para evitar serigrafias irregulares.

Utilizar características de desenho

A serigrafia para placas de circuito impresso é uma parte importante da placa de circuito acabada e deve ser cuidadosamente elaborada. Para garantir que a serigrafia tem o melhor aspeto possível, utilize os tamanhos de letra e as larguras de linha adequados. Caso contrário, pode acabar com manchas de tinta e uma serigrafia de má qualidade.

Um dos erros de serigrafia mais comuns é não marcar claramente os componentes polarizados. Por exemplo, ao desenhar uma placa de circuito impresso com condensadores electrolíticos, certifique-se sempre de que marca o pino positivo. Para díodos, deve utilizar sempre um símbolo "A" ou "C" para distinguir o ânodo do cátodo.

How to Check PCB Board Soldering Defects

There are several common types of PCB soldering defects. These defects include pin holes and blow holes. Pin holes are small holes in a solder joint, while blow holes are larger holes. Both of these defects are caused by improper hand soldering. During the soldering process, the moisture in the board is heated and turned into gas, which escapes through the molten solder. When this happens, the board becomes void, and pin holes and blow holes form.

Common types of PCB soldering defects

Several common types of PCB soldering defects can be attributed to improper soldering techniques. These problems include uneven heating and uneven distribution of heat. This can result in solder melting unevenly and may cause component tombstoning. This problem can be avoided by using proper solder paste and reflowing the board in a proper temperature range.

Defects in the soldering process can ruin a beautiful PCB design. These defects are rarely the fault of the designer, and are more likely to be the result of a manufacturing error. Manufacturers should know how to spot these issues during the inspection phase. In many cases, the problem lies in the wave soldering process.

Another common defect is solder balling, which results in tiny balls of solder adhering to the laminate or conductor surface. PCB soldering techniques should avoid this type of problem. PCBs that have solder balls will look lumpy and dull.

Common causes

Soldering defects are common problems that arise during the production process of PCB boards. These defects can result in short circuits, open joints, or crossed signal lines. They can also be caused by variations in solder temperature and humidity. In addition, improperly applied solder can cause a lopsided surface and uneven soldering.

One of the most common causes of PCB failure is heat and humidity. Different materials expand and contract at different rates, so constant thermal stress can weaken solder joints and damage components. For this reason, high-performance PCBs must be able to dissipate heat.

Insufficient wetting can also lead to weak solder joints. Soldering must be performed on a clean surface, and there must be a proper heat level for the solder iron. Failure to do so may result in a cold joint, which is lumpy and lacks bonding ability.

Common inspection methods

There are various PCB inspection methods, which are used to identify defects and ensure the quality of electronic products. These methods include visual inspection and automated testing. These tests are performed at several stages of the PCB assembly process. They can detect a variety of defects, including open solder joints, missing or incorrect components, and solder bridges.

The first step in identifying the PCB board soldering defects is to identify the components. To do this, you need to assign a reference designator, which is a letter followed by a number. Each component on a PCB has a unique reference designator. For example, a resistor is denoted by an R, whereas a capacitor is denoted by a C. These letters can vary from standard letters, but they are a reliable way to identify components. The next step is to choose the type of inspection test. This can be done by using an AOI, ICT, or functional testing.

Another common PCB board inspection method is X-ray inspection. This technique uses a machine that enables it to inspect the PCB from any angle. Currently, PCBA123 uses a 2D X-ray inspection system, but plans to upgrade to a 3D AXI in the near future.

Preventative measures

PCB board soldering defects can be caused by a number of different issues. Some problems can be easily identified, while others may not be visible. The best way to check PCB boards for these defects is to use an automatic visual inspection system. Automated inspection systems can detect defects in solder joints and capacitor polarity, for example.

One of the most common causes of board soldering defects is that the solder is not fully wetted. This can occur when the solder is applied too little heat or is left on the board too long. A board that is not properly wetted can lead to structural issues, and it will affect the overall performance of the PCB. However, there are several preventive measures that can be taken to improve board wetting.

Another reason for PCB board soldering defects is improper stencil design. When a stencil is improperly designed, it may cause the solder balls to not fully form. Using a proper stencil can prevent solder ball defects and ensure circuit performance.