Como determinar o número de camadas em PCBs

Antes de decidir o número de camadas de uma placa de circuito impresso, é essencial identificar o objetivo para o qual a placa será utilizada. Este aspeto afectará o número de camadas necessárias, tal como a complexidade do circuito eletrónico e a quantidade de energia que este irá consumir. De um modo geral, as aplicações de alta tecnologia requerem um elevado número de camadas.

Utilizar o estimador da camada de sinal

A estimativa da contagem de camadas de PCB é um passo crucial no fabrico de placas. Quanto mais camadas tiver uma placa de circuito impresso, mais cara será. Mais camadas também requerem mais etapas de produção, materiais e tempo. A utilização do estimador de camadas de sinal ajudá-lo-á a determinar o número correto de camadas a utilizar na sua placa de circuito impresso. Depois, pode ajustar a placa em conformidade para um design eficiente.

A camada de sinal é a primeira camada de um empilhamento de PCB de duas camadas. O material de cobre utilizado para a primeira camada tem uma espessura de 0,0014 polegadas. Ele pesa aproximadamente uma onça. O efeito desta camada varia consoante o tamanho das placas.
Utilizar o estimador da placa de terra

O número de camadas necessárias para um determinado projeto depende dos níveis de potência e da complexidade dos circuitos. Um maior número de camadas aumenta o custo de produção, mas também permite a utilização de mais pistas e componentes. Por conseguinte, a estimativa da contagem de camadas é um passo importante no processo de conceção. A Sierra Circuits criou uma ferramenta chamada Signal Layer Estimator, que o pode ajudar a determinar o número de camadas necessárias para as suas placas de circuito impresso.

A conceção da placa de circuito impresso é fundamental para o desempenho do seu dispositivo. O processo de conceção deve especificar o número de camadas para alimentação, terra, encaminhamento e considerações especiais. As placas de circuito impresso podem ter até quatro camadas, e as camadas de sinal devem estar próximas umas das outras. Esta disposição reduz os sinais indesejados e mantém a oposição entre correntes e circuitos dentro de limites aceitáveis. O intervalo ideal para esta oposição é de 50 a 60 ohms. Se a impedância for demasiado baixa, podem ocorrer picos de corrente. Por outro lado, uma impedância demasiado elevada irá gerar mais interferências electromagnéticas e expor a placa a interferências externas.

Gerir uma boa pilha

Gerir um bom empilhamento na conceção de PCBA requer uma compreensão das várias exigências do empilhamento. As três principais exigências são a impedância controlada, o controlo de diafonia e a capacitância interplanar. Os fabricantes não podem ter em conta os dois primeiros requisitos, porque só o engenheiro de projeto sabe o que eles precisam.

As camadas de uma placa de circuito impresso devem ser empilhadas de forma a serem compatíveis e poderem transmitir sinais. Além disso, as camadas devem ser acopladas umas às outras. A camada de sinal deve estar adjacente ao plano de potência, ao plano de massa e ao plano de terra. Para atingir estes objectivos, o melhor modo é um empilhamento de 8 camadas, mas pode personalizá-lo de acordo com os requisitos do seu projeto.

Um bom empilhamento pode reduzir a diafonia, que é a energia que passa de um traço de PCB para o seguinte. Existem dois tipos de diafonia: indutiva e capacitiva. A diafonia indutiva é dominada por correntes de retorno, que geram campos magnéticos nos outros traços.

Considerar as restrições de manutenção de componentes ou de altura livre

Ao determinar o número de camadas da sua placa de circuito impresso, tenha em conta as restrições de head-room ou de manutenção de componentes que possam ser aplicáveis. As restrições de head-room referem-se a áreas numa placa em que a forma física dos componentes está demasiado próxima da placa ou em que a placa não é suficientemente grande para acomodar um determinado componente. Estas áreas são normalmente assinaladas no esquema. O tipo de componentes na placa e a disposição geral determinarão o número de camadas.

Cálculo da impedância de microstrip e stripline para sinais de alta velocidade

Usando a mesma fórmula matemática, podemos calcular a impedância de ambos os striplines e microstrips para sinais de alta velocidade. Ao contrário de um stripline, a impedância caraterística de um microstrip depende da largura do seu traço, não da sua altura. Como resultado, quanto maior for a frequência, maior será a impedância caraterística da microstrip.

No projeto de circuitos, as linhas de impedância controlada são mais frequentemente instaladas numa configuração microstrip. A configuração de microstrip com acoplamento de arestas utiliza um par diferencial numa camada externa da placa de circuito com um plano de referência adjacente. A microfita incorporada, por outro lado, utiliza materiais dieléctricos adicionais, como a Soldermask. Além disso, o encaminhamento do stripline é normalmente simétrico.

Os valores da impedância nem sempre são exactos porque os circuitos são influenciados por uma variedade de factores e parâmetros. Valores calculados incorretamente podem conduzir a erros de conceção da placa de circuito impresso e interferir com o funcionamento do circuito. Para evitar esta situação, utilize uma calculadora de impedância. Trata-se de uma ferramenta poderosa para resolver problemas de impedância e obter resultados exactos.