Como compreender alguns passos importantes na conceção de placas PCB

Se estiver interessado em conceber uma placa PCB, há uma série de passos importantes que deve conhecer. Estes passos incluem a Ideação, a Definição, a Validação e a Colocação de componentes. A compreensão destes passos ajudá-lo-á a criar o melhor design possível.

Ideação

A criação de um design de placa PCB eficaz começa com a definição do objetivo do dispositivo. É essencial fazer corresponder as dimensões e as restrições de altura da placa aos componentes pretendidos. Outras considerações incluem a ESR dos componentes a altas frequências e a estabilidade da temperatura. Além disso, é necessário escolher a largura e o espaçamento adequados dos traços. O não cumprimento desta regra geral pode levar a uma explosão de custos.

O processo de conceção de PCB começa com a conceção, definição e validação. Este passo é fundamental e ocorre antes de conceber um protótipo ou executar um projeto. Realça a criatividade do designer e garante que todos os componentes de hardware estão alinhados e são congruentes. Também permite a colaboração cruzada entre os vários membros da equipa, resultando em sinergia.

Definição

A conceção de uma placa de circuito impresso é um processo complexo. Inclui a escolha dos materiais adequados para a base da placa de circuito impresso, a seleção de uma regra de conceção e a seleção das dimensões finais. A placa de circuito impresso também deve ser testada para garantir que funcionará corretamente nas condições de funcionamento previstas. Se a conceção não for feita corretamente, o projeto pode acabar em fracasso.

O primeiro passo na conceção de PCB é criar um conjunto de projectos. Isto é feito através de software de computador. As plantas servem de modelo para o projeto. O projetista pode também utilizar uma calculadora de largura de traço para determinar as camadas interior e exterior. Os traços e circuitos condutores de cobre são marcados com tinta preta. Os traços são conhecidos como camadas no desenho da PCB. Existem dois tipos de camadas, a exterior e a interior.

Validação

As placas PCB passam por processos de validação para garantir que foram concebidas corretamente. Estes testes são efectuados através da análise das estruturas da placa. Estas estruturas incluem sondas e conectores, bem como o padrão Beatty para parâmetros de material. Estes testes são efectuados para eliminar quaisquer erros de conceção, tais como reflexos.

As placas PCB são então preparadas para o fabrico. O processo depende da ferramenta CAD utilizada e das instalações de fabrico. Normalmente, envolve a criação de ficheiros Gerber, que são desenhos de cada camada. Existem várias ferramentas de visualização e verificação Gerber disponíveis, algumas das quais estão integradas em ferramentas CAD, enquanto outras são aplicações autónomas. Um exemplo é o ViewMate, que pode ser descarregado e utilizado gratuitamente.

O processo de validação também envolve o teste do dispositivo. O projeto é testado com um protótipo para garantir que cumpre a resposta esperada. Além disso, inclui uma análise do circuito para determinar se o projeto é estável. Os resultados deste teste determinam se são necessárias alterações. Devem ser efectuadas algumas modificações para melhorar a conceção e garantir que esta cumpre as especificações do cliente.

Colocação de componentes

A colocação de componentes em placas PCB pode ser efectuada de várias formas. Pode colocá-los acima ou abaixo de outro componente, ou pode utilizar uma combinação destes métodos. As colocações podem ser organizadas alinhando os componentes seleccionando Alinhar em cima ou Alinhar em baixo. Também é possível distribuir uniformemente os componentes no quadro seleccionando-os e clicando com o botão direito do rato sobre eles. Também pode mover os componentes para o lado superior ou inferior da placa de circuito impresso premindo L.

Quando se desenham placas de circuito impresso, a colocação dos componentes é crucial. Idealmente, os componentes são colocados na parte superior da placa. No entanto, se o componente tiver uma dissipação térmica baixa, pode ser colocado na parte inferior. Recomenda-se também agrupar componentes semelhantes e colocá-los numa fila uniforme. Além disso, os condensadores de desacoplamento devem ser colocados muito próximos dos componentes activos. Além disso, os conectores devem ser colocados de acordo com os requisitos do projeto.

Tensão de rutura dieléctrica

Quer esteja a conceber a sua própria placa de circuito impresso ou a adquirir uma placa de circuito impresso a um fabricante, há vários passos que deve conhecer. Algumas destas etapas incluem: testar a funcionalidade dos componentes eléctricos e da disposição da placa de circuito impresso. Isto é feito através da realização de uma bateria de testes de acordo com as normas IPC-9252. Dois dos testes mais comuns são os testes de isolamento e de continuidade do circuito. Estes testes verificam se existem quaisquer desconexões ou curto-circuitos na placa.

Após a conclusão do processo de design, é importante considerar a expansão térmica e a resistência térmica dos componentes. Estas duas áreas são importantes porque a expansão térmica dos componentes da placa aumenta quando esta fica mais quente. A Tg dos componentes de uma placa deve ser suficientemente elevada para evitar que os componentes sejam danificados ou deformados. Se a Tg for demasiado baixa, pode provocar a falha prematura dos componentes.