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.