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Directrices de diseño de diseño de PCB

Directrices de diseño de diseño de PCB

La placa de circuito impreso, diseño de PCB, es uno de los elementos de diseño más importantes dentro del diseño de un producto electrónico. En la mayoría de los casos, un ingeniero de diseño de hardware electrónico diseñará el circuito, y luego un especialista en diseño de PCB realizará el diseño y diseño de PCB a partir de un esquema proporcionado utilizando un sistema CAD de PCB.

La disposición y el diseño de PCB es una habilidad especializada que requiere conocimiento no solo del software de diseño de PCB y del sistema CAD de PCB, sino también de una variedad de estándares y técnicas utilizadas para garantizar que el diseño de circuito básico se transfiera con éxito a una placa de circuito impreso general que se puede fabricar en un entorno de fabricación de circuitos electrónicos.

Para que una placa de circuito impreso pueda diseñarse satisfactoriamente, a menudo es útil tener algunas pautas que se pueden seguir, aunque no hay sustituto para la experiencia.

Pautas de diseño de PCB

Hay muchas ideas y pautas que se pueden elaborar para el diseño y la disposición de una PCB. La siguiente lista cubre varios de ellos. Obviamente, hay más, y la lista de pautas de diseño de PCB a continuación no debe considerarse como una lista completa.

Para que las pautas de diseño de PCB se puedan seguir más fácilmente, las pautas se dividen en secciones:

  • Pautas de diseño de restricciones de la placa: aquellas que cubren las restricciones iniciales en la placa
  • Pautas generales de diseño de diseño
  • Directrices asociadas a los planos o capas
  • Seguimiento de pautas de diseño
  • Problemas térmicos
  • Consideraciones sobre la integridad de la señal y la RF

Estos forman algunas de las áreas principales a considerar para el diseño de una PCB. Para algunos diseños, algunas de las pautas de diseño de PCB serán más importantes que otras, y a menudo será necesario realizar juicios para equilibrar un requisito con otro.

Directrices de diseño de PCB de restricción de placa

Estas pautas de diseño de PCB están asociadas con las limitaciones de la placa en general: - tamaño, forma y algunos de los factores que afectan el diseño o concepto general de la PCB. Estos deberían ser algunos de los primeros factores a abordar.

  • Elija puntos de referencia que se adapten al proceso de fabricación. Normalmente es necesario tener agujeros o puntos de referencia en el tablero. Se utilizan para máquinas de recogida y colocación y dispositivos de prueba. Deben elegirse para adaptarse al proceso de fabricación de PCB. A menudo, pueden ser orificios para accesorios, pero también pueden ser marcas cruzadas para sensores ópticos. Deben estar libres de componentes y no oscurecidos.
  • Deje un área de placa adecuada para el circuito A menudo, las dimensiones de la placa estarán definidas por el tamaño total del producto, pero antes de que comience el diseño de la placa de circuito impreso, se deben hacer estimaciones con respecto al tamaño de la placa y si puede acomodar los componentes y sus pistas.
  • Determine la cantidad de capas necesarias Es aconsejable determinar el número de capas de pistas que se necesitan dentro de la placa de circuito impreso al comienzo del diseño. Las capas adicionales aumentan los costos de producción, pero pueden significar que se pueden acomodar las pistas. Los diseños complejos pueden tener muchas pistas y puede que no sea posible enrutarlas a menos que haya suficientes capas disponibles.
  • Considere el método de montaje de la placa Es necesario considerar cómo se montará la placa de circuito impreso al comienzo del diseño. Los diferentes métodos de montaje pueden requerir que diferentes áreas del tablero se mantengan libres, o pueden ocupar diferentes áreas del tablero.

Pautas generales de diseño de PCB de diseño

Estas pautas de diseño de PCB deben abordarse antes de que comience el diseño principal del circuito. Efectivamente, deberían ser algunos de los primeros elementos de la ubicación del componente.

  • Dibujar y plano general de dónde se ubicarán las diferentes áreas del circuito Una de las primeras partes del diseño del circuito es dibujar un plano aproximado de dónde se ubicarán los componentes principales y las áreas de componentes. De esta manera, se pueden evaluar los recorridos críticos de las vías junto con el diseño más conveniente.

Directrices de diseño de PCB asociadas con los planos o capas utilizados

Es una práctica común utilizar una capa o plano completo para los rieles de tierra o de potencia. La forma más eficaz de utilizarlos debe considerarse al principio del diseño de la PCB.

  • Considere si se utilizarán planos completos para energía, tierra, etc. Es una práctica común utilizar un plano completo para la tierra y algunos rieles eléctricos importantes. Esto tiene ventajas en términos de ruido y capacidad de corriente.
  • Evite planos parciales Es aconsejable evitar dejar grandes espacios en los planos terrestres o de potencia, o tener planos parciales en un área determinada del tablero. Estos pueden crear tensiones en el tablero que pueden provocar deformaciones durante la fabricación del tablero desnudo, o más tarde cuando el tablero se calienta durante el proceso de soldadura. La deformación después de agregar componentes de montaje en superficie puede provocar fracturas de componentes y, por lo tanto, una alta tasa de fallas funcionales.

Seguimiento de pautas de diseño

Es necesario tener en cuenta los aspectos de las pistas en la placa de circuito impreso en una etapa temprana, ya que es posible que sea necesario hacer concesiones.

  • Determine el ancho de vía estándar que se utilizará Es necesario equilibrar el tamaño de pista estándar que se utilizará dentro del diseño. Si las vías son demasiado estrechas y cercanas, existe una mayor posibilidad de que se produzcan cortos. Además, si son demasiado anchos y están demasiado separados, puede restringir el número de pistas en un área determinada y esto puede forzar el uso de planos adicionales en las placas para garantizar que el diseño de la PCB pueda enrutarse.
  • Considere el tamaño de la pista para las líneas que transportan corriente Las pistas delgadas que se utilizan en las placas de circuito impreso actuales solo pueden transportar una corriente limitada. Se debe tener en cuenta el tamaño de la pista para cualquiera que lleve rieles eléctricos en lugar de señales de bajo nivel. La siguiente tabla muestra algunos anchos de vía o un aumento de temperatura de 10 grados C para placas de cobre de diferentes espesores.

Corriente máxima recomendada para pistas de PCB
Actual
(Amperios)
Ancho para tablero de 1 oz
(Mil)
Ancho para cartón de 2 oz
(Mil)
1105
22015
35025
  • Fije la almohadilla de la placa de circuito impreso a la relación y el tamaño del orificio Al comienzo del diseño de la PCB, será necesario determinar las dimensiones de la almohadilla y el orificio. Normalmente se utiliza una relación de aproximadamente 1,8: 1 (taco: agujero), aunque a veces se utiliza como medida un taco 0..5 mm más grande que el orificio. Esto permite tolerancias de perforación de orificios, etc. El fabricante de la PCB desnuda podrá asesorar sobre los estándares que se requieren para su proceso. La relación se vuelve más importante a medida que se reduce el tamaño de las almohadillas y los orificios, y es particularmente importante para los orificios de paso.
  • Determinar las formas de las almohadillas de PCB Las bibliotecas de componentes asociadas con los sistemas CAD de PCB tendrán bibliotecas para el esquema y huellas de PCB para los diferentes componentes. Sin embargo, estos pueden variar según el proceso de fabricación. Por lo general, deben ser grandes para la soldadura por ola que para la soldadura por reflujo por infrarrojos. Por lo tanto, el proceso de fabricación debe determinarse antes de que comience el diseño, de modo que se puedan elegir y utilizar los tamaños de almohadilla óptimos en el sistema CAD de PCB y, por lo tanto, en la propia placa de circuito impreso.

Problemas térmicos

Aunque para muchas placas de circuito impreso más pequeñas, los problemas térmicos no representan un problema, con velocidades de procesamiento más altas y densidades de componentes más altas para los PCB modernos, los problemas térmicos a menudo pueden comenzar a convertirse en un obstáculo importante.

  • Deje suficiente espacio para enfriar alrededor de los componentes calientes Los componentes que disipan grandes cantidades de calor pueden requerir espacio adicional a su alrededor. Deje suficiente espacio para los disipadores de calor que puedan ser necesarios.

Consideraciones sobre la integridad de la señal y la RF

Hay muchos problemas con el diseño de PCB asociados con la integridad de la señal, consideraciones de RF y EMC. Muchas de las formas de evitar problemas están asociadas con la forma en que se enrutan las pistas.

  • Evite correr pistas en paralelo Las pistas que se ejecutan en paralelo para cualquier longitud tendrán un nivel más alto de diafonía y las señales de una pista aparecerán en otra. La diafonía puede provocar una variedad de problemas en el circuito y puede ser muy difícil de eliminar una vez que se ha diseñado y construido la placa de circuito impreso.
  • Cuando las pistas deban cruzar, hágalo cruzar en ángulo recto Para reducir el nivel de diafonía generada, cuando dos líneas de señal deben cruzarse, deben cruzarse en ángulo recto para reducir el nivel de capacitancia e inductancia mutua entre las dos líneas.

Existe una gran cantidad de pautas de diseño de PCB que pueden documentarse. Las pautas de diseño de PCB aquí son solo algunas de las muchas que podrían diseñarse, pero pueden formar la base de un conjunto de pautas que podrían usarse en el diseño general de PCB.

Ver el vídeo: Normas para PCB y electrónica. Entidades de Normalizacion. (Noviembre 2020).