Domine o Design de PCB: 11 Técnicas Essenciais para Construção Eficiente de Placas de Circuito

Ao projetar ou construir uma placa de circuito, às vezes parece levar uma eternidade para atingir o design final. Seja por ajustar cobre e solda para garantir a impressão final, ou por problemas de design como tecnologia through-hole, layout com pads, vias e integridade de sinal.

Seguindo o procedimento correto passo a passo, evita-se contratempos futuros e, se algo der errado, a solução de problemas não será dolorosa. Vamos direto ao ponto.

Verifique Layout da Placa e Empilhamento de Camadas (Layer Stack)

Experientes sabem a importância de conhecer o software de design. Garante que as placas sejam projetadas corretamente. Colocar trilhas para roteamento, posicionamento de cobre ou executar camadas para solda pode ser desafiador sem integração precisa e confiável da captura esquemática para o layout.

Verifique o layout usando Design Rule Check (DRC). Ao mover dados esquemáticos para o PCB Doc, os footprints dos componentes e o contorno da placa são exibidos. Antes de posicionar componentes, defina o layout da PCB: forma, empilhamento e camadas usando o gerenciador de stackup.

Deixe Espaço Entre Componentes

Embora seja tentador empacotar todos os componentes firmemente, pode-se descobrir depois que não há espaço suficiente para roteamento. Deixe espaço entre componentes para que trilhas tenham onde passar.

Quanto mais pinos o componente tem, mais espaço será necessário. Espaçamento também facilita a soldagem. O posicionamento dos componentes define a facilidade de fabricação da placa.

Alterne Direções de Roteamento Entre Camadas

No layout da PCB, assegure que a direção do roteamento seja diferente em camadas sucessivas. Ex: se roteamento horizontal em uma camada, use vertical na próxima. Repita em todas as camadas de PCB multicamadas.

Desenhar trilhas horizontais de um lado e verticais do outro simplifica o roteamento de linhas que cruzam outras. Para PCB multicamadas, alterne direções.

Selecione Largura das Trilhas Conforme a Corrente

Uma PCB funciona melhor se permitir fluxo de corrente sem interrupções. Fluxo contínuo é vital para operação correta. Selecionar largura de trilha que não impeça o fluxo maximiza a produtividade do layout.

Conhecer a largura permite inserir corrente estimada e espessura para obter valor de largura de trilha para camadas externas e internas. Se puder usar larguras maiores que as sugeridas, não hesite — desde que atenda aos requisitos do fabricante. Trilhas maiores aumentam a robustez contra conexões quebradas.

Determinando Roteamento e Vias

Roteamento adiciona fios necessários para conectar componentes posicionados corretamente. Use boas diretrizes de roteamento e ferramentas de software com sabedoria (ex: colorização por via, destaque de redes).

Vias são essenciais em PCBs multicamadas: interconectam camadas diferentes dentro e sobre a PCB. Conectam eletrica e termicamente trilhas, polígonos e pads a diferentes segmentos.

Geralmente, coloca-se vias sacrificiais na PCB em segmento da placa de produção. Corta-se as vias e inspecionam-se seções transversais para determinar eficiência do processo de eletrodeposição.

Construção de Placa de Circuito – Evite Ângulos de 90º nas Trilhas

É difícil manter largura de trilha constante em curvas retas de 90º, especialmente em trilhas estreitas, onde pequena diferença representa grande porção da evidência. Prefira duas curvas de 45º. Também evita marcas de 90º não totalmente gravadas, que causam curtos.

Construção de Placa de Circuito – Considere Pontos de Calor

Calor reduz desempenho de circuitos e pode danificá-los se a dissipação não for adequada. Parâmetro resistência térmica mostra aumento de temperatura por watt de potência sob certas condições. Além dos componentes, força de redes elétricas, vias e trilhas de cobre contribuem para geração de calor.

Designers devem produzir PCBs que operem dentro de limites térmicos seguros para evitar falhas. Alguns circuitos funcionam sem refrigeração extra, mas em certas situações, heat sinks e ventoinhas são inevitáveis.

Construção de Placa de Circuito – Sempre Use o Mesmo Símbolo para o Mesmo Dispositivo

Para consistência no esquemático, use sempre o mesmo símbolo para representar o mesmo dispositivo. Ex: resistor IEEE e resistor europeu no mesmo esquema causam confusão.

Antes de projetar, avalie todos os símbolos elétricos identificáveis e use os mesmos em todos os projetos.

Construção de Placa de Circuito – Dicas para Circuitos de Sinal Misto

Mantenha Terras Digital e Analógica Separadas

Em circuitos de potência, PCB, mantenha terras digital e analógica separadas. Picos de tensão/corrente do circuito digital podem interferir no analógico, afetando desempenho. Se unidas na PCB, una-as no final do caminho de alimentação, preferencialmente próximo à conexão de terra da PCB.

Proteja Terras Analógicas de Ruído

Interferência na terra analógica tem efeitos semelhantes às linhas de sinal. Se deseja plano de terra grande para reduzir resistência, torna-se mais vulnerável a acoplamento capacitivo com linhas roteadas acima ou abaixo. Terra analógica deve ter linhas analógicas cruzando-a, e também digitais — isso diminui acoplamento capacitivo entre circuitos analógicos e digitais.

Construção de Placa de Circuito – Garanta que Cada Peça Tenha Designador Único

Para melhorar confiabilidade e legibilidade do esquemático, todos os símbolos precisam de designador distinto para identificação. Resistores devem seguir nomenclatura consistente: R1, R2, R3, etc.

Se usar componentes com requisitos de desempenho específicos, adicione rótulo ao símbolo. Ex: aumento de rotulagem para peças com requisitos específicos de largura de trilha, impedâncias ou blindagem especial.

Construção de Placa de Circuito – Conheça as Especificações do Fabricante

Cada fabricante tem suas especificações: largura mínima de trilha, número de camadas, etc. Antes de iniciar o design, reflita sobre suas necessidades e busque fabricante que as atenda. Inclua o grau de material da PCB (FR-1 a FR-5). FR-1 = mistura papel-fenólico; FR-4 = tecido de vidro e epóxi.

Com essa info, defina largura de trilha e espaçamento em vez de refazer todo o layout. O tipo de material afeta resistência à chama, durabilidade, resistência mecânica e absorção de umidade.

Resumo

11 dicas principais para garantir que sua produção de placa de circuito siga o plano. A WellPCB é empresa confiável que prioriza clientes. Possui duas fábricas modernas de PCB e uma de montagem.

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