Como paso preliminar deProceso de fabricación de PCBEl diseño de PCB es una de las fases más significativas en el diseño de PCB, ya que su calidad determina esencialmente la del ruteo de la PCB, lo que a su vez afecta la fiabilidad y funcionalidad finales de las PCBs. Por lo tanto, se puede concluir que un diseño razonable de PCB allana el camino para placas de PCB de alta calidad. Un diseño de PCB poco razonable, sin embargo, puede provocar problemas en términos de funcionalidad y fiabilidad. Un diseño de PCB bien concebido aportará más comodidades, ya que no solo ahorra espacio en la superficie de la PCB, sino que también garantiza el rendimiento del circuito.
El diseño de PCB se presenta principalmente en dos tipos: diseño interactivo y diseño automático. En términos generales, el diseño automático establece el marco sobre el cual se realizarán los ajustes mediante el diseño interactivo. Durante el diseño de PCB, se puede implementar una redistribución en el circuito de compuertas según la situación específica del ruteo. Se intercambian dos circuitos de compuertas, lo que dará lugar al diseño óptimo que resulta más conveniente para el ruteo.
Después de completar el diseño del PCB, se puede etiquetar cierta información en los archivos de diseño del PCB o en los esquemas para que la información o los datos correspondientes en el PCB sean coherentes con lo representado en los esquemas. Como resultado, se puede mantener un cambio sincrónico tanto en el perfilado como en la modificación del diseño del PCB. Además, se actualizan los datos analógicos y se puede llevar a cabo la verificación a nivel de placa del rendimiento eléctrico y de las funciones.
Básicamente, el diseño de PCB debe ajustarse a dos reglas fundamentales:
1). El diseño de la PCB debe garantizar una alta calidad.
2). El diseño de la PCB debe verse ordenado y claro en apariencia, lo que permite que los componentes se distribuyan uniformemente sobre la superficie de la placa.
Una vez que un producto funciona de manera satisfactoria en cuanto a los dos aspectos mencionados anteriormente, puede considerarse perfecto.
Directriz n.º 1. El bucle debe ser lo más corto posible.
Los bucles, especialmente los de alta frecuencia, deben ser lo más cortos posible. Los bucles pequeños suelen presentar una inductancia y resistencia más bajas y pueden ayudar a reducir la cantidad de señal acoplada al nodo, ya sea procedente de una fuente externa o transmitida por el propio nodo. La inductancia puede reducirse si el bucle se sitúa sobre un plano de tierra. También puedes mantener el bucle del circuito del amplificador operacional lo más corto posible para evitar que el ruido se acople al circuito.
Directriz n.º 2. La vía térmica debe ubicarse adecuadamente.
Los orificios metalizados transfieren el calor de un extremo de la PCB al otro lado, lo cual es especialmente útil cuando la placa está montada sobre un disipador de calor en el chasis. En estas condiciones, el chasis disipará aún más el calor. Los orificios grandes funcionan mejor que los pequeños en cuanto a eficiencia de disipación térmica. Múltiples orificios son más eficientes que un solo orificio en términos de disipación térmica y reducen la temperatura de funcionamiento de los componentes. Una temperatura de funcionamiento más baja conduce a una mayor fiabilidad.
Directriz n.º 3. El tamaño y la cantidad de las vías deben estar razonablemente dispuestos.
Las vías presentan tanto inductancia como resistencia. Si planea organizar el ruteo desde un extremo de la placa PCB hasta el otro y requiere una inductancia o resistencia relativamente baja, se puede recurrir a múltiples vías. Las vías de gran tamaño presentan una resistencia menor. Este método resulta especialmente útil cuando el condensador de filtrado y el nodo de alta corriente están conectados a tierra.
Directriz n.º 4. Tenga cuidado con los componentes sensibles al calor.
Los componentes sensibles al calor deben ubicarse lejos de los componentes que generan calor. Los componentes sensibles al calor incluyen el termopar y el condensador electrolítico. La medición de temperatura posiblemente se verá afectada cuando el termopar se encuentre cerca de una fuente de calor. El condensador electrolítico sufrirá una reducción de su vida útil de funcionamiento cuando se ubique cerca de componentes que generan calor. Los componentes que generan calor posiblemente incluyen diodos, inductores, diodos, puentes rectificadores, MOSFET y resistencias, cuyo calor generado depende de la corriente que fluye a través de ellos.
Directriz n.º 5. El condensador de desacoplo debe ubicarse cuidadosamente.
El condensador de desacoplo debe ubicarse cerca de los pines de alimentación o tierra del CI para maximizar la eficiencia de desacoplo. Se producirá capacitancia parásita cuando el condensador se coloque a una gran distancia. Se deben disponer múltiples vías entre los terminales del condensador y el plano de tierra para que la inductancia pueda reducirse.
Directriz n.º 6. La almohadilla térmica debe ubicarse de manera inteligente.
La configuración de las almohadillas térmicas tiene como objetivo reducir al mínimo la distancia entre las pistas o el relleno y los pines de los componentes, lo cual es beneficioso para la soldadura. Una conexión pequeña es corta cuando se trata de la reducción de la resistencia. Si no se aplican almohadillas térmicas en los pines de los componentes, la temperatura de los componentes será más baja. Se obtiene una mejor conexión térmica al conectar las pistas o el relleno, lo que ayuda a la disipación térmica. Sin embargo, es más difícil soldar o desoldar.
Directriz n.º 7. Las trazas digitales y de ruido deben mantenerse alejadas de los circuitos analógicos.
Las pistas o conductores paralelos pueden dar lugar a la generación de capacitancia. Las señales tienden a acoplarse en los circuitos cuando las pistas están demasiado cerca unas de otras, lo cual es especialmente cierto para frecuencias relativamente altas. Las pistas de alta frecuencia y de ruido deben estar alejadas de aquellas que no se desea que sean perturbadas por el ruido.
Directriz n.º 8. La distancia entre las pistas y los orificios de montaje debe estar adecuadamente dispuesta.
Se debe mantener un espacio suficiente entre las pistas o el relleno de cobre y las vías de montaje para evitar riesgos de descarga eléctrica. La máscara de soldadura no es un aislante fiable, por lo que también se debe mantener una distancia suficiente entre el cobre y cualquier elemento de montaje.
Directriz n.º 9. La tierra puede ser peligrosa si le prestas poca atención en el diseño de la PCB.
La tierra no es un conductor ideal, por lo que se debe tener cuidado al colocar la tierra de ruido lejos de las señales silenciosas. Las pistas de tierra deben ser lo suficientemente grandes para conducir la corriente que circula. Colocar un plano de tierra bajo las pistas de señal puede ayudar a reducir la impedancia de las pistas, lo cual es una condición ideal.
Directriz n.º 10. La placa de circuito impreso debe considerarse como un disipador de calor.
Se debe colocar más cobre alrededor de los componentes de montaje superficial para proporcionar una mayor área de superficie que permita disipar el calor, lo cual es un método que ofrece una mayor eficiencia. Directrices similares incluso se mencionan en las hojas de datos de algunos componentes.
Una vezDiseño de PCBse haya completado, antes de pasar al siguiente paso, examine cuidadosamente el diseño de su PCB basándose en los siguientes consejos.
1). Se debe verificar el tamaño de la placa para asegurarse de que sea compatible con el representado en los esquemas o con los requisitos de la técnica de fabricación de PCB y de que existan marcas de referencia (fiduciales).
2). Se debe garantizar que los componentes no presenten conflictos en el espacio bidimensional y tridimensional.
3). Se deben revisar los componentes para garantizar que todos estén distribuidos de manera ordenada y uniforme.
4). Los componentes que requieran un reemplazo posterior deben examinarse para asegurarse de que sean accesibles para su sustitución o modificación.
5). Se ha mantenido una distancia suficiente entre los componentes sensibles al calor y los componentes generadores de calor.
6). Debe garantizarse que los componentes ajustables puedan ajustarse de manera conveniente.
7). El área de disipación térmica debe incluir un disipador de calor y presentar un flujo de aire uniforme.
8). El flujo de la señal debe ser fluido y las interconexiones deben ser lo más cortas posible.
