La progettazione di PCB non è più difficile o limitata come una volta, ma per i principianti potrebbe essere necessario un po' di tempo per abituarsi. Sebbene i design semplici a livello singolo siano per lo più abbastanza facili da gestire, inizia a sembrare un territorio inesplorato una volta aggiunti più livelli insieme a una varietà di componenti di grandi dimensioni.
Per aiutare sia gli appassionati di elettronica che i nuovi progettisti di PCB industriali, ecco cinque suggerimenti e trucchi che dovrebbero aiutare a rimuovere almeno alcuni intoppi dei principianti dalle loro esperienze.
Non sprecare risorse su più prototipi
Se rimani aggiornato sugli sviluppi nel campo, probabilmente noterai che la necessità di sviluppare prototipi è diminuita in modo significativo. Sono ancora necessari nelle fasi finali per appianare eventuali difetti del mondo reale della progettazione, ma la necessità di sviluppare e utilizzare una serie di prototipi dalle fasi preliminari alla versione finale non è più necessaria.
Come puoi immaginare, ciò è possibile solo grazie alla tecnologia di visualizzazione 3D. Ora è imperativo per le aziende tagliare i costi inutili e ridurre i tempi, perfezionando la progettazione con l'aiuto di una suite software completa di modellazione 3D, progettazione, simulazione e personalizzazione per PCB. Per quanto riguarda il modo in cui l'elemento di design realistico aiuta a ridurre la necessità di più prototipi, ne parleremo nella parte successiva.
Scegli uno strumento di progettazione PCB con funzionalità di visualizzazione 3D
In assenza di una funzionalità di visualizzazione tridimensionale presente negli strumenti software avanzati di progettazione 3D, sarebbe molto difficile per i progettisti di PCB posizionare accuratamente i componenti su una scheda. Dai un'occhiata al breve elenco riportato di seguito per comprendere i vantaggi che la progettazione 3D apporta alla scena nel posizionamento dei componenti.
- La soluzione efficace contro i comuni problemi di ombreggiatura legati ai corpi dei componenti alti
- Precisione migliorata durante il posizionamento dei designatori di riferimento e dei contorni serigrafici
- Prevenzione della sovrapposizione dei giochi della maschera di saldatura dovuta al posizionamento di un componente
- Prevenzione della sovrapposizione dei designatori di riferimento da parte di componenti mal posizionati
- La modellazione 3D di viti, rondelle, ecc. garantisce un'esperienza di montaggio fluida nella produzione/assemblaggio
- I prototipi preliminari non sono più necessari poiché gli stessi rendering 3D possono essere utilizzati per rilevare e correggere i difetti
- Meno prototipi devi investire, più soldi risparmi
Suggerimenti per il routing: l'Autorouter ha i suoi limiti
L'apprendimento automatico sta lentamente rendendo sempre più intelligenti le funzionalità di automazione basate sull'intelligenza artificiale nelle suite software avanzate di progettazione PCB. Tuttavia, resta il fatto che al momento l'autorouting non è perfetto.
Certo, semplificherà in modo significativo il processo di tracciamento, ma il routing manuale sarà comunque necessario per la maggior parte del tempo. Per utilizzare la funzione autostrada in modo efficace, attenersi alle seguenti linee guida:
Percentuale di completamento
Una volta completato il posizionamento dei componenti, esegui l'autorouter e dovresti ottenere una valutazione di completamento pari o superiore all'85%. Un valore inferiore all'85% significa che il tuo posizionamento non è abbastanza buono e che le parti richiedono aggiustamenti finché non riesci a ottenere una valutazione di completamento più elevata.
Guida
Tracciando manualmente i percorsi, spesso rimaniamo bloccati in determinati punti, e questo accade quando si tratta di un PCB multistrato con diversi componenti ad alta potenza, che naturalmente richiede un layout complesso.
Quando sei bloccato, rappresenta l'occasione perfetta per utilizzare l'autorouting per trovare percorsi che altrimenti potrebbero non essere evidenti.
Punti di connessione critici
Il punto critico di connessione più ovvio è, ovviamente, un collo di bottiglia, e l'autorouting non ha eguali nel rilevare colli di bottiglia nel layout.
Utilizzare l'accoppiamento differenziale per neutralizzare l'EMI
L'EMI o l'interferenza elettromagnetica possono essere a vero dolore da affrontare, soprattutto se sono coinvolti segnali sensibili. Il routing differenziale è una tecnica eccezionalmente adatta a ridurre al minimo o addirittura a neutralizzare completamente l'interferenza effettiva derivante dal rumore comune sui progetti di schede ad alta potenza.
Tuttavia, non è la tecnica di routing più semplice da eseguire correttamente, quindi tieni a mente i seguenti punti, altrimenti le tracce gemelle potrebbero finire per causare ancora più interferenze di quelle che ti aspettavi di risolvere con il metodo di routing, tanto per cominciare.
Tracce altrettanto lunghe
Ciascuna delle tracce nella coppia dovrebbe avere lunghezze esatte e uguali. Quando ciò si rivela un problema di progettazione, è necessario mettere in atto meandri e segmentazioni per garantire che entrambe le cariche raggiungano la loro destinazione simultaneamente. Generalmente il margine di errore è molto ridotto, ma è meglio non esagerare!
A meno che non siano il più vicini possibile tra loro in lunghezza, i segnali ad alta velocità genereranno abbastanza EMI da causare interruzioni da piccole a gravi.
Controllo e neutralizzazione dell'impedenza
Dopo aver calcolato l'impedenza, si avranno le misure per le larghezze più piccole necessarie a mantenere la perfetta neutralizzazione della diafonia durante l'intero passaggio dei segnali ad alta velocità su percorsi accoppiati in modo differenziale. Lo spazio risparmiato si rivelerà molto utile più avanti nel progetto finale.
Allo stesso tempo, è necessario mantenere il percorso della coppia differenziale equamente separato in tutti i punti. Se tale coerenza non viene mantenuta, l'interferenza del circuito di corrente sarà significativa. L'uniformità è fondamentale se si implementa il routing della coppia differenziale sul PCB.
Gli angoli retti sono una cattiva idea per il tracciamento del percorso
La mancanza di logica nel tracciare tracce ad angolo retto è così evidente che comprenderla è quasi buon senso. Sui bordi esterni delle curve ad angolo retto, le tracce hanno sempre un'alta probabilità di essere più strette della larghezza calcolata utilizzata ovunque. Di conseguenza, ciò genererà un calore in eccesso, soprattutto se utilizzato da segnali ad alta velocità.
Inoltre, non è raro che i bordi affilati a 90 gradi vengano tracciati male durante il processo di produzione, e questo è ciò che porta quasi immediatamente a un cortocircuito. Per evitare del tutto entrambi i problemi, utilizza i vecchi e fidati angoli di 45 gradi e arrotonda i bordi per facilitare un flusso di segnali fluido e senza ostacoli.
Oltre a questi, potresti anche voler prestare particolare attenzione alla gestione del calore. Quando possibile, facilitare la dissipazione del calore posizionando un riempimento di rame sotto il chip. Allargando le tracce sotto i chip che non possono essere dotati di riempimento in rame a causa della presenza della traccia, si finirà per ridurre ulteriormente la generazione di calore complessiva sul PCB.