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Design de layout de PCB

Design de layout de PCB

O projeto de uma placa de circuito impresso (PCB), é certamente uma das operações mais complexas que o projetista tem que enfrentar, sendo ao mesmo tempo uma arte e uma ciência. Requer uma avaliação cuidadosa do espaço disponível na placa e as restrições impostas pelo circuito e componentes. Criar projetos de PCB confiáveis, funcionais e econômicos é um desafio, especialmente hoje quando a necessidade é criar placas compactas, leves e às vezes até flexíveis.

O fluxo de projeto de um circuito impresso sempre começa a partir do esquemático, seguido pelo posicionamento dos componentes, definição das camadas e dos traços, e termina com a geração de arquivos Gerber. O processo de definição dos rastreamentos, também conhecido como roteamento, pode ser realizado de diferentes formas: manual, automática ou interativa (uma combinação das duas anteriores).

Quanto mais complexas forem as aplicações do cartão, mais apropriada será a técnica de roteamento manual. A Elenos tem experiência em vários tipos de projetos:

  • Placas de RF, que podem exigir linhas de transmissão (microstrip, stripline ou outras) e onde o valor da impedância deve ser rigorosamente controlado para evitar perdas de potência e garantir a integridade do sinal;
  • Fontes de alimentação, onde a segurança e a eficiência são críticas e tudo, desde o isolamento até o gerenciamento térmico, deve ser considerado. Além disso, as fontes de alimentação tendem a ter restrições físicas impostas pelo gabinete e dissipadores de calor que precisam ser considerados para que a técnica de roteamento manual seja normalmente usada.

O roteamento manual é aquele que oferece satisfação profissional criativa, mas exige tempo e paciência. Consiste em posicionar manualmente os traços que conectam os componentes, definindo características técnicas como espessura, largura, distância e ângulo de curvatura. O projetista certamente é auxiliado pela ferramenta de software, que é capaz de relatar quaisquer violações das regras de roteamento, mas a habilidade e competência do projetista são primordiais.

O roteamento totalmente automático, por outro lado, funciona de forma totalmente autônoma – uma vez estabelecidas as regras de roteamento, o projeto é processado automaticamente pelo sistema e o resultado pode ser revisado manualmente, fazendo as alterações ou melhorias necessárias. Embora o autorouting seja uma técnica que pode economizar tempo, não é necessariamente a que fornece os melhores resultados. Como todos os sistemas de processamento automatizado, o autorouting tem suas limitações e, apesar dos avanços nas ferramentas de software, é considerado por alguns como difícil de configurar para obter resultados ótimos, podendo o projetista ter que corrigir o roteamento criado automaticamente, corrigindo erros comuns como traços contornando as bordas do PCB, em vez de atravessar as camadas. Portanto, é essencial conhecer os limites de aplicação de cada técnica e avaliar quando uma é preferível às outras.

Por fim, o roteamento interativo é uma técnica que combina a precisão e o controle do roteamento manual com a velocidade e a automação típicas do autorouting.

Independentemente da metodologia utilizada, o roteamento apresenta uma complexidade que aumenta com o número de componentes presentes na placa e permanece particularmente crítico em aplicações onde há sinais de alta frequência ou componentes que devem dissipar calor significativo.

No campo dos transmissores de transmissão, as características do PCB que levam nossos projetistas a preferir a técnica de roteamento manual são:

  • Traços de comprimento reduzido: se a distância entre os pinos a serem conectados for muito pequena, o roteamento manual é a técnica que produz resultados mais confiáveis ​​e precisos; além de satisfatório, pode ser realizado quase mecanicamente;
  • O ângulo dos traços: ângulos de 90° devem ser evitados, pois, durante a fabricação, o processo de gravação pode criar curtos-circuitos perigosos; ângulos agudos também devem ser evitados. Trabalhando manualmente, o projetista pode modelar o traço aplicando o grau de curvatura apropriado;
  • Circuitos de alta complexidade: onde a densidade de componentes e inúmeras interconexões requerem atenção especial. Nesses casos, o designer experiente pode muitas vezes criar um design superior em relação a uma ferramenta automática.

Os designers de layout de PCB da Elenos têm:

  • Grande atenção aos detalhes: quando o trabalho envolve encontrar soluções com mudanças mínimas de ajuste, ou quando se trabalha com materiais microscópicos, é essencial estar atento aos detalhes;
  • Capacidade de atualização constante: em um setor em constante evolução como a tecnologia, e com o surgimento de softwares novos e mais eficientes e inteligentes, não atualizar significa correr o risco de ficar para trás;
  • Capacidade de aprender novas técnicas de design: talvez pareça óbvio, mas depois de anos de trabalho é fácil se tornar habitual, sempre recorrendo às mesmas técnicas de layout testadas e comprovadas. Mas isso pode encorajar erros repetidos ou levar a novos, à medida que os layouts se tornam mais complexos;
  • Capacidade de trabalhar por longos períodos de tempo: A experiência é fundamental, as pressões dos prazos devem ser resistidas para garantir uma qualidade consistente.
  • Habilidades de resolução de problemas e mediação: O processo de projeto de PCB envolve muitos parceiros e, muitas vezes, o projeto de PCB acaba sendo um cabo de guerra entre engenharia e fabricação, cabendo ao projetista encontrar uma solução que satisfaça os dois lados.

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