Progetta il tuo prossimo circuito stampato (PCB) come un professionista

Emily Suzuki Emily Suzuki Ottobre 4, 2023

7 min read

This post is also available in: Deutsch (Tedesco) English (Inglese)

Fusion 360 semplifica i flussi di lavoro dall’elettronica alla meccanica grazie alla perfetta integrazione ECAD/MCAD. Impara a progettare il layout del tuo circuito stampato (PCB) con questi suggerimenti per il routing, il posizionamento dei componenti, la dissipazione del calore e altro ancora.

Il lavoro di progettazione di un circuito stampato è molto impegnativo. Tuttavia, non tutti i pezzi di questo puzzle vengono trattati allo stesso modo. Dai al layout del tuo PCB l’amore che merita? Probabilmente investi molto tempo nella realizzazione dello schema perfetto o nella scelta dei componenti migliori. Tuttavia, se non riesci a tradurre tutti i dati e la teoria in qualcosa che funzioni nel mondo reale, che senso ha? Prima che tu finisca per causare a te stesso e al tuo produttore un mal di testa con un circuito stampato quasi irrealizzabile, assicurati di seguire i seguenti consigli per progettare il tuo prossimo PCB come un professionista.

Applica componenti con criterio

Prima di posizionare le tracce di rame, i tuoi componenti devono trovare la loro collocazione. Questo processo richiede che il progettista diventi un maestro dei puzzle, indossando sia le vesti di un artista che di uno scienziato. Questo equilibrio può essere facilitato dai seguenti consigli:

Mantieni le parti nella stessa direzione

Assicurati di orientare tutti i componenti di tipo simile nella stessa direzione. In questo modo il processo di saldatura si svolgerà senza intoppi quando la scheda passerà nel forno di saldatura. Se posizioni i tuoi componenti in modo disordinato, non sorprenderti di trovare un mucchio di connessioni non saldate sul tuo PCB. Il risultato sarà un fallimento.

proper-pcb-component-placement

Ecco l’orientamento ottimale per i componenti superiori e inferiori che si allineano al processo di saldatura del PCB.

Metti insieme le parti simili

Se intendi lavorare con componenti a montaggio superficiale (SMT), assicurati di posizionarli tutti sullo stesso lato della scheda. Per quanto concerne quelli a foro passante (TH), devono essere posizionati tutti sulla parte superiore della scheda. Perché queste preferenze di posizionamento?

xbox-motherboard-printed-circuit-board

Ecco la scheda madre di una Xbox One: è stato fatto un buon lavoro raggruppando tutti i componenti collegati per facilitare il processo di saldatura. (Fonte immagine)

Pianifica

Quando posizioni i tuoi componenti, tieni sempre presente quanto dovranno essere lunghe le tracce per collegare tra loro i pin. Mettendo i componenti più importanti uno accanto all’altro, puoi rendere il processo di routing molto più semplice ed efficiente, mantenendo i lavori di routing simili in un’unica area della scheda.

Calore

La dissipazione del calore è un problema per qualsiasi dispositivo elettronico, soprattutto quando tutti i componenti e le tracce più attive producono una grande quantità di calore. Dato che gli alloggiamenti sono sempre più piccoli e i circuiti stampati sono sempre più densi, puoi ridurre il calore con questi consigli.

Utilizza più rame

Se hai intenzione di dissipare il calore sulla tua scheda, fai un favore a te stesso e metti del rame in più intorno alle piastre a montaggio superficiale. In questo modo otterrai una superficie aggiuntiva per dissipare il calore. Consulta le schede tecniche dei componenti per trovare tutte le informazioni necessarie per utilizzare la superficie dei pad come dissipatore di calore.

Canalizza il calore con le vie

Sapevi che puoi usare le vie per spostare il calore da un lato all’altro del tuo PCB? Ciò può rivelarsi utile quando è necessario diminuire la temperatura di esercizio dei tuoi componenti spingendo il calore verso l’altro lato della scheda.

via-channel-heat-pcb

Utilizza le vie per convogliare parte del calore dai componenti più grandi. (Fonte immagine)

Mantieni separate le parti calde

Molti componenti producono calore, tra cui diodi, MOSFET, induttori e resistenze. Dovrai tenere questi componenti lontani da altre parti sensibili al calore, come le termocoppie e i condensatori elettrolitici. Se questi condensatori si scaldano troppo, inizieranno a perdere la capacità di trattenere la carica.

Integra il tutto

I circuiti integrati (IC) offrono un sacco di funzionalità avanzate in un formato piccolo e compatto, ma presentano anche una serie di sfide: alcuni di essi hanno centinaia di pin che devono essere inseriti in un percorso. Ecco alcuni consigli per semplificare il posizionamento e il routing dei circuiti integrati:

Fornisci un po’ di spazio

I circuiti integrati con una tonnellata di pin, o qualsiasi altro circuito integrato, devono avere molto spazio tra gli altri circuiti integrati sulla scheda per facilitare il routing. Molti progettisti alle prime armi commettono l’errore di mettere i circuiti integrati troppo vicini tra loro, lasciando poco o nessuno spazio per instradare tutti i pin necessari. Come linea guida generale, cerca di lasciare uno spazio di 0,350″ – 0,500″ tra i circuiti integrati e ancora di più per i componenti più grandi.

large-bga

Questo circuito integrato avrà bisogno di molto spazio per collegare tutti quei pad!

Mantieni tutto in linea

Per mantenere in ordine i tuoi circuiti integrati, prova a posizionarli con un orientamento su/giù o sinistra/destra. In questo modo sarai in grado di allineare il primo pin di ogni circuito integrato nella stessa direzione, il che renderà il tuo lavoro molto più semplice al momento del routing e della revisione del progetto.

same-component-orientation

Mantieni  tutti i circuiti integrati nello stesso orientamento per allineare i numeri dei pin e facilitare il routing.

Alimentazione con binari comuni

Per alimentare correttamente i tuoi circuiti integrati, ti consigliamo di utilizzare binari comuni per ogni sorgente di alimentazione. Inoltre, assicurati di utilizzare tracce solide e larghe per permettere all’eletricità di fluire facilmente verso i tuoi circuiti integrati affamati di energia. Inolte, evita di collegare in serie le linee di alimentazione tra le parti per evitare problemi di caduta di tensione.

Fai il routing “like a boss”

Le tracce di segnale sono il percorso ideale per collegare tutti i componenti sul layout del tuo PCB. E se sei come tutti gli altri ingegneri, il routing delle tracce di segnale offre anche l’opportunità di lavorare in modo artistico. Prima di tuffarti nel routing del layout del PCB, ricorda questi consigli:

Smussa gli angoli

Evita di utilizzare angoli acuti di 90° nelle tue tracce di segnale. Sarebbe molto complicato mantenere coerente la larghezza delle tracce, soprattutto quando queste si restringono. Opta invece per curve di 45° per far sì che tutto scorra in modo fluido.

Un ottimo esempio di cosa NON fare quando si esegue il routing del PCB: mantieni le tracce a 45 gradi! (Fonte immagine)

Calcola la larghezza delle tracce

Prima di posare le tracce, assicurati di utilizzare un calcolatore della larghezza delle tracce (grazie, Advanced Circuits). L’uso di questo calcolatore ti aiuterà a determinare facilmente lo spessore e la larghezza delle tracce in base ai requisiti specifici del tuo progetto. Se poi dovessi avere dello spazio in più sulla scheda, usa pure delle tracce più larghe, dato che il produttore non ti chiederà alcun costo aggiuntivo.

Tieni in mente dove andrà il calore

Se stai progettando un circuito stampato multistrato (PCB), ricorda che tutte le tracce sui livelli esterni hanno una capacità di raffreddamento migliore rispetto alle tracce sui livelli interni. Le tracce interne devono percorrere molta più strada attraverso gli strati di rame e altri materiali prima di poter irradiare il calore, quindi posizionale possibilmente in alto e in basso.

Accensione!

Dopo aver posizionato tutte le tracce di segnale, devi ancora preoccuparti di alimentare il tutto con le tracce di alimentazione e di massa. Questi binari di alimentazione invieranno la corrente necessaria per alimentare tutta la magia del PCB e possono essere realizzati facilmente con questi suggerimenti:

Diverse tracce per diverse correnti

Le tracce che trasportano molta corrente dovranno essere più larghe delle tracce di segnale standard per adattarsi al carico più pesante. Ecco alcuni valori che possono fornire indicazioni sulla larghezza delle tracce necessaria per correnti diverse:

Larghezza della traccia e corrente di riferimento:

Tieni lontano il rumore

Quando instradi le tracce di massa rumorose, assicurati di tenerle il più lontano possibile dai segnali che hanno bisogno di tranquillità. Puoi anche posizionare un piano di massa direttamente sotto le tracce di segnale rumorose per abbassare l’impedenza.

Pronti al decollo!

Una volta che il layout del tuo circuito stampato (PCB) è stato completamente progettato, potrai passare a una fase ancora più importante: la revisione del progetto! In questa fase, assicurati di ricontrollare che il percorso di ogni traccia di segnale sia collegato correttamente. Puoi farlo esaminando il tuo schema filo per filo e confrontandolo con il percorso delle tracce sul layout del PCB. È tutto a posto? Allora è finalmente il momento di passare alla produzione.

Vuoi progettare il prossimo circuito stampato come i professionisti? Con Fusion 360 avrai accesso a strumenti completi di progettazione elettronica e di PCB in un’unica soluzione software per ingegneri elettronici. Inizia oggi stesso!

Get Fusion updates in your inbox

By clicking subscribe, I agree to receive the Fusion newsletter and acknowledge the Autodesk Privacy Statement.