Formulário completo de PCB

O que é um PCB?

PCB Forma completa: Placa de circuito impressoO suporte de cobre é um substrato feito de material isolante com circuitos de cobre impressos na sua superfície. É utilizado principalmente para ligar e suportar componentes electrónicos, proporcionando um suporte mecânico estável e uma interligação eléctrica para componentes de precisão, como resistências, condensadores e circuitos integrados.

Quais são os componentes básicos de uma placa de circuito impresso?

A placa de circuito impresso é composta essencialmente por um substrato, uma camada condutora, almofadas, uma máscara de soldadura e marcações serigráficas.
O substrato, normalmente feito de materiais isolantes como o FR-4, fornece suporte estrutural para os circuitos.
A camada condutora é constituída por traços de cobre que formam ligações eléctricas. As pastilhas servem de pontos de contacto para montar e ligar componentes electrónicos.
A máscara de solda (normalmente verde) reveste o circuito para evitar curto-circuitos e corrosão
enquanto as marcações serigráficas identificam a colocação e as especificações dos componentes para facilitar a montagem e a manutenção.

Porquê utilizar PCBs?

• Melhoria da eficiência da produção
  As placas de circuito impresso permitem a produção automatizada em massa, garantindo maior precisão e consistência em comparação com a montagem manual.
• Design compacto
  As placas de circuito impresso permitem a integração densa de componentes electrónicos, reduzindo assim o tamanho dos produtos e aumentando a sua portabilidade.
• Fiabilidade reforçada
  Os circuitos PCB proporcionam ligações estáveis e seguras, minimizando os riscos de mau contacto ou curto-circuitos.
• Redução de custos
  A produção em massa e as disposições optimizadas dos circuitos reduzem os custos de material, eliminando o excesso de cablagem e peças adicionais.

Quais são os passos básicos para Conceção de PCB?

1. Projeto esquemático
Definir o esquema do circuito, incluindo tipos de componentes, quantidades e especificações com base em requisitos funcionais.

2. Planeamento da disposição da placa de circuito impresso
Determinar as dimensões da placa de circuito impresso, a contagem de camadas, a colocação de componentes e os métodos de interligação.

3. Desenho da placa de circuito impresso
Utilizar o software de conceção de placas de circuito impresso para criar a disposição da placa de acordo com o esquema e as restrições físicas.

4. Conceção de encaminhamento e traçado
Ligar componentes com traços de cobre, cumprindo os requisitos de integridade eléctrica e de sinal.

5. Colocação de componentes
Posicionar componentes electrónicos (resistências, condensadores, circuitos integrados, etc.) de forma óptima para o desempenho e a capacidade de fabrico.

6. Acréscimo de almofada e serigrafia
Acrescentar pontos de soldadura para montagem de componentes e marcações serigráficas para montagem e resolução de problemas.

7. Revisão final do projeto
Verificar a disposição do PCB, efetuar verificações das regras de conceção (DRC) e gerar ficheiros Gerber para fabrico.

8. Fabrico e ensaios
Enviar os ficheiros de design para um fabricante de PCB e, em seguida, testar e depurar a placa montada.

Como escolher o software de desenho de PCB correto?

Ao selecionar o software de conceção de PCB, considere os seguintes factores-chave para garantir que este satisfaz as suas necessidades:

1. Funcionalidade

• Avalie caraterísticas como capacidades de encaminhamento, bibliotecas de componentes, ferramentas de simulação e suporte de prototipagem rápida.
• Escolha o software que se alinha com a complexidade do seu projeto (por exemplo, design de alta velocidade, RF ou PCBs multicamadas).

2. Facilidade de utilização

• Opte por uma interface intuitiva para reduzir o tempo de aprendizagem.
• Procure tutoriais incorporados, documentação ou comunidades de utilizadores activas para uma integração mais rápida.

3. Compatibilidade

• Assegurar a exportação/importação de ficheiros sem problemas (por exemplo, formatos Gerber, STEP ou IDF) para colaboração com outras ferramentas, como software de simulação ou de conceção mecânica.
• Verificar a integração com ecossistemas CAD/EDA (por exemplo, Altium, KiCad ou Eagle).

4. Custo

• Compare os modelos de preços: gratuito/código aberto (por exemplo, KiCad), baseado em subscrição (por exemplo, Altium Designer) ou licenças únicas.
• Equilibrar as restrições orçamentais com as caraterísticas necessárias (por exemplo, necessidades de amadores ou de empresas).

5. Apoio e comunidade

• Dê prioridade a software com suporte técnico fiável, especialmente para projectos comerciais.
• Fóruns activos (por exemplo, GitHub, Reddit) ou recursos fornecidos pelo fornecedor podem acelerar a resolução de problemas.

Como encaminhar uma placa de circuito impresso?

1. Determinar as camadas de encaminhamento

• Selecionar camadas de encaminhamento com base no empilhamento da placa de circuito impresso (simples, dupla ou multicamada) e na complexidade do circuito.
• Camadas interiores: Adequado para sinais de alta velocidade, alimentação e planos de terra para reduzir as interferências.
• Camadas exteriores: Ideal para traços de sinais gerais, facilitando a depuração e as modificações.

2. Definir regras de encaminhamento

• Largura do traço: Os traços de potência/alta corrente devem ser mais largos (por exemplo, ≥1mm), enquanto os traços de sinal podem ser mais finos (0,2mm-0,5mm).
• Apuramento: Evitar curtos-circuitos; aumentar o espaçamento para traços de alta tensão (por exemplo, ≥0,3 mm).
• Alimentação e terra: Dar prioridade a trajectos de baixa impedância; utilizar cobre para minimizar o ruído.

3.Otimizar a colocação de componentes

• Agrupe os componentes por função (por exemplo, potência, analógico, digital) para minimizar os traços longos.
• Colocar componentes de alta frequência (por exemplo, osciladores, módulos de RF) perto de CIs para encurtar os caminhos de sinal.

4. Encaminhar primeiro a alimentação e a ligação à terra

• Utilização topologia em estrela ou planos de terra para evitar circuitos de terra e reduzir o ruído.
• Mantenha as linhas de alimentação curtas e largas; adicione condensadores de desacoplamento (por exemplo, 0,1 μF) perto de ICs para filtragem de alta frequência.

5. Técnicas de encaminhamento de sinais

• Evitar traços paralelos longos para evitar diafonia (siga a regra dos 3W: espaçamento ≥3× largura do traço).
• Sinais de alta velocidade (por exemplo, USB, HDMI): Utilize pares diferenciais com comprimentos correspondentes.
• Sinais sensíveis (por exemplo, analógico): Encaminhar para longe de traços ruidosos/de alta corrente; adicionar blindagem, se necessário.

6. Adicionar componentes de filtragem e desacoplamento

• Local condensadores de massa (10μF-100μF) nas entradas de alimentação para estabilidade da tensão.
• Utilização condensadores de cerâmica (0,1μF) perto dos pinos de alimentação do CI para filtrar o ruído de alta frequência.

7. Rever e otimizar

• DRC (verificação das regras de conceção): Verificar a largura do traço, a folga e a conformidade com as especificações de fabrico.
• Análise da integridade do sinal: Simular reflexões e atrasos para projectos de alta velocidade.
• Otimizar o encaminhamento: Eliminar os ângulos agudos (utilizar traços de 45° ou curvos) e encurtar os caminhos críticos.

Seguindo estes passos, pode melhorar a fiabilidade da placa de circuito impresso, a imunidade ao ruído e a capacidade de fabrico.

Como atuar Disposição da placa de circuito impresso?

1. Determinar a dimensão da placa de circuito impresso

• Selecionar as dimensões e a forma da placa com base na complexidade do circuito e no número de componentes.
• Considerar as restrições do invólucro e os requisitos de montagem mecânica.

2. Colocação de componentes

• Organizar os componentes de forma lógica, de acordo com o esquema, para um encaminhamento e manutenção eficientes.
• Agrupar componentes relacionados (por exemplo, fonte de alimentação, MCU, sensores) para minimizar o comprimento dos traços.
• Evite colocar os componentes de forma a causar interferências ou bloquear o acesso.

3. Planeamento do empilhamento de camadas

• Separado aviões eléctricos, planos de terrae camadas de sinal para reduzir o ruído e a diafonia.
• Os circuitos de alta velocidade ou sensíveis podem exigir camadas específicas (por exemplo, placas com mais de 4 camadas).

4. Definir regras de apresentação

• Seguir as diretrizes do fabricante para:
• Apuramento: Espaçamento mínimo entre componentes/traços.
• Margem do bordo da placa: Normalmente 0,5-1mm para evitar defeitos de fabrico.
• Através de tamanhos e furos com base na espessura do PCB.

5. Colocar os componentes periféricos

• Posicione os conectores (USB, tomadas de alimentação), interruptores, LEDs e outros elementos de interface em primeiro lugar para um acesso ergonómico.
• Assegurar a compatibilidade mecânica (por exemplo, alinhamento com os recortes do armário).

6. Definir o contorno da placa e os orifícios de montagem

• Definir o limite da placa de circuito impresso e adicionar orifícios de montagem, se necessário.
• Incluir marcas fiduciais para a montagem automatizada (máquinas pick-and-place).

7. Finalizar a apresentação e gerar ficheiros

• Verificar se a colocação dos componentes optimiza o encaminhamento (por exemplo, sem sobreposição, vias mínimas).
• Exportação de ficheiros de layout (Gerber, ficheiros de perfuração) para fabrico.

Como escolher o material de PCB correto?

1. Requisitos do circuito

• Frequência:
• Circuitos de alta-frequência (RF, micro-ondas) requerem materiais de baixa perda com uma constante dieléctrica (Dk) (por exemplo, Rogers RO4003C, PTFE).
• Circuitos de baixa frequência pode utilizar os FR-4.
• Manuseamento de potência:
• Circuitos de alta potência necessitam de materiais com elevada condutividade térmica (por exemplo, PCB com núcleo metálico como o alumínio ou o cobre).
• Circuitos de alta tensão requerem materiais com elevada tensão de rutura (por exemplo, poliimida).

2. Considerações sobre os custos

• Económico: FR-4 (mais comum, adequado para circuitos de uso geral).
• Gama média: FR-4 de alta Tg (melhor resistência térmica).
• Prémio: Rogers, PTFE (para projectos de RF/alta velocidade).

3. Compatibilidade do processo de fabrico

• PCBs rígidos: Padrão FR-4, CEM-1/3.
• PCB flexíveis: Poliimida (por exemplo, Kapton) para circuitos flexíveis.
• HDI (Interligação de Alta Densidade): Materiais com baixo teor de cor (por exemplo, Megtron 6).

4. Conformidade ambiental e regulamentar

• Compatível com RoHS: Materiais sem chumbo (por exemplo, FR-4 isento de halogéneos).
• Alta fiabilidade: Poliimida para aplicações aeroespaciais/médicas.

Tabela de comparação de materiais