O seu guia passo a passo para a conceção de PCB

A conceção de placas de circuito impresso, uma parte essencial da eletrónica moderna, desempenha um papel vital na formação da nossa paisagem tecnológica. Dos smartphones aos dispositivos médicos, as placas de circuito impresso estão no centro de inúmeros produtos electrónicos. Mas o que é exatamente a conceção de PCB?

Neste blogue, vamos aprofundar os meandros do design de PCB, explorando os seus princípios fundamentais, o papel do software de ponta, o processo de design passo a passo e a natureza em constante evolução deste campo crítico. Por isso, quer seja um entusiasta da tecnologia, um aspirante a engenheiro ou simplesmente curioso acerca do funcionamento interno dos dispositivos electrónicos, prepare-se para desvendar o fascinante mundo do design de PCB.

O que é o design de PCB

A conceção de PCB é o processo de criação de uma disposição ou esquema para uma placa de circuito impresso (PCB). Uma placa de circuito impresso é uma placa plana feita de material não condutor, como a fibra de vidro, com vias condutoras gravadas ou impressas. Estas vias, também conhecidas como traços, são utilizadas para estabelecer as ligações eléctricas entre os vários componentes electrónicos da placa.

O objetivo da conceção de PCB é dar vida às placas de circuitos electrónicos na sua forma física, garantindo que são funcionais, fiáveis e rentáveis. Trata-se de uma etapa crítica no fabrico de dispositivos electrónicos, uma vez que determina a funcionalidade, o desempenho e a fiabilidade do produto final. 

A conceção de PCB é essencial para garantir que os dispositivos funcionam corretamente e minimizar os riscos de curto-circuitos eléctricos, interferências e outros problemas que podem surgir com circuitos mal concebidos.

O papel do software de conceção de PCB

Durante o processo de conceção de placas de circuito impresso, os projectistas utilizam software de conceção de placas de circuito impresso para criar uma representação digital da placa de circuito impresso, a fim de ajudar no processo de conceção. Estas ferramentas de software fornecem funcionalidades para a captura de esquemas, bibliotecas de componentes e conceção de esquemas. O software de conceção de PCB permite aos projectistas colocar componentes, como resistências, condensadores, circuitos integrados e conectores, na placa e definir as ligações entre eles. 

O software de conceção de PCB também ajuda a garantir que a disposição cumpre os requisitos de conceção, como a largura dos traços e a distância entre os componentes. Oferecem também capacidades de simulação para verificar o projeto antes do fabrico. A utilização de software de conceção de PCB simplifica o processo e ajuda a garantir a precisão e a eficiência.

As vantagens do software de desenho de PCB incluem:

Precisão melhorada

Aumente a precisão dos projectos de placas de circuitos utilizando software de desenho de placas de circuito impresso. Este software permite a simulação eletrónica, reduzindo o risco de erros e aumentando a fiabilidade do produto final.

Maior flexibilidade

Diga adeus à necessidade de protótipos físicos e aos custos associados. Com o software de desenho de PCB, pode facilmente modificar os seus desenhos diretamente no software, poupando tempo e dinheiro em iterações de desenho.

Colaboração simplificada

Facilite a colaboração entre vários designers e equipas multifuncionais com o software de design de PCB. Ao permitir o trabalho simultâneo num desenho, este software reduz o tempo de desenho e melhora a qualidade geral do produto.

Poupança de tempo e custos

Tire partido de funcionalidades como o encaminhamento interativo, a captura de esquemas e as bibliotecas de componentes para reduzir significativamente o tempo de conceção. Além disso, o software de conceção de PCB optimiza a colocação de componentes e minimiza o tamanho da placa de circuitos, o que conduz a poupanças de custos durante a produção.

Guia passo-a-passo para desenhar uma PCB

Desenhar uma placa de circuito impresso (PCB) pode parecer uma tarefa assustadora, mas se seguir estes 9 passos, estará no bom caminho para criar um design de sucesso:

Compreender os parâmetros eléctricos

Antes de mergulhar no processo de conceção, é essencial ter uma sólida compreensão dos parâmetros eléctricos do sistema. Isto inclui factores como os máximos de corrente, tensões, tipos de sinal, limitações de capacitância, caraterísticas de impedância, considerações de blindagem e o tipo e localização dos componentes e conectores do circuito. Além disso, ter uma lista detalhada de fios de rede e um esquema fornecerá um roteiro claro para o seu projeto.

Criar o esquema

O primeiro passo no processo de conceção de uma placa de circuito impresso é a criação de um esquema. Este esquema representa o nível elétrico do objetivo e da função da placa. Serve como um projeto para o design, delineando as ligações entre os componentes e as suas relações.

Utilizar uma ferramenta de captura de esquemas para a apresentação de PCB

Para dar vida ao seu esquema, terá de utilizar uma ferramenta de captura de esquemas para criar a disposição da placa de circuito impresso. Plataformas de software como Mentor PADS®, Allegro ou Altium podem ajudá-lo a visualizar o funcionamento da placa e a localização dos componentes. A colaboração com um engenheiro mecânico nesta fase é crucial para garantir que o design se adapta perfeitamente ao dispositivo pretendido.

Conceber o empilhamento da placa de circuito impresso

Considere o empilhamento da placa de circuito impresso no início do processo de design. O empilhamento determina a disposição das camadas na sua PCB e desempenha um papel significativo no controlo da impedância. Ao conceber cuidadosamente o empilhamento, é possível otimizar a integridade do sinal e garantir um desempenho elétrico eficiente.

Definir regras e requisitos de conceção

O cumprimento das normas da indústria e dos critérios de aceitabilidade é essencial na conceção de PCB. Organizações como o IPC fornecem diretrizes que abrangem vários aspectos do fabrico de PCB. Familiarize-se com estas normas para garantir que o seu design cumpre os requisitos necessários. Trabalhar com um fornecedor de layout de PCB com experiência em normas IPC pode ajudá-lo a evitar revisões dispendiosas e atrasos no projeto.

Local Componentes

Colabore com o seu fornecedor de PCB para determinar a melhor colocação dos componentes. Considere as diretrizes de design e layout, bem como quaisquer requisitos específicos para a colocação de componentes. Por exemplo, determinados componentes podem ter de ser isolados de outros para minimizar o ruído elétrico. O fornecedor de PCBs fornecerá folhas de dados para cada componente, que serão incorporadas no layout mecânico para sua aprovação.

Inserir orifícios de perfuração

Os furos são necessários para criar ligações entre camadas na sua placa de circuito impresso. Certifique-se de que a colocação dos furos está alinhada com os componentes e as suas ligações. Os circuitos flexíveis de dupla face, em particular, requerem uma consideração cuidadosa da colocação dos furos.

Traços de rota

Assim que os componentes e os furos estiverem no lugar, é altura de traçar os circuitos. O encaminhamento envolve a ligação dos vários segmentos do percurso elétrico na PCB. Preste atenção à integridade do sinal, ao controlo da impedância e à minimização da diafonia durante este processo.

Adicionar etiquetas e identificadores

Para aumentar a clareza e a facilidade de montagem, adicione etiquetas, identificadores, marcações e designadores de referência ao esquema da sua placa de circuito impresso. Estes elementos ajudam a identificar componentes específicos e a sua colocação na placa, facilitando o acompanhamento por parte dos técnicos de montagem.

Gerar ficheiros de design/layout

O passo final no processo de layout é gerar os ficheiros de design/layout. Estes ficheiros contêm toda a informação necessária para o fabrico e produção da sua placa de circuito impresso. Uma vez gerado, o seu projeto está pronto para avançar com o fabrico, montagem e teste.

Seguindo estas orientações passo a passo, pode criar uma placa de circuito impresso bem concebida que satisfaça os seus requisitos eléctricos e normas de fabrico.

Melhores práticas de conceção de PCB

Para garantir um projeto de conceção de PCB bem sucedido, é crucial estabelecer uma comunicação aberta e constante com o engenheiro de PCB ou de aplicações flexíveis desde o início. Isto permite-lhe discutir os requisitos do seu projeto e garantir que ambas as partes estão na mesma página. Uma comunicação eficaz pode minimizar significativamente a necessidade de revisões extensas mais tarde.

Embora seja raro que uma placa de circuito impresso seja concebida na perfeição à primeira tentativa, manter uma boa comunicação com o seu fornecedor de PCB pode ajudar a garantir que o seu projeto é bem executado desde o início. Isto reduz a probabilidade de grandes revisões que poderiam perturbar o calendário do seu projeto.

Ao submeter o seu projeto, é essencial fornecer informações precisas sobre o tamanho da placa, a largura dos traços, os materiais, a colocação dos componentes e as tolerâncias. No caso dos circuitos flexíveis, também é necessário determinar se o projeto é estático, parcialmente flexível ou dinâmico.

Para além disso, é vital considerar as condições ambientais em que o produto será utilizado. A placa de circuito impresso ou o circuito flexível serão expostos a condições não extremas, como as encontradas num telemóvel, ou terão de suportar condições extremas, como uma explosão?

Ao longo do processo de conceção e apresentação de PCB, é provável que tenha dúvidas. Por conseguinte, é aconselhável escolher um fornecedor de PCB respeitável com uma vasta experiência em engenharia. Isto garante que pode confiar nos seus conhecimentos para responder às suas perguntas e guiá-lo através de uma execução de projeto sem problemas.

Se seguir estas boas práticas e mantiver uma comunicação eficaz com o seu fornecedor de PCB, pode melhorar a qualidade geral do seu design de PCB e obter resultados de projeto bem sucedidos.

A natureza evolutiva do design de PCB

O processo de conceção de PCB evoluiu para um processo multidisciplinar e multi-domínio que requer colaboração, integração e transformação digital. Envolve a consideração de vários factores, como a integridade do sinal, a distribuição de energia, a gestão térmica e a compatibilidade electromagnética, para garantir o desempenho ideal da placa de circuitos. 

Já não se limita a uma simples definição, mas engloba vários aspectos da engenharia e do fabrico. Trabalhar com especialistas em engenharia desde o início é essencial para conceber para a capacidade de fabrico e garantir um produto final rentável e eficiente. Os projectistas também têm de aderir às normas da indústria e às diretrizes de conceção para garantir a capacidade de fabrico e a fiabilidade da placa de circuito impresso.