Si acaba de instalar una nueva herramienta de diseño de PCB y está mirando un lienzo en blanco preguntándose por dónde empezar, no está solo.La mayoría de los ingenieros se sienten cómodos con los esquemas y la selección de componentes, pero el salto al diseño físico del PCB puede parecer abrumador al principioLa buena noticia es que al aprender un puñado de principios básicos desde el principio, se pueden evitar las trampas más comunes y construir tablas que sean limpias, funcionales,y listo para fabricar sin costosas revisiones.
En DuxPCB, trabajamos con ingenieros y equipos de productos en cada etapa ∙ desde el primer prototipo hasta la producción en gran volumen.y casi todos ellos se remontan a saltarse uno de los conceptos básicos cubiertos en esta guíaSigue leyendo, y estarás por delante de la curva antes de que tu primer rastro sea desviado.
1. Comprender el flujo de trabajo de diseño de PCB antes de tocar el diseño
Antes de abrir su editor de diseño, tómese el tiempo para entender cómo fluye el proceso de diseño de PCB estándar de principio a fin.Saltar directamente a la colocación sin una imagen clara del flujo de trabajo completo es una de las maneras más rápidas de crear rework para ti mismo más tarde.
El flujo de trabajo estándar de diseño de PCB sigue esta secuencia:
- Seleccionar los componentes básicos que están en stock y disponibles en los principales distribuidores
- Crear y revisar su esquema en relación con los requisitos de ingeniería
- Crear un PCB en blanco, definir su pila, y establecer reglas de diseño
- Importar datos de componentes del esquema en el diseño de la PCB
- Colocar los componentes y revisar la colocación para confirmar que se cumplen los requisitos de ingeniería
- Rutas y conexiones entre componentes
- Limpiar el diseño y completar una revisión final del diseño
- Generar archivos de salida de diseño y presentar para la fabricación
Comprender esta secuencia es importante porque cada paso depende del anterior. Los diseñadores que se saltan el enrutamiento antes de que se finalice la colocación, por ejemplo, casi siempre tienen que deshacer el trabajo.Construir buenos hábitos en torno al flujo de trabajo desde el principio ahorra mucho tiempo en cada diseño posterior.
2. Mantenga su esquema y diseño en sincronía
Su esquema y el diseño de su PCB son dos representaciones del mismo diseño.y violarlo aunque sea temporalmente conduce a desajustes, conexiones perdidas y errores que son difíciles de rastrear más adelante.
Cualquiera de los siguientes cambios realizados en su esquema debe ser empujado a través de la distribución de PCB antes de continuar:
- Añadir, quitar o cambiar componentes
- Añadir, quitar o modificar redes
- Agrupación de las redes en objetos de clase neta
- Actualización de los parámetros de los componentes, como los números de piezas o la información sobre el proveedor
- Aplicación de nuevas reglas o directivas eléctricas a objetos esquemáticos
El software de diseño de PCB moderno maneja esto a través de una función de importación o sincronización.Hacer ediciones de componentes en el esquema e importarlos en el diseño no al revésEsta disciplina mantiene sus datos de diseño limpios y asegura que el motor de reglas de diseño lea su intención correctamente.
3Aprenda el proceso de fabricación Mejorará sus instintos de diseño
Cualquier PCB que usted diseña con la intención de producir como un producto físico tiene que ser fabricable a escala.El software de diseño de PCB le permitirá crear casi cualquier cosa en la pantalla pero no todo lo que se puede dibujar se puede fabricar de manera confiable dentro de las capacidades del proceso estándar.
Cada diseñador de PCB se beneficia de pasar tiempo aprendiendo los conceptos básicos de fabricación de PCB: cómo se procesan los laminados, cómo se construyen las capas de cobre, cómo funcionan la perforación y la chapa,qué acabados de superficie están disponibles, y cuáles son los límites prácticos de cada proceso.Este conocimiento da forma a mejores decisiones de diseño desde el principio en lugar de detectar problemas durante una revisión de DFM (Diseño para la fabricabilidad) después del hecho.
Los problemas de DFM del tipo que hacen que las tablas sean devueltas para su rediseño antes de que pueda comenzar la producción casi siempre se pueden evitar.La mayoría proviene de las dimensiones o espacios libres de las características de cobre que están fuera de lo que el proceso de fabricación elegido puede producir de manera confiableAprender los límites de capacidad típicos de un fabricante de PCB estándar antes de diseñar ahorra tiempo y dinero.
En DuxPCB, nuestro equipo de ingenieros está disponible para revisar los diseños de los clientes para su fabricabilidad antes de la producción.llegar antes de enviar es mucho más fácil ajustar un diseño que desechar un lote de tableros.
4Comprender y respetar las reglas del diseño
Una vez que tienes un conocimiento práctico del proceso de fabricación, las reglas de diseño comienzan a tener sentido intuitivo en lugar de sentirse como restricciones arbitrarias.La mayoría de los problemas de DFM se reducen a una de dos cosas: características de cobre que son demasiado pequeñas, o características de cobre que están demasiado cerca.
El software de diseño de PCB con reglas de diseño predeterminadas que a menudo son conservadoras, a veces demasiado conservadoras para los diseños modernos.y en ocasiones no lo suficientemente conservadores para las capacidades de un fabricante específicoNi seguir ciegamente los fallos ni ignorar las violaciones de las reglas es el enfoque correcto.
El software puede marcar un error de regla de diseño en una huella de componente donde el espaciamiento de la almohadilla es de aproximadamente 9 milis.Pero muchos fabricantes pueden producir confiablemente espacios libres mínimos de alrededor de 5 mils, lo que significa que la regla predeterminada es demasiado restrictiva.Por el contrario, empujar los espacios libres por debajo de las capacidades declaradas por el fabricante porque "funciona en pantalla" creará problemas de rendimiento en la producción.
El enfoque correcto es obtener la especificación de capacidad de su fabricante: ancho mínimo de la huella, espacio libre mínimo, tamaño mínimo del taladro, anillo anular mínimo,y así sucesivamente y establecer sus reglas de diseño para que coincida con esos valoresDiseño al proceso real, no a un genérico predeterminado.
5No hay excepciones para la mayoría de los diseños
Uno de los conceptos erróneos más persistentes entre los nuevos diseñadores de PCB es la vacilación en torno al uso de un plano de tierra dedicado.Es comprensible. Se siente como comprometer toda una capa con un solo propósito.Pero en la práctica, la ausencia de un plano de tierra sólido es la causa principal de una proporción desproporcionada de problemas de ruido en los diseños digitales y analógicos.
Un plano de tierra es una capa de cobre o una gran región de cobre dedicada enteramente al potencial de tierra. Proporciona una trayectoria de retorno de baja impedancia para cada señal en la placa,suprime las interferencias electromagnéticas, estabiliza las referencias de voltaje, y simplifica su ruta eliminando la necesidad de ejecutar rastros de tierra individuales a cada componente.
El estándar moderno para la mayoría de los diseños de PCB es sencillo: utilizar un plano de tierra sólido.Casos de uso bien definidos normalmente en diseños de señal mixta donde los dominios de tierra analógicos y digitales deben estar aislados pero son la excepciónPara la gran mayoría de los diseños digitales y analógicos, la elección correcta es un plano de tierra sólido sobre una capa dedicada.
Si el ruido o los problemas de integridad de la señal están afectando su diseño, compruebe primero el plano de tierra. En la mayoría de los casos, encontrará que está ausente, fragmentado o mal conectado.
6Termina la ubicación antes de dirigir un solo rastro.
Después de importar sus datos esquemáticos en el diseño de la PCB, su tarea inmediata es la colocación de componentes no el enrutamiento.
El objetivo de la colocación es posicionar cada componente de modo que el diseño resultante sea rutable: para que los trazos puedan ejecutarse entre las pastillas conectadas sin cambios excesivos de capa, sin largos desvíos,y sin crear problemas de acoplamiento de ruido entre señales sensiblesUna placa bien colocada puede ser técnicamente enrutable pero producir un diseño que funciona mal o falla en el DFM.
La regla práctica es simple: no enrutes nada hasta que todos los componentes estén colocados y la colocación haya sido revisada y aprobada.Un rastro que se envía hoy tendrá que ser eliminado y redirigido después del próximo ajuste de colocación.
Durante la colocación, el objetivo es minimizar los cruces de ratones ✓ las líneas que conectan los pines de los componentes que muestran qué almohadillas deben conectarse.los componentes están efectivamente pre-organizados para una ruta eficiente.
Una vez que la colocación se completa y se revisa, el enrutamiento puede comenzar.
- Minimizar el número de capas de señal necesarias para completar todas las conexiones
- Minimizar mediante transiciones entre capas
- Minimizar el ruido, principalmente mediante el uso constante de planos de tierra en la pila
- Mantenga las huellas cortas y directas siempre que sea posible
7Su objetivo es la producción Diseño con eso en mente desde el primer día
Completar el diseño no es el final del proceso de diseño.su responsabilidad se extiende a la generación de los archivos de salida de fabricación que una casa de fabricación utilizará para construir su tablero. El software de diseño de PCB automatiza la mayor parte de esto - archivos Gerber para cada capa, archivos de perforación, dibujos de montaje y salidas de la lista de materiales - pero la automatización no elimina la necesidad de revisión.
Los archivos Gerber son el formato estándar de la industria para comunicar los datos de la capa de PCB a los fabricantes.abra sus Gerbers generados en un visor dedicado y comprobarlos manualmenteConfirme que las asignaciones de capas son correctas, que todas las características de cobre están presentes, que el archivo de perforación se alinea correctamente con las ubicaciones de la plataforma, y que no han aparecido artefactos no deseados.
Los errores en los archivos de salida son mucho más comunes de lo que la mayoría de los diseñadores esperan, y atraparlos antes de la presentación siempre es menos costoso que descubrirlos después de que comience una producción.
¿Listo para convertir su diseño en un tablero real?
Comprender estos fundamentos te hará un diseñador de PCB más eficaz desde tu primer diseño y reducirá sustancialmente la fricción entre el diseño y la producción.
Cuando esté listo para pasar del diseño a la fabricación, DuxPCB ofrece servicios completos de fabricación de PCB y ensamblaje de PCB, desde prototipos individuales hasta series de producción de gran volumen.Nuestro equipo puede apoyar su proyecto con la revisión de DFM, abastecimiento de componentes, SMT y ensamblaje a través de agujeros, y entrega completa de PCBA.
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