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Come realizzare i circuiti stampati con il software di progettazione PCB di Altium

Zachariah Peterson
|  Creato: November 9, 2020  |  Aggiornato: February 27, 2024
Come realizzare un circuito stampato con il software di progettazione PCB di Altium

Realizzare un circuito stampato è un processo che richiede alcune verifiche, infatti il tuo PCB potrebbe essere corretto dal punto di vista elettrico, ma è necessario assicurarsi anche che possa essere prodotto. Anche se hai bisogno di un produttore di PCB per fabbricare e assemblare la scheda, devi implementare la progettazione per la fabbricazione (DFM, design for manufacturing) per garantire che la tua scheda possa essere prodotta su larga scala. Per assicurarti che la tua progettazione sia realizzabile devi codificare le specifiche DFM nelle tue regole di progettazione.

Con le funzionalità di progettazione basate su regole di Altium Designer, puoi implementare le specifiche DFM come le regole di progettazione per il tuo PCB e produrre nuovi prodotti su larga scala. Le funzionalità di progettazione di Altium Designer semplificano la prevenzione di problemi di fabbricazione e di inutili riprogettazioni prima di produrre il circuito stampato (PCB). Ecco cosa è necessario sapere sulla definizione delle regole DFM nel software di progettazione PCB e su come Altium Designer può aiutarti.

Altium Designer

Un pacchetto software completo che ti guida nella realizzazione di un circuito stampato e ti consente di progettare correttamente.

Alcuni layout PCB iniziano come un prototipo concettuale su una basetta (breadboard) e creare un circuito stampato completamente producibile può essere un compito difficile. Il software di progettazione di circuiti stampati ti permette di posizionare i componenti elettronici, di inserire la maschera di saldatura e di scegliere la lamina di rame per i tuoi circuiti elettronici. Partendo da un diagramma dello schematico, dovrai ricreare la progettazione della tua basetta e trasferirla su un layout PCB per iniziare a creare un vero e proprio circuito stampato.

Il posizionamento delle interconnessioni tra questi componenti all'interno della struttura di un PCB deve essere fatto rispettando le regole di progettazione per la fabbricazione (DFM) specificate dal tuo produttore di PCB. Le tracce devono essere incise con cloruro ferrico o altre soluzioni di incisione e i componenti elettronici devono essere saldati senza creare cortocircuiti nella scheda. Con gli strumenti di progettazione di Altium Designer, la tua scheda supererà i controlli DFM ed entrerà nel processo di produzione senza alcuna difficoltà.

Realizzazione di un circuito stampato e linee guida DFM

Il primo passo per la realizzazione di un PCB è la fabbricazione. La fabbricazione PCB consiste nella realizzazione dello stack-up PCB fisico, che comprende: il nucleo, il substrato, il pre-preg e il rivestimento superficiale o la maschera di saldatura, nonché i percorsi delle tracce di superficie e i fori che possono includere vias. La definizione dei parametri per tutti questi elementi è obbligatoria per il progettista.

È essenziale che i vincoli fisici delle apparecchiature e dei processi di fabbricazione e assemblaggio del produttore di PCB siano incorporati come limitazioni alla progettazione del layout PCB. Il processo di sincronizzazione della struttura PCB progettata con quello prodotto è noto come DFM. Avere a disposizione un pacchetto di progettazione software PCB in cui è possibile vedere come viene realizzato il circuito stampato durante la progettazione consente di impostare le linee guida DFM come regole di progettazione.

Un PCB è realizzato mediante incisione di pad e tracce in un materiale laminato ricoperto da una lamina di rame. La lamina di rame viene mascherata con uno stencil, creato da file Gerber per il layout PCB. Dopo che la scheda è stata incisa, forata, placcata e pressata in uno stack-up di layer PCB, i componenti vengono fissati mediante saldatura. Alcuni circuiti stampati potrebbero richiedere un rivestimento conforme, se saranno utilizzati in ambienti difficili. Esistono anche processi di pulizia per garantire che non rimangano residui che potrebbero causare corrosione o cortocircuiti.

Inoltre, la scheda dovrà essere progettata per adattarsi all'involucro. Per alcune schede è sufficiente misurare i limiti imposti dai componenti più grandi. Tuttavia, per le schede rigid-flex e con forme complesse, sono necessari strumenti meccanici per completare il progetto e assicurarsi che si adatti all'imballaggio. Questa mancanza di collaborazione ECAD-MCAD nella maggior parte dei programmi di progettazione PCB continua a essere la causa principale dei numerosi problemi che causano riprogettazioni delle schede, lunghi tempi di consegna e, talvolta, guasti alla scheda una volta implementata sul campo.

Realizzazione di PCB con Altium Designer

Le viste 3D di un circuito stampato finito in Altium Designer mostrano cosa aspettarsi dalla produzione e dall'assemblaggio PCB.

Incorporare le regole DFM negli strumenti di layout PCB

Applicare i requisiti DFM significa definire tolleranze di produzione specifiche nelle regole di progettazione PCB prima di creare il layout. Alcune regole di progettazione che disciplinano l'integrità del segnale e l'assemblaggio PCB sono specificate negli standard per i segnali ad alta velocità o nelle schede tecniche dei componenti. Assicurati di controllare queste risorse prima di iniziare la creazione del layout PCB per assicurarti di arrivare alla produzione senza ritardi.

Linee guida di progettazione per l'assemblaggio (DFA) del layout PCB

Il processo di assemblaggio PCB è l'ultima fase del processo di produzione ed è più complicato del semplice collegamento di componenti. Alcune schede possono essere assemblate a mano con la saldatura, ma i dispositivi complessi devono essere sottoposti a saldatura a onda per assemblare rapidamente le schede. La scheda deve essere progettata per adattarsi al processo specifico che verrà utilizzato per assemblare il circuito stampato.

Un'altra considerazione importante riguarda l'imballaggio dei componenti. Se scegli la tecnologia a foro passante, potresti avere un fanout significativo che riduce lo spazio disponibile per le tracce di rame sulla superficie. Al contrario, se scegli componenti con tecnologia a montaggio in superficie con pad sotto il dispositivo, dovrai includere dei vias, se devi instradare le tracce nei layer di segnale interni. I requisiti DFM e DFA devono essere in linea gli uni con gli altri, per garantire che non si creino errori che potrebbero ritardare la produzione o far sì che la scheda non riceva lo stato di non producibilità.

Il software di progettazione basata su regole favorisce la DFA

La comprensione di come queste e altre specifiche DFA influiscono sull'assemblaggio della scheda determinerà la qualità e l'affidabilità del tuo circuito stampato. Con Altium Designer puoi visualizzare l'impatto delle tue specifiche DFA durante la progettazione. In questo modo puoi apportare le correzioni necessarie prima della produzione ed evitare difetti del circuito stampato o problemi dei componenti, compresa la deformazione.

Visualizza il tuo circuito stampato in 3D

Ogni circuito stampato in un sistema multischeda può essere ispezionato in 3D con gli strumenti MCAD.

Previeni i difetti di fabbricazione con Altium Designer

Altium Designer offre diversi modi per impostare i parametri che influenzano la fabbricazione e l'assemblaggio del circuito stampato. Questi includono l'editor dei vincoli e delle regole PCB e diverse finestre di gestione. Gli strumenti CAD di alta qualità dell'interfaccia Altium Designer con le regole di progettazione per tutti i parametri di layout PCB non violano le linee guida DFM. Tutto ciò di cui hai bisogno per creare una progettazione PCB completa e per preparare la tua progettazione per la produzione e l'assemblaggio PCB è incluso in Altium Designer.

Altium Designer ti guida durante tutto il processo di realizzazione dei circuiti stampati

L'intero processo di realizzazione PCB è facile grazie all'editor dello schematico e all'editor di layout PCB in Altium Designer. Puoi anche visualizzare gli elementi del layout PCB durante la visualizzazione del progetto in 3D. Oltre a queste funzionalità, Altium Designer include una suite di funzioni avanzate per la creazione di pannelli e la documentazione di produzione per la tua progettazione.

PCB pannellizzati per la produzione

Vista 3D dei PCB pannelizzati prima della produzione

Il successo della progettazione e dello sviluppo del PCB dipende dalla coordinazione con il produttore PCB, in modo da garantire che tu segua le sue linee guida DFM sul posizionamento del rame, sul routing delle tracce, sui difetti di saldatura e molto altro ancora. Con Altium Designer puoi vedere una vista realistica del tuo circuito stampato nel corso della progettazione e definire i requisiti applicativi nelle regole di progettazione.

La collaborazione fra Altium Designer e Altium 365 offre un valore d'integrazione senza precedenti nel settore dell'elettronica, finora relegato solamente al mondo dello sviluppo dei software, consentendo ai progettisti di lavorare da remoto e raggiungere straordinari livelli di efficienza.

Questo è solo un piccolo esempio di ciò che è possibile realizzare con Altium Designer tramite Altium 365. Richiedi la prova gratuita o segui uno dei webinar on-demand per ottenere più informazioni!

Sull'Autore

Sull'Autore

Zachariah Peterson ha una vasta esperienza tecnica nel mondo accademico e industriale. Prima di lavorare nel settore dei PCB, ha insegnato alla Portland State University. Ha condotto la sua Fisica M.S. ricerche sui sensori di gas chemisorptivi e il suo dottorato di ricerca in fisica applicata, ricerca sulla teoria e stabilità del laser casuale. Il suo background nella ricerca scientifica abbraccia temi quali laser a nanoparticelle, dispositivi semiconduttori elettronici e optoelettronici, sistemi ambientali e analisi finanziaria. Il suo lavoro è stato pubblicato in diverse riviste specializzate e atti di conferenze e ha scritto centinaia di blog tecnici sulla progettazione di PCB per numerose aziende. Zachariah lavora con altre società del settore PCB fornendo servizi di progettazione e ricerca. È membro della IEEE Photonics Society e dell'American Physical Society.

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