Convenzione di denominazione e gestione dei dati PCB

Introduzione

C’è una poesia di John Godfrey Saxe tratta da una fiaba induista su sei uomini ciechi dell’Indostan che andarono a vedere l’Elefante. Il primo salì, toccò il fianco dell’Elefante e dichiarò che stava toccando un muro. Il secondo salì, toccò una zanna ed esclamò: “Questo non è un muro, è una lancia”. Il terzo cieco toccò l’enorme proboscide e decise che si trattava di un serpente. Il quarto toccò la zampa dell’elefante e disse: “È chiaramente un albero”. Il quinto uomo toccò le enormi orecchie e decise che stava toccando un ventaglio. Per finire, l’ultimo cieco, toccando la coda dell’elefante, proclamò orgoglioso: “Vi state sbagliando tutti, è ovvio che sia una corda”. 

La morale della storia è che, ai fini della chiarezza e della comprensione, ciò che conta è la nostra percezione delle cose e il nome che attribuiamo ad esse. Inoltre, senza una visione più ampia delle cose, è molto più facile commettere degli errori. Lo stesso vale quando si lavora con le informazioni all’interno di un sistema di gestione dei dati. Quando i progettisti PCB non rispettano uno standard predefinito, saranno necessarie lunghe ricerche per trovare le informazioni e sarà maggiore la possibilità di duplicare componenti o modelli.

Standard per la denominazione dei simboli schematici

I simboli schematici denotano solitamente categorie generali. Ciò significa che si utilizza un singolo simbolo per molti componenti. Un ottimo esempio è rappresentato dai simboli del Condensatore, della Resistenza e dell’Induttore. La convenzione è molto generica, ad esempio Resistenza generale o Condensatore generale. 

La situazione si fa più complicata con i componenti più complessi. È necessario consultare la scheda tecnica e studiare il sistema identificativo del prodotto. Ecco un esempio preso direttamente dalla scheda tecnica dell’AT24C01C/02 IC EEPROM 1K I2C 1MHZ 8SOIC.

Come potete vedere, il codice di base del componente è AT24C01C. Gli altri parametri del componente sono Package Option, Device Grade, Operating Voltage e Shipping Carrier Option.

_{Didascalia: Figura 1. I sistemi identificativi dei prodotti specifici di un fornitore hanno il compito di definire gli standard IPC di denominazione per la maggior parte dei componenti moderni. Il nome include informazioni sul tipo di dispositivo e sui parametri.}

_{Didascalia: Figura 2. La maggior parte dei componenti è disponibile in pacchetti multipli. L’elemento “Package Option” del sistema identificativo del prodotto indica il pacchetto a cui appartiene il prodotto, secondo una nomenclatura seguente gli standard IPC}

Ciò che dovete osservare sono i tipi di pacchetti e, in particolare, le configurazioni dei pin. Così facendo potete vedere come, con sei diversi pacchetti, solo l’SOT23 utilizza un dispositivo a 5 pin. Sono quindi possibili due simboli schematici. 

Il primo simbolo è costituito dai componenti con 8 pin.

_{Didascalia: Figura 3. Dovete progettare il simbolo schematico conforme agli standard IPC dei componenti che utilizzate in base all’opzione di pacchetto che scegliete. Eccone uno per l’8-lead SOIC dell’AT24C01C-SS.}

Utilizzando uno schema di denominazione abbastanza semplice: <Base Number>-<Package Option>, si otterrebbe per esempio AT24C01C-SS_X_MA_P_C.

Il nome del componente finale (SOT23) sarebbe il seguente simbolo con il nome AT24C01C-ST. 

Insieme, questi due simboli schematici alquanto semplici supporterebbero un totale di 24 diversi componenti.

La cosa bella di questo approccio è rappresentata dal fatto che, effettuando una ricerca con il numero di base AT24C01C, appaiono entrambi i simboli schematici, con tutti i 6 tipi di pacchetti di componenti utilizzati.

_{Didascalia: Figura 4. A confronto, si progetterebbe il simbolo schematico per la versione 5-lead SOT23 con soli 5 pin).} 

Standard per la denominazione delle impronte

Per le impronte prenderemo come riferimento lo standard IPC IPC-7351, ovvero lo standard per i requisiti generici per il montaggio in superficie e i modelli di terreno.

Lo standard è molto facile da comprendere. Ad ogni componente viene assegnata una famiglia, identificata da 3-4 lettere. 

Inoltre, per identificare il componente vengono utilizzate le sue dimensioni specifiche. Tutto avviene con i caratteri utilizzati come identificatori della struttura del componente, ovvero:

P = Distanza dei componenti con più di due fili

W = Larghezza massima del filo (o diametro del filo)

L = Lunghezza del componente per il montaggio orizzontale

D = Diametro in caso di componente rotondo

T = Spessore in caso di componente rettangolare

H = Altezza del componente per il montaggio verticale

Q = quantità di pin per i componenti con più di due fili

R = Numero di file per i connettori

A, B e C= livello di complessità della fabbricazione come definito dall’IPC-2221 e dall’IPC-2222

Prendiamo come esempio il SOT23 utilizzato per il nostro AT24C01C. IPC utilizza la sintassi: 

SOT23-+ Pitch P + Lead Span Nominal X Height – Pin Qty+Density.

La famiglia di appartenenza del componente è SOT23

Consultando nuovamente la scheda tecnica, troviamo tutte le informazioni necessarie.

_{Didascalia: Figura 5. Dimensioni del pacchetto 5-lead SOT23 così come riportato nella scheda tecnica}

Inserendo le dimensioni del componente, otteniamo quanto segue:

_{Didascalia: Figura 6. I fattori del pacchetto che influiscono sulla nomenclatura del componente}

Otteniamo quindi il nome SOT23-95P280X110-5N

_{Didascalia: Figura 7. La tabella completa delle dimensioni del pacchetto disponibile nella scheda tecnica utilizza il sistema metrico, per una corretta gestione dei dati PCB}

Le informazioni utilizzate nel nome sono valori metrici, quindi si eliminano gli zeri all’inizio della cifra, così come i punti decimali. 0.95 diventa quindi 95, 2.80 diventa 280 e 1.10 diventa 110. 

Lo standard IPC-7351 contiene molte più informazioni da prendere in considerazione. Si tratta di uno di quegli standard che tengo sempre a portata di mano. 

Qualche considerazione sulla densità

Secondo IPC, ci sono tre variazioni dei modelli di terreno per ciascun componente.  

Densità di Livello A: Rapporto massimo Terreno/filo-foro

Densità di Livello B: Rapporto nominale Terreno/filo-foro

Densità di Livello C: Rapporto minimo Terreno/filo-foro 

L’obiettivo principale della densità è quello di facilitare la produzione. Il Livello A (il massimo livello) è il più adatto alla produzione , mentre il Livello C (il livello minimo) è il più denso e il più difficile da produrre.

_{Didascalia: Figura 8. I tre livelli di densità}

Conclusione

Riprendendo la fiaba citata all’inizio del blog, la deduzione di ciascuno dei sei ciechi dell’Indostan sarebbe stata completamente diversa se essi avessero collaborato e avessero preso in esame il quadro completo delle loro scoperte. Così facendo, avrebbero capito che stavano toccando un elefante.

Un progettista PCB non può essere un lupo solitario che fa ciò che vuole, bensì deve lavorare all’interno di un team che sviluppa uno standard che tutti possono seguire. 

Mettiamo ora tutto insieme per il nostro componente. Il nome del componente sarebbe costituito dal codice completo del componente desiderato. Utilizziamo un AT24C01C-STUM-T EEPROM Memory IC 1Kb (128 x 8) I²C 1MHz 550ns SOT-23-5. Questo nome identifica in modo completo lo specifico componente che mi occorre. 

_{Didascalia: Figura 8. Nome finale del componente, simbolo e impronta: questo tipo di organizzazione risulta molto importante per una corretta gestione dei dati PCB}

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