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    No, Non Voglio Fare Dietrofront: Linee Guida per Instradamento Tracce per PCB

    Altium Designer
    |  December 21, 2017

     

    Vedere la propria vecchia città crescere è come assistere al termine del proprio programma preferito televisivo, o vedere un sequel anni dopo l’uscita di un buon film. La città in cui sono cresciuto aveva strade disposte a griglia così ampie che non occorreva nemmeno parcheggiare in parallelo in centro. Era una città talmente piccola che il traffico era causato solo da due persone, in auto diverse, ferme a parlare piuttosto che da incidenti. Quando torno a visitare la città la vedo sempre cresciuta; il parcheggio ampio, ad esempio, è stato convertito in un’ulteriore carreggiata.  

    Metaforicamente, e letteralmente, la città attrae molto di più ora che nella mia infanzia. Ingorghi ed incidenti sono sicuramente aumentati, ma una buona lungimiranza nel piano urbanistico ha evitato che diventasse troppo caotica, esattamente come in un PCB, dove una pianificazione adeguata può evitare sgradevoli incidenti e progetti non disegnati perfettamente che imbottigliano il traffico e causano il verificarsi di errori. Un progetto PCB adeguato non è solo questione di mettere un vigile urbano ad un attraversamento pedonale, per assicurare che traffico resti fluido e scorrevole, ma consiste nel pianificare in anticipo in funzione della potenza dei circuiti e dei collegamenti dei componenti necessari.

    Un instradamento di traccia richiede tanta attenzione, nel progetto di un PCB, quanta ne serve per un piano urbanistico. In caso di un instradamento non adeguato non capitano incidenti causati dal traffico o centinaia di persone in ritardo al lavoro ma si verificheranno corto circuiti. Esattamente come un inutile e lungo semaforo posto su una strada a traffico relativamente modesto o come la mancanza di un segnale di stop quando ci si avvicina ad un incrocio trafficato, un instradamento di traccia improprio può influenzare la qualità delle saldature; anche le tracce sugli strati interni possono causare corto circuiti. Con una comprensione approfondita dell’instradamento di traccia sarete preparati al meglio per progettare il vostro PCB per la quantità di traffico attesa.

                        Multitude of stoplights

    Non instradate come in questo incrocio; troppe connessioni ad un nodo possono aumentare il rischio di corto circuiti.

     

    Quando porre un freno all’instradamento di traccia con il PCB

    L’instradamento di traccia non è solo luce rossa, luce gialla, luce verde (a proposito sapete che il giallo significa dozzine di cose differenti a seconda del conducente?). È più come i vari fattori possono influenzare le tracce. Tutti i fattori elencati di seguito possono influenzare la probabilità di corto circuiti durante produzione e funzionamento:  

    • ●    Ampiezza della traccia: esattamente come l’ampiezza di una strada, l’ampiezza di una traccia influisce sulla quantità di corrente che può trasportare. Il sovraccarico causa tanti problemi, esattamente come avviene quando un nuovo negozio apre in una piccola strada. A volte le tracce si restringono prima della connessione ad un pad, cosa che aumenta la resistenza, il calore associato ed il danno alla basetta. Ridurre l’ampiezza di una traccia generalmente non è una buona idea.

    • Connessioni: aumentare il numero delle connessioni che passano da un pad ad un nodo aumenta anche il rischio di cortocircuito. Le tracce di ramificazione diventano più vicine l’una all’altra, con più angoli per accumulare carica. Una pasta per saldatura irregolare è più comune, portando a componenti inclinati, o ponti saldati. Occorre valutare attentamente ogni rete o router automatico d’uscita che richiede di connettere molte tracce su un singolo pad.

    • Dimensione del pad: pad più larghi offrono più margine di lavoro, ma occorre anche considerare la distanza tra essi. Qui è dove si verificano spesso i corti dei ponti di saldatura, e una distanza maggiore rende più difficile che questo si verifichi.

    • Dimensioni uniformi: avere pad e tracce di dimensioni uniformi rende più facile il controllo del progetto e degli errori, specialmente se si ha a che fare con basette multistrato. Come l’ufficio permessi di una città le regole possono annoiare, soprattutto quando occorre rispettare tantissimi avvisi e norme, ma, solitamente, evitano problemi più grandi.

    • Angoli: le curve strette nelle tracce creano punti dove si accumula il potenziale del campo elettrico. Anche se con una buona produzione è comunque possibile inserire angoli, i risultati funzionali sono un rischio aumentato di corti e archi una volta che la basetta è in funzione. Per questo cercate di utilizzare solamente angoli arrotondati con un raggio largo.

    Overhead view of highway cloverleaf

    Come le curve in autostrada, evitate angoli stretti nelle vostre tracce PCB visto che aumentano il rischio di archi e la tendenza al cortocircuito.

     

    Instradamento di traccia: le migliori prassi

    Di solito gli automobilisti che intasano le strade sono quelli che non sono stati in quella zona prima. Allo stesso modo i progettisti che hanno più probabilità di avere la loro basetta in corto per non aver effettuato un corretto instradamento sono quelli che non hanno preso familiarità con le corrette tecniche di instradamento. Una volta compreso cosa influisce sull’instradamento di traccia diventa molto più facile capire e seguire le prassi che evitano alla basetta di fare corto circuito e che fanno sì che essa funzioni in modo corretto. Ecco alcune delle migliori prassi che ho trovato per instradare una traccia:

    1. Verificare quali siano i limiti, indicati dal produttore, relativi all’ampiezza di traccia e alla spaziatura prima di iniziare ad instradare.

    2. Creare ampiezze di traccia adeguate al carico di corrente.

    3. Utilizzare regole di progetto meno stringenti quando non sono richiesti spazi e tracce stretti. È più facile e più economico.

    4. Mantenere le tracce corte e dirette, che è anche più facile.

    5. Raggruppare componenti interconnessi sulla basetta.

    6. Evitare angoli stretti nell’instradamento. ​​​​

    Le zone con un ampio numero di tracce sono soggette a elevati tassi di difetto, esattamente come un numero maggiore di auto causa più incidenti. Tutti i rischi delle tracce individuali sono accentuati e vengono effettuati compromessi di design per inserire tutto in uno spazio ristretto. È fondamentale pianificare il layout in anticipo per ottimizzare la posizione degli elementi e minimizzare le aree ad alta densità.

    Se avete bisogno dell’instradamento ad alta densità vi occorrono strumenti di progettazione che possano tenere il passo con la prestazioni richieste per le basette. Un’eccellente opzione è CircuitStudio di Altium, che fornisce regole di progettazione personalizzate in funzione dei requisiti necessari.

    Se volete scoprire altro sulle specifiche riguardo l’instradamento di traccia ed imparare di più su come mantenere le tracce forti come il vostro progetto richiede, parlate con un esperto di Altium oggi stesso.

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    PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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