Il design di piccoli circuiti elettronici richiede grandi quantità di attenzione

Con l'introduzione regolare di nuove tasse che si aggiungono al crescente costo della vita, è solo questione di tempo prima che i consumatori subiscano effetti a catena. Mi dà fastidio quando i miei ristoranti locali preferiti aumentano i prezzi o sono costretti a ridurre le dimensioni delle loro porzioni. Ovviamente, preferirei che le cose rimanessero come sono, ma posso almeno soddisfare la mia fame pagando un po' di più.

Nell'elettronica, anche i design dei PCB stanno diventando più piccoli, proprio come il mio piatto preferito di pasta. Mentre le aziende di elettronica cercano di inserire centinaia di funzioni in PCB sempre più piccoli, i progettisti hardware sono messi alla prova al limite. Gli ingegneri elettrici sono tenuti a progettare utilizzando un PCB più piccolo, garantendo allo stesso tempo che il dispositivo PCB sia libero da qualsiasi problema funzionale. A causa del crescente numero di sfide coinvolte nella progettazione dei PCB, è importante imparare come ottimizzare il tuo Circuito Stampato per un design di componenti compatto fin dall'inizio.

Suggerimenti utili per il design di PCB compatti

Quando ti viene detto che il tuo PCB deve adattarsi a un involucro di dispositivo incredibilmente piccolo, ecco alcuni suggerimenti importanti che puoi seguire:

1. Usa componenti di dimensioni più piccole

Componenti di grandi dimensioni come una resistenza 0805 possono rendere il prototipaggio manuale più semplice, ma non hanno spazio in un design di circuiti elettronici compatti. Trova i componenti montati in superficie più piccoli che il tuo assemblatore può gestire e utilizzali nel tuo design del circuito stampato. Utilizzare un microcontrollore come il Quad Flat Package (QFP) con centinaia di pin può occupare spazio prezioso sul PCB. Sostituisci componenti più grandi con un pacchetto Ball Grid Array (BGA).

Risparmia più spazio con componenti BGA.

2. Traccia Con Dimensioni di Piste e Fori Più Piccole

La maggior parte dei produttori di PCB può gestire piste fino a 4 mils. Sfrutta questa capacità e rendi le tue piste più piccole ogni volta che è possibile. Ci sono, naturalmente, delle eccezioni a questo. Le piste di alimentazione e le antenne microstrip devono essere progettate secondo i valori calcolati. Lo stesso vale anche per le dimensioni di foratura per vie o pad. Risparmierai una grande quantità di spazio ottimizzando entrambi questi aspetti.

3. Sistema i Designatori in Modo Sistematico

È allettante eliminare i designatori per fare spazio a tracce e componenti. Questa non sarebbe una scelta saggia. Invece, rendi i designatori più piccoli e organizzali in gruppi più piccoli. Assicurati di fare in modo che l'organizzazione rifletta i componenti in un ordine sistematico. Questo facilita anche il tracciamento di un componente all'interno di un PCB densamente popolato.

4. Progettazione PCB Multistrato

Quando il numero di tracce impedisce al tuo progetto di adattarsi a una data dimensione, aumenta il numero di strati del PCB. I PCB multistrato sono generalmente più costosi del layout standard a 2 strati. Puoi iniziare spostando i piani di alimentazione e di massa negli strati interni, creando un PCB a 4 strati. Se ciò è ancora insufficiente, puoi aumentare il conteggio degli strati mantenendo separati i piani di segnale con piani di massa per minimizzare le interferenze.

5. Sii Creativo con le Vie

Il routing su un PCB compatto può risultare in un alto numero di vie. E quando hai più strati di segnale, le vie ordinarie sono più un ostacolo che un aiuto. Usa vie cieche o vie interrate per risparmiare spazio su entrambi i lati del tuo PCB. Questo aumenterà il costo del tuo PCB ma potrebbe anche fare la differenza nel routing con successo di un design compatto.

6. Tecniche efficienti di gestione termica

È abbastanza inutile spendere tempo prezioso per impacchettare strettamente i componenti in un PCB compatto solo per poi vedere il PCB durare una settimana a causa di problemi di calore. Questa è una delle principali sfide che affliggono il design dei PCB compatti. Per minimizzare i problemi di calore, trasferisci l'ambiente circostante dei componenti che emettono calore ai dissipatori di calore del PCB. Posiziona abbastanza vie termiche per disperdere efficacemente il calore. Se necessario, usa un PCB più spesso per prevenire un rapido aumento della temperatura.

Le cose possono scaldarsi con i PCB compatti.

7. Esegui un rapido test di routabilità

Una volta ho fatto l'errore di sprecare giorni cercando di tracciare un PCB fisicamente impossibile che semplicemente non aveva abbastanza spazio per il routing. Questo era quando il software di progettazione PCB non era dotato di funzionalità di autorouting intelligente. Oggi, puoi facilmente evitare questa frustrazione lasciando che il software autoroute l'intero design per dimostrare che tecnicamente è routabile. È probabile che, se il software è in grado di completare il routing in un tempo ragionevole, sarai in grado di eseguire il routing utilizzando le regole di progettazione preimpostate in seguito.

Se vuoi progettare in modo efficiente un PCB compatto e ottimizzare le tue possibilità di successo, un ottimo software di progettazione PCB può aiutare. Altium Designer^® ti permette di testare la routabilità e l'adattabilità mentre semplifica la configurazione e il posizionamento di vie cieche sul tuo layout. Puoi anche personalizzare le dimensioni di piste e fori per segnali specifici.

Hai bisogno di ulteriore aiuto con il tuo design di PCB compatto? Contatta un esperto di Altium.