Considerações sobre o Design de PCB de Alta Velocidade: Considerações sobre Formas de Componentes

<p dir="ltr"><img alt="Closeup of two IC chips" data-entity-type="file" data-entity-uuid="55882b91-abf1-455c-b771-5571556831ae" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmJkOTQ4MWYuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9ZDNiYzdmOTk4ZWY5MmM1Y2FkMGRjNzFiMGQyODUxY2I%25253D" /></p>

<p dir="ltr">Ao iniciar um projeto de PCB de alta velocidade, há muito que deve ser considerado antes que o projeto chegue à fase de layout. <a href="https://resources.altium.com/p/high-speed-design-techniques-schematic-c…; rel="noopener" target="_blank">Organização do esquemático</a>, <a href="https://resources.altium.com/p/introduction-to-high-speed-pcb-designing…; rel="noopener" target="_blank">materiais da placa</a> &amp; <a href="https://resources.altium.com/p/board-layer-stackup-considerations-for-h…; rel="noopener" target="_blank">configuração de camadas</a>, colocação crítica de componentes e como os sinais de alta velocidade devem ser roteados são todos<a href="https://resources.altium.com/p/an-overview-of-the-high-speed-pcb-design…; rel="noopener" target="_blank"> aspectos do design de alta velocidade</a> que precisam ser planejados.</p>

<p dir="ltr">Frequentemente, há uma área que não recebe tanta consideração quanto tudo o mais, e essa é a forma das pegadas dos componentes. Os componentes usados em um design de alta velocidade não são fisicamente diferentes dos que seriam usados em um design convencional. No entanto, algumas mudanças sutis podem ser feitas nas formas das almofadas e das pegadas dos componentes que ajudarão nos seus esforços para criar um design de PCB de alta velocidade.</p>

<h2 dir="ltr"><a id="pad-shapes-for-high-speed-pcb-design">Formas de almofadas para design de PCB de alta velocidade</a></h2>

<p dir="ltr">Ao avaliar formas de pegadas para uso em design de alta velocidade, o primeiro item a considerar é o tamanho das formas das almofadas de pegada. Às vezes referidas como almofadas de aterrissagem, essas formas são as almofadas de metal nu que os pinos dos componentes serão soldados no PCB acabado. Geralmente, uma ou duas formas de almofadas são duplicadas para criar uma forma de pegada de componente inteira.</p>

<p dir="ltr">Tradicionalmente, os pads de PCB são maiores que os pinos em aproximadamente 30%. Esses tamanhos são calculados para uma fabricação ótima, a fim de evitar problemas como o "tombstoning", onde partes montadas na superfície, como capacitores e resistores, podem se levantar de um lado. Esses tamanhos ótimos também permitem o retrabalho manual com um ferro de soldar manual e a inspeção visual de uma junta de solda. No entanto, para um design de alta velocidade, o metal extra pode aumentar<a href="https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/high-speed…; rel="noopener" target="_blank"> a capacitância parasita</a> e aumentar o comprimento da conexão entre componentes críticos.</p>

<p dir="ltr">Para auxiliar nas necessidades de alta velocidade do circuito, o tamanho do pad deve ser reduzido. Em vez de aumentar o tamanho do pad em 30% em relação ao tamanho real do pino, uma porcentagem menor, como 5%, é mais benéfica. O menor tamanho do pad ajuda a reduzir a capacitância parasitária possível. Além disso, os comprimentos de conexão podem ser mitigados diminuindo o espaçamento entre os componentes. Essa prática também é atraente, pois usa menos espaço na placa. Usar tamanhos menores de pads não reduz a sua resistência mecânica, uma vez que a área de contato entre os pinos dos componentes e a PCB permanece a mesma. No entanto, o compromisso está na fabricabilidade da placa. Tamanhos menores de pads e espaçamentos mais apertados aumentam o custo de fabricação da placa. A equipe de design terá que negociar as necessidades de alta velocidade do design com as necessidades de design para fabricabilidade da fabricação antes de projetar a PCB.</p>

<p dir="ltr">Arredondar os cantos dos formatos dos pads é outra melhoria que beneficiará seu design de alta velocidade. Cantos arredondados permitirão que você trace as trilhas mais próximas aos pads, o que diminuirá os comprimentos de conexão e ajudará a compactar o tamanho da circuitaria disposta também.</p>

<p dir="ltr" style="text-align: center;"><small><img alt="Picture of dense motherboard layout" data-entity-type="file" data-entity-uuid="13c1802e-8bcd-4dd1-8500-ff742d473ed7" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmM3OWYyYTYuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9MGVkOTA5NzA0OGNhMzhjZjNkMDlmY2M0MzRjNTFmMjM%25253D" /><br />
Melhorias nos formatos dos pads e vias podem ajudar no espaçamento em designs de alta densidade</small></p>

<h2 dir="ltr"><a id="via-shapes-need-consideration-as-well">Os formatos das vias também precisam ser considerados</a></h2>

<p dir="ltr">As vias geralmente não são consideradas como uma forma de componente de PCB, mas, uma vez que seu tamanho afetará o espaço útil da placa, elas também precisam ser vistas dessa forma. Além disso, qualquer metal na placa que faça parte de um circuito de alta velocidade precisa ser considerado como parte desse circuito. Comprimentos de trilhas, tamanho das vias e profundidades das vias precisam ser levados em conta nos cálculos de circuitos de alta velocidade.</p>

<p dir="ltr">A primeira coisa a considerar é o tamanho das formas das suas vias. O tamanho de uma forma de via é determinado pelo diâmetro do furo perfurado, e, portanto, a equipe de design precisará considerar quais tamanhos de furos para vias são necessários antes do layout. Vias menores melhorarão o desempenho do sinal de alta velocidade enquanto, ao mesmo tempo, aumentam os custos de fabricação. Muitas vezes, vias de diferentes tamanhos são usadas dependendo dos requisitos do circuito ou se as vias estão conduzindo energia ou terra.</p>

<p dir="ltr">Uma vez que os tamanhos das vias tenham sido decididos, a próxima coisa a olhar é o posicionamento delas em relação aos pads dos componentes. Convencionalmente, em designs que não são de alta velocidade, as vias são afastadas do pad do componente para manter um espaço ótimo entre pad e via para fins de fabricação. O pad é então conectado à via com uma trilha. No entanto, esses comprimentos de conexão podem ser longos demais para um design de alta velocidade.</p>

<p dir="ltr">Para encurtar o comprimento da conexão, a via pode ser colocada mais próxima ao pad, parcialmente sobre o pad, ou até mesmo completamente dentro do pad. Colocar vias dessa forma pode exigir diferentes configurações de CAD e ajustes de DRC, ou até mesmo a inclusão de uma forma de via dentro de uma forma de pad. Também é uma<a href="https://d2pgu9s4sfmw1s.cloudfront.net/UAM/Prod/Done/a062E00001d7fGQQAY/…; rel="noopener" target="_blank"> boa prática</a> usar trilhas curtas e largas para conectar um pad de capacitor de desacoplamento a uma via.</p>

<p dir="ltr" style="text-align: center;"><small><img alt="Picture of parts on a circuit board" data-entity-type="file" data-entity-uuid="e13b1f18-4a24-4d09-a94e-a9f9b3a5cd6c" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmQwYjg4ZjMuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9M2U1Mjk3YmY3Y2JkN2MzOGQwOTBmNTIzN2NmMDY3ODY%25253D" /><br />
Componentes de design de alta velocidade devem ser avaliados para escolher o melhor pacote para o circuito</small></p>

<h2 dir="ltr"><a id="component-selection-and-placement">Seleção e posicionamento de componentes</a></h2>

<p dir="ltr">Há também algumas opções de footprint de componentes a considerar. Soquetes podem ter indutância associada a eles. Portanto, é uma boa prática eliminar ou minimizar o uso de soquetes em um design de alta velocidade. Selecionar o pacote correto, e o footprint de componente acompanhante, também é importante. Alguns dispositivos, como Op amps, são tipicamente<a href="https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/high-speed…; rel="noopener" target="_blank"> oferecidos em diferentes pacotes</a>. Uma variação de um Op-amp pode permitir comprimentos de trilha mais curtos em um circuito do que outra. Por último, as formas de footprint de componentes podem precisar ser ajustadas para considerações térmicas. Uma excelente maneira de dissipar calor é colocar pads de potência diretamente sob as formas de footprint de IC que estão conectadas a um plano interno.</p>

<p dir="ltr">Formatos de footprint e pad de PCB podem ajudar na criação do seu design de PCB de alta velocidade. Até mesmo a menor mudança pode ajudá-lo a apertar o roteamento e diminuir os comprimentos de conexão, ou até mesmo reduzir problemas de indutância parasitária ou questões térmicas de alta velocidade.</p>

<p>Gostaria de saber mais sobre<a href="https://resources.altium.com/p/pcb-design-software-eagle&quot; rel="noopener" target="_blank"> software de design de PCB</a>?<a href="https://www.altium.com/contact-us&quot; rel="noopener" target="_blank"> Fale com um especialista na Altium.</a></p>