Le résumé le plus complet du câblage des PCB, 14 principes et techniques de câblage PCB
- Insistez sur le câblage manuel et utilisez le câblage automatique avec prudence
- Comprendre les spécifications du fabricant
- Largeur de trace appropriée
- Laissez suffisamment d'espace entre les traces
- Placement des composants
- Séparez les traces analogiques et numériques
- Couche de sol
- Laissez suffisamment d'espace pour le câblage et les trous de montage.
- Autres directions de câblage
- Évitez le couplage capacitif
- Placer des trous et des tampons de dissipation thermique
- Câblage de mise à la terre et d'alimentation
- Utiliser une couche de sérigraphie
- Évitez 90°
- Respecter le câblage manuel
D'une manière générale, les logiciels généraux de conception de PCB incluent des fonctions de routage automatique, mais en fait, aucun routage automatique ne peut remplacer complètement les compétences, l'expérience et la flexibilité des ingénieurs en PCB Layout.
Dans certains cas, vous pouvez utiliser le routage automatique :
Après avoir placé tous les composants, vous pouvez vérifier votre taux d'achèvement à l'aide de la tâche AutoRoute, et s'il est inférieur à 85 %, vous devrez ajuster le placement de vos composants.
Lors du routage, les goulots d'étranglement et autres points de connexion critiques peuvent passer entre les mailles du filet et peuvent être identifiés à l'aide de la fonction de routage automatique.
Lorsque vous ne savez pas par où commencer le câblage ou que vous rencontrez des difficultés, vous pouvez utiliser le routage automatique comme source d'inspiration.
Lorsque vous commencez à disposer vos traces de cuivre, prenez le temps de demander à votre fabricant s'il a des exigences concernant la largeur minimale des traces, l'espacement des traces et le nombre de couches de PCB qu'il peut assembler.
Connaissant ces informations à l'avance, vous pouvez définir les valeurs de largeur de trace et d'espacement dans les règles de conception pour éviter de réacheminer l'intégralité de la configuration du PCB.
- Choisissez la largeur de trace appropriée
La géométrie des traces (épaisseur et largeur) garantit que le circuit fonctionnera correctement dans toutes les conditions environnementales et de charge. Les traces de PCB sont utilisées pour transporter des signaux électriques et doivent donc être d'une largeur compatible avec le courant qui les traverse.
Les ingénieurs de tracé de circuits imprimés doivent déterminer la largeur minimale de chaque trace pour éviter tout risque de surchauffe de la carte ; ce paramètre affecte directement le processus de routage puisqu'il réduit l'espace disponible sur le PCB.
Si l'espace disponible n'est pas un problème, il est recommandé d'utiliser des traces d'une largeur plus large que le minimum, améliorant ainsi la gestion thermique et la fiabilité de la carte. Les traces sur la couche externe permettent un meilleur échange thermique et peuvent donc avoir des largeurs plus petites.
- Laissez suffisamment d'espace entre les traces et les pads
Il est important de laisser suffisamment d'espace entre les traces et les plages du PCB (comme indiqué ci-dessous) pour éviter les courts-circuits pendant les étapes de fabrication ou d'assemblage du PCB.
De manière générale, il est recommandé de laisser des espaces appropriés entre chaque trace et plot adjacents, et il doit toujours y avoir suffisamment d'espace autour d'eux sans traces ni plots pour éviter tout risque de choc électrique.
- Le placement des composants PCB
La façon dont les composants sont placés détermine le succès de la conception de votre PCB. Pour placer correctement les composants, leurs caractéristiques doivent être parfaitement comprises.
Par exemple, les condensateurs électrolytiques thermosensibles doivent être tenus à l’écart des diodes, résistances et inductances génératrices de chaleur.
Voici quelques règles simples :
Des précautions doivent être prises avec les composants comportant plusieurs broches car ceux-ci prennent beaucoup de place.
Gardez les composants placés dans la même orientation
Considérez la fonction de chaque composant et sa relation avec les autres composants avant de le placer.
Si les composants ont été achetés, il est recommandé d'imprimer la mise en page sur papier en fonction des dimensions et de voir si les composants s'adapteront.
- Séparez les traces analogiques et numériques
Les traces de PCB transportant des signaux numériques, en particulier des signaux haute fréquence, doivent être séparées des traces transportant des signaux analogiques.
Séparer les traces des signaux analogiques et des signaux numériques peut réduire le risque d'interférence mutuelle, améliorant ainsi la stabilité et la fiabilité du circuit. Lorsque les signaux analogiques et les signaux numériques sont sur la même ligne, les problèmes suivants peuvent survenir :
Apporter une diaphonie : la composante haute fréquence du signal numérique interférera avec le signal analogique, entraînant une diminution de la précision du signal analogique.
Introduction de bruit : les signaux numériques eux-mêmes contiennent du bruit. Lorsque les signaux numériques et les signaux analogiques partagent la même ligne, ces bruits affecteront également le signal analogique.
Retard ou retard : les signaux numériques auront un certain retard ou décalage pendant la transmission, ce qui peut provoquer une distorsion des signaux analogiques.
- Faites attention à la couche de sol
Chaque PCB nécessite au moins un plan de masse car il fournit le même point de référence pour toutes les traces permettant de mesurer les tensions.
Au lieu de cela, si vous choisissez d'acheminer chaque trace individuelle vers la terre au lieu d'un plan de masse, vous vous retrouverez avec d'innombrables connexions à la terre différentes, chacune avec sa propre résistance et sa propre chute de tension.
La solution la plus simple et la plus linéaire consiste à créer un plan de masse solide, qui peut représenter toute la zone de cuivre ou même la totalité de la couche dans le cas de cartes multicouches.
Placer une couche de terre sous la trace qui transporte le signal contribuera à réduire son impédance et à améliorer l'immunité au bruit. Il est recommandé de placer les couches d'alimentation et de terre sur la couche la plus interne du circuit imprimé, en les gardant symétriques et centrées. Cela empêchera le PCB de se plier.
- Laissez suffisamment d'espace pour le câblage et les trous de montage
Lorsque vous placez des composants, vous devez d'abord placer tous les plug-ins, laissez-vous suffisamment d'espace entre les autres composants et toutes les traces qui les relient entre eux ?
Si cela n'est pas fait, il peut y avoir un risque de choc sur le PCB, et le fait de se fier au masque de soudure comme seul isolant ne garantit pas la sécurité.
Lorsque vous utilisez un plug-in, n'oubliez pas de laisser un anneau d'espace au-delà des dimensions physiques du trou de montage pour le protéger des autres composants et traces à proximité.
- Autres directions de câblage
Si la plupart des traces sur une couche suivent une certaine direction (par exemple horizontale), alors la direction verticale des traces adjacentes (par exemple verticale) est préférée, ce qui peut réduire la diaphonie entre les pistes.
De plus, la méthode de câblage consistant à alterner les directions de trace peut également améliorer la stabilité du signal. Sur les traces dans la même direction, des problèmes tels que la réflexion, l'atténuation et la distorsion du signal peuvent survenir en raison de l'interaction de la capacité et de l'inductance entre les lignes de signal.
Il convient de noter que la méthode de câblage consistant à alterner les directions de trace peut également augmenter la complexité et le coût du câblage, elle doit donc être pesée et prise en compte dans la conception réelle.
- Évitez le couplage capacitif
Pour réduire le couplage capacitif provoqué par les traces placées au-dessus et au-dessous de grands plans de masse, vous devez vous assurer que les traces affectées aux signaux d'alimentation et analogiques sont placées sur des couches dédiées.
Réduisez la valeur du condensateur : plus la valeur du condensateur est petite, plus l'effet du couplage capacitif est faible. Par conséquent, lors de la conception d’un circuit, la valeur de capacité la plus petite possible peut être utilisée pour réduire l’impact du couplage capacitif.
Augmenter l'impédance : augmenter l'impédance des signaux pertinents dans un circuit peut réduire les effets du couplage capacitif. Par exemple, l'ajout de résistances appropriées à l'entrée ou à la sortie du signal peut minimiser l'effet de couplage capacitif entre la source du signal et la charge.
Utilisez des lignes de signaux différentielles : les lignes de signaux différentielles peuvent réduire dans une certaine mesure l'impact du couplage capacitif. Puisque la ligne de signal différentiel est composée de deux lignes, le signal est transmis à travers la différence entre les deux lignes, ce qui permet d'éviter le problème de couplage capacitif provoqué par une seule ligne.
- Placer des trous et des tampons de dissipation thermique
Placer des trous de dissipation thermique peut améliorer l'efficacité de dissipation thermique de la carte PCB. Les trous thermiques peuvent introduire un flux d'air dans la carte PCB et augmenter la surface de la carte PCB, facilitant ainsi la dissipation de la chaleur. De plus, les trous de dissipation thermique peuvent également réduire les bulles sur la surface de la carte PCB et l'accumulation de gaz pendant le soudage.
Le placement de plots de soudure peut améliorer la fiabilité de la carte PCB. Lors de la conception du plot, le processus de soudage et la qualité du soudage, ainsi que la résistance mécanique et la stabilité entre le composant et la carte PCB, doivent être pris en compte. En optimisant la conception et la disposition des plages, la qualité du soudage peut être améliorée et les défauts de soudage réduits, améliorant ainsi la fiabilité et les performances de la carte PCB.
- Câblage de mise à la terre et d'alimentation
Les traces associées aux signaux d'alimentation et de masse sont plus épaisses que les traces transportant des signaux numériques ou analogiques. Cela leur permet de transporter des courants plus importants, c'est-à-dire qu'ils peuvent être facilement identifiés par une simple inspection visuelle, réduisant ainsi le signal et la puissance. Possibilité de connexion incorrecte entre les lignes.
Une règle courante consiste à utiliser une largeur de 0.040 pouce pour les traces de terre et d'alimentation et une largeur de 0.025 pouce pour toutes les autres traces.
Si vous ne faites pas en sorte que les traces d'alimentation et de terre soient plus larges que la moyenne, alors beaucoup de chaleur essayant de circuler à travers ces espaces restreints peut finir par brûler les fils et faire frire les câbles. PCB bord.
Vous pouvez voir que les traces d'alimentation +5 V sont plus larges par rapport à toutes les traces de signal connectées au CI.
- Utiliser une couche de sérigraphie
La couche de sérigraphie fournie avec la carte PCB peut être utilisée pour marquer les informations que vous souhaitez marquer.
N'utilisez pas trop de mots qui prennent de la place.
Il n'est pas nécessaire de noter toutes les informations disponibles, par exemple, il n'est absolument pas nécessaire d'étiqueter les valeurs des résistances.
Si cela est autorisé, le texte peut être plus grand afin qu'il soit plus clair une fois imprimé.
Ne placez pas d'étiquettes sur des plots de cuivre exposés qui doivent être soudés, car l'encre pourrait bloquer l'écoulement de la soudure, entraînant un mauvais joint.
- Évitez les angles de 90°
L'ingénieur moyen sait que les courbes nettes et à angle droit peuvent causer des problèmes aux hautes fréquences, créant des discontinuités qui compromettent l'intégrité du signal en augmentant la diaphonie, le rayonnement et les réflexions.
Les traces traversent tout le PCB et autour des composants, et l'angle optimal est de 45°.