Conseils d'implantation de circuits imprimés conviviaux pour les ingénieurs

En tant qu'étape préliminaire du processus de fabrication des PCB, la disposition des PCB est l'une des phases les plus importantes de la conception des PCB puisque sa qualité détermine essentiellement celle du routage des PCB, ce qui affecte davantage la fiabilité et la fonctionnalité finales des PCB. Par conséquent, on peut conclure qu'une disposition raisonnable des PCB ouvre la voie à des cartes PCB de haute qualité. Une disposition de PCB déraisonnable, cependant, peut entraîner des problèmes en termes de fonctionnalité et de fiabilité. Une disposition de circuit imprimé bien conçue apportera plus de commodités, non seulement en économisant de l'espace sur la surface du circuit imprimé, mais en garantissant également les performances du circuit.

La disposition des PCB se décline principalement en deux types, la disposition interactive et la disposition automatique. D'une manière générale, la mise en page automatique rend compte du cadre à partir duquel le réglage sera effectué par la mise en page interactive. Lors de la configuration du circuit imprimé, la redistribution peut être mise en œuvre sur le circuit de porte en fonction de la situation spécifique de routage. Deux circuits de porte sont échangés, qui deviendront alors la disposition optimale la plus conviviale pour le routage.

Après l'achèvement de la mise en page du PCB, certaines informations peuvent être étiquetées sur les fichiers de conception ou les schémas du PCB afin que les informations ou les données concernant le PCB soient cohérentes avec celles représentées dans les schémas. En conséquence, le changement synchrone peut être maintenu à la fois dans le profilage et la modification de la conception du PCB. De plus, la mise à jour est effectuée sur les données analogiques et la vérification au niveau de la carte peut être mise en œuvre sur les performances et les fonctions électriques.

Règles de base de la disposition des PCB

Fondamentalement parlant, la disposition des PCB doit se conformer à deux règles fondamentales :
1). La disposition des circuits imprimés doit garantir une haute qualité.
2). La disposition des circuits imprimés doit avoir une apparence nette et claire, ce qui permet de disposer les composants uniformément sur la surface de la carte.

Une fois qu'un produit fonctionne de manière agréable sur les deux aspects mentionnés ci-dessus, il peut être considéré comme parfait.

Directives pratiques de la disposition des PCB

Ligne directrice #1. La boucle doit être la plus courte possible.

Les boucles, en particulier la boucle haute fréquence, doivent être aussi courtes que possible. Les petites boucles présentent généralement une inductance et une résistance plus faibles et peuvent aider à réduire le nombre de signaux couplés à un nœud provenant d'une source externe ou transmis par nœud. L'inductance peut être réduite si la boucle est située sur le plan de masse. Vous pouvez également garder la boucle du circuit de l'amplificateur opérationnel aussi courte que possible pour éviter le bruit couplé au circuit.

Ligne directrice #2. Le via thermique doit être situé de manière appropriée.

Les vias transfèrent la chaleur d'une extrémité du PCB à l'autre côté, ce qui est particulièrement utile lorsque la carte est montée sur un dissipateur thermique sur le châssis. Dans de telles conditions, le châssis dissipera davantage la chaleur. Les gros vias sont plus performants que les petits vias en termes d'efficacité de dissipation thermique. Les vias multiples fonctionnent plus efficacement que les vias uniques en termes de dissipation thermique et réduisent la température de fonctionnement des composants. Une température de fonctionnement plus basse conduit à une plus grande fiabilité.

Ligne directrice #3. Via la taille et le nombre doivent être raisonnablement arrangés.

Les vias présentent à la fois une inductance et une résistance. Si vous envisagez d'organiser le routage d'une extrémité de la carte PCB à l'autre extrémité et que vous exigez une inductance ou une résistance relativement faible, plusieurs vias peuvent être utilisés. Les grands vias présentent une résistance plus faible. Cette méthode est particulièrement utile lorsque le condensateur de filtrage et le nœud à courant élevé sont connectés à la terre.

Ligne directrice #4. Attention aux composants sensibles à la chaleur.

Les composants sensibles à la chaleur doivent être situés loin des composants générant de la chaleur. Les composants sensibles à la chaleur comprennent le thermocouple et le condensateur électrolytique. La mesure de la température peut être affectée lorsque le thermocouple est situé près d'une source de chaleur. Le condensateur électrolytique souffrira d'une durée de vie réduite lorsque le condensateur électrolytique est situé à proximité de composants générant de la chaleur. Les composants générant de la chaleur comprennent éventuellement des diodes, une inductance, des diodes, un pont redresseur, un MOSFET et une résistance dont la chaleur générée dépend du courant qui les traverse.

Directive #5. Le condensateur de découplage doit être placé avec soin.

Le condensateur de découplage doit être situé près de l'alimentation IC ou des broches de masse afin de maximiser l'efficacité du découplage. Une capacité parasite sera causée lorsque le condensateur est placé à un endroit éloigné. Plusieurs vias doivent être disposés entre les broches du condensateur et le plan de masse afin de réduire l'inductance.

Directive #6. Le coussin thermique doit être intelligemment situé.

Le réglage du tampon thermique vise à rendre la distance aussi petite que possible entre les traces ou le remplissage et les broches des composants, ce qui est bénéfique pour la soudure. Une petite connexion est courte lorsqu'il s'agit de réduire la résistance. Une fois que les coussinets thermiques sur les broches des composants ne sont pas appliqués, la température des composants sera plus basse. Une meilleure connexion thermique est disponible en reliant les traces ou le remplissage, ce qui aide à la dissipation thermique. Cependant, il est plus difficile à souder ou à dessouder.

Directive #7. Les traces numériques et de bruit doivent être éloignées des circuits analogiques.

Des pistes ou des conducteurs parallèles peuvent conduire à la génération de capacité. Les signaux ont tendance à être couplés sur les circuits lorsque les traces sont situées trop près les unes des autres, ce qui est particulièrement vrai pour une fréquence relativement élevée. Les traces de haute fréquence et de bruit doivent être éloignées de celles que vous ne voulez pas déranger par le bruit.

Directive #8. La distance entre les pistes et le via de montage doit être convenablement arrangée.

Un espace suffisant doit être maintenu entre les pistes en cuivre ou les vias de remplissage et de montage afin d'éviter tout risque d'électrocution. Le masque de soudure n'est pas un inducteur fiable, donc une distance suffisante doit également être maintenue entre le cuivre et tout matériel de montage.

Directive #9. La mise à la terre peut être dangereuse si vous y prêtez peu d'attention dans la disposition des circuits imprimés.

La terre n'est pas un conducteur idéal, il faut donc faire attention lorsque vous placez la terre de bruit loin des signaux silencieux. Les traces de terre doivent être suffisamment grandes pour transporter le courant circulant. Placer un plan de masse sous les traces de signal peut aider à réduire l'impédance des traces, ce qui est une condition idéale.

Directive #10. La carte PCB doit être considérée comme un dissipateur thermique.

Plus de cuivre doit être placé autour des composants de montage en surface afin qu'une surface supplémentaire puisse être fournie pour dissiper la chaleur, ce qui est une méthode apportant une efficacité plus élevée. Des directives similaires sont même mentionnées dans les fiches techniques de certains composants.

Conseils supplémentaires sur la disposition des circuits imprimés

Une fois la disposition du circuit imprimé terminée, avant de passer à l'étape suivante, veuillez examiner attentivement la disposition de votre circuit imprimé en vous basant sur les conseils suivants.
1). La taille de la carte doit être vérifiée pour s'assurer qu'elle est compatible avec celle décrite dans les schémas ou les exigences de la technique de fabrication des PCB et s'il y a des marques de repère.
2). Les composants doivent être garantis qu'il n'y a pas de conflit dans l'espace bidimensionnel et tridimensionnel.
3). Les composants doivent être vérifiés pour s'assurer que tous les composants sont soigneusement et uniformément répartis.
4). Les composants qui nécessitent un remplacement conséquent doivent être examinés pour s'assurer qu'ils sont accessibles au remplacement ou à la modification.
5). Une distance suffisante a été maintenue entre les composants sensibles à la chaleur et les composants générant de la chaleur.
6). Des composants réglables doivent être garantis pour être commodément ajustés.
7). La zone de dissipation thermique doit contenir un dissipateur de chaleur et présenter un flux d'air régulier.
8). Le flux du signal doit être fluide et l'interconnexion doit être aussi courte que possible.

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