O que é um software de layout de PCB?

Para que a produção de um produto eletroeletrônico tenha êxito, uma das primeiras etapas de um projeto inclui o desenho do layout de PCB, que corresponde às chamadas placas de circuito impresso.

As PCBs são peças que fazem a conexão entre os componentes internos de produtos eletrônicos usando faixas condutoras. Elas permitem a fabricação desses equipamentos de forma mais moderna, confiável e dentro das especificações de qualidade, em comparação com aquelas baseadas em técnicas alternativas e analógicas de fiação.

Como as PCBs são geralmente criadas para diferentes fins, desde a prototipagem até a produção de equipamentos robustos e de alta tecnologia, elas são um importante material de estudo tanto para engenheiros quanto para empresas que irão fazer alguma parceria para terceirizar a montagem da PCB. 

Por isso, a utilização de softwares para a produção do design dessas placas é crucial para o desenvolvimento dos seus diagramas e esquemas internos, bem como para a simulação e os ensaios virtuais do seu comportamento responsivo no contexto do circuito. 

Neste post, entenda o que é o programa que desenvolve um layout de PCB, como ele funciona e qual a importância de um bom planejamento de software para o desenvolvimento desses componentes.

 

O que pode ser considerado layout de PCB

Chamamos de layout de PCB o desenho da disposição espacial e do posicionamento físico dos componentes e das ligações das placas de circuito impresso, responsáveis por compor internamente os produtos eletroeletrônicos. 

Em geral, o layout de PCB tem funções que:

• possibilitam o máximo aproveitamento de espaço da placa;
• influenciam a seleção de materiais e componentes da PCB e suas condições de funcionamento;
• facilitam a identificação dos números de pinos e das ligações que trabalham simultaneamente na área da placa;
• definem as dimensões e áreas de conexão entre circuitos, com informações detalhadas de design.

A partir do desenho esquemático da placa e com a definição das especificações dos fatores de design da área de montagem da PCB, o projeto dá origem aos arquivos Gerber, que posteriormente serão usados na fabricação e na montagem da placa eletrônica.

No processo de criação do layout de PCB, algumas aplicações técnicas são consideradas como fatores que garantem um bom desenvolvimento do esquema eletrônico do circuito, tais como:   

• Distância entre componentes
• Distância de isolação das ligações
• Tamanho mínimo e máximo da PCI 

Portanto, o layout de PCB tem aplicações bastante funcionais que permitem o máximo aproveitamento de espaço. Desenvolver esse desenho apenas uma vez possibilita a fabricação de um grande número de PCBs ao mesmo tempo, na medida em que os componentes são montados e ligados de forma conjunta e simultânea.

Ela auxilia na prototipagem e na fabricação da elétrica interna dos produtos de forma confiável, ágil e econômica.

Leia mais: Boas práticas para compra de componentes eletrônicos para montagem de placas

Como desenvolver um layout de PCB?

Como o layout de PCB tem impacto estratégico na maneira como um circuito interno dos eletroeletrônicos funcionam, e influencia diretamente no sucesso e na viabilidade de produtos, o cumprimento de boas práticas de projeto e pré-requisitos de qualidade garantem que o circuito funcione de forma eficiente. Entenda os principais:

Recomendações de fabricação

Seguir os critérios, as tolerâncias e as recomendações dos fabricantes de cada componente da placa eletrônica fazem parte das normas de segurança e garantia de qualidade na criação do layout. 

Para desenvolvimento de placas de circuito impresso, por exemplo, os layoutistas devem seguir as normas da IPC. Essas normas estabelecem padrões quie contemplam desde o  design à montagem.

Esse processo pode evitar erros que resultem na ineficiência da placa e do produto final. Isso significa, objetivamente, respeitar a margem dos componentes, os limites de expansão térmica e de controle da temperatura.

Condições do ambiente

É necessário sempre levar em consideração as condições dos ambientes de montagem, como, por exemplo, o cuidado com a localização dos componentes próximos da borda das estações de montagem, assim como o processo de acondicionamento e estocagem dos componentes de forma adequada, que podem prevenir descargas eletrostáticas em circuitos sensíveis. 

Longos períodos de exposição em condições de qualidade do ambiente de montagem da CM, como temperatura e umidade, são fatores determinantes para a segurança industrial com eletrônicos.

Qualidade dos componentes

Estar ciente da validade das especificações técnicas e verificar requisitos de fábrica dos componentes em relação às dimensões da placa são cuidados fundamentais. Muitas vezes, da prototipagem até a produção final, é preciso uma reestruturação em virtude da obsolescência do componente. 

Por isso, ter atenção sobre quais itens da placa estão ainda ativos ou não no mercado pode evitar gastos indesejados com a troca de peças no meio do projeto de layout.

Montagem da placa

Há uma série de processos de montagem que podem ser utilizados para a PCB, incluindo a escolha de uma empresa parceira confiável para desenvolvimento desta etapa. As variáveis de posicionamento são um ponto crítico que devem considerar as recomendações de acessibilidade, espaço, temperatura e furação. 

A primeira etapa envolve o contorno e o ajuste individual das peças para depois realizar uma revisão e, caso necessário, reajustar e redefinir a condução do processo. A complexidade do layout pode ser um fator determinante na verificação final da peça, assim como sua testagem para tomada de decisão da equipe técnica ou do método de montagem.

Regras de design

As Regras de Design (DRC) são parâmetros utilizados para calcular restrições que impedem o pleno funcionamento de todas as partes do layout de PCB, pois identificam se há integridade do projeto de forma geral. Essas regras definem larguras, espaçamento, relações entre camadas e área mínima entre requisitos do desenho. 

A partir da verificação correta, o projeto terá garantia de maior ou menor rendimento, bem como confiabilidade e funcionalidade. Para realizar a averiguação, existem softwares específicos para DRC.

Adequação à Planilha BOM

A criação da lista de materiais dentro da chamada Planilha BOM permite entender e avaliar se os pré-requisitos técnicos do projeto estão dentro das margens de orçamento, dimensões e atualizações de mercado. Sendo que, a depender dos componentes da placa, o layout irá gerar orientações específicas dentro da planilha. 

A Planilha BOM também é fundamental para a documentação de todos os itens eletrônicos que serão utilizados na montagem da placa.

Funcionalidades do software

Escolher com propriedade o software utilizado para desenho do circuito de PCB envolve perceber de forma detalhada se ele contempla as ferramentas e funcionalidades diferenciadas para o desenvolvimento de um projeto robusto e confiável que, por sua vez, trazem benefícios e limitações próprias. A seguir, falaremos mais sobre o assunto.

Software de layout de PCB: como funciona a escolha?

A utilização de softwares para a produção do design de placas e circuitos eletrônicos é crucial para o desenvolvimento eficaz dos diagramas e esquemas internos. 

Com ele, é possível fazer simulação e ensaios virtuais do comportamento responsivo dos parâmetros que compõem os desenhos dos chips, por meio de bibliotecas em nuvem que são essenciais para a criação das diversas linguagens do projeto. 

Entenda os critérios para uma boa escolha do software:

1. A primeira etapa para essa escolha envolve avaliar quais são as necessidades do projeto antes de adquirir um software, sendo possível, em um primeiro momento, realizar testes com versões gratuitas com funções básicas, mesmo que elas contenham restrições de uso.
   
2. É possível encontrar pacotes de alta tecnologia com facilidades incorporadas ao design assistido por computador, a exemplo de simulações e roteamento complexo, que podem ser levados em consideração devido à complexidade do projeto e a necessidade de obter o máximo de performance nas execuções.
   
3. A escolha por programas que permitem simulações está se tornando um requisito crescente com o aumento da velocidade das placas digitais e maior difusão de projetos de radiofrequência, que atingem frequências cada vez mais altas.
   
4. Há opções de softwares com programas de modelagem 3D e tecnologias avançadas de esquematização de circuitos que atuam com maior facilidade na criação de trilhas de distância casada e muitas outras funcionalidades.
   
5. A escolha do software precisa levar em consideração o orçamento do projeto, que cabe à empresa avaliar antes da aquisição do programa. Com isso, será possível selecionar um programa coerente com a estratégia do negócio, a partir do melhor custo-benefício.

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