Lorsque vous prenez un circuit imprimé, vous remarquerez un réseau de minuscules chemins. Il s'agit de traces de PCB, qui permettent aux signaux électriques d'être transmis efficacement à travers la carte. Dans ce guide ultime, nous nous penchons sur les traces de PCB et discutons des considérations relatives à la conception du routage, des conseils d'optimisation de la conception du routage et de la façon de réparer les traces. Si vous débutez dans le domaine, ce guide vous donnera tout ce que vous devez savoir sur les traces de PCB.
Qu'est-ce que les traces de PCB ?
Les pistes de circuits imprimés sont des voies conductrices gravées ou imprimées sur le substrat qui peuvent transmettre des signaux électriques. Ces pistes connectent les composants du circuit imprimé, permettant aux signaux électriques de circuler entre les composants pour un fonctionnement correct. Elles sont soigneusement conçues et disposées avec une largeur, une épaisseur et un espacement spécifiques pour transporter différents courants et assurer le fonctionnement normal du circuit imprimé.
Matériaux des pistes de circuits imprimés
Les pistes de circuits imprimés transmettent des signaux électriques, le matériau utilisé pour les fabriquer doit donc avoir une conductivité et une stabilité élevées. Le cuivre présente les avantages d'une excellente conductivité, d'un traitement facile et d'un faible coût. De plus, il présente une bonne conductivité thermique, ce qui permet de dissiper la chaleur et de maintenir la carte dans une plage de température de fonctionnement sûre. Par conséquent, le cuivre est le matériau le plus populaire pour la fabrication de pistes. Ce n'est pas la seule option pour le choix des matériaux. Les matériaux de routage de circuits imprimés couramment utilisés comprennent l'or, l'argent, l'aluminium, etc.
Considérations de conception clés pour des tracés de circuits imprimés efficaces
Lors de la conception des pistes de circuits imprimés, des facteurs tels que l'épaisseur, la largeur et l'espacement des circuits imprimés jouent un rôle important pour obtenir des performances et une fiabilité optimales des circuits imprimés. Examinons en détail ces considérations de conception clés.
1. Comprendre l’épaisseur des traces de PCB
L'épaisseur des traces sur la carte doit être aussi uniforme que possible. Une épaisseur inégale peut entraîner une inadéquation de l'impédance, des réflexions de signal et une diaphonie, ce qui peut affecter les performances du circuit. L'épaisseur des traces du PCB doit également être ajustée en fonction de la structure et du type de circuit imprimé.
L'épaisseur des traces de cuivre des PCB est mesurée en onces. Les onces sont une mesure de poids plutôt que d'épaisseur. Une once de cuivre, lorsqu'elle est répartie uniformément sur une surface de 1 pied carré, donne une couche de cuivre de 1.37 mil d'épaisseur. En utilisant une norme uniforme (1 oz/pied carré), les PCB de différents fabricants peuvent conserver des caractéristiques physiques et électriques cohérentes. En général, les fabricants utilisent par défaut une épaisseur de trace standard de 1 once pour les PCB, sauf indication contraire dans la documentation de conception. Pour les conceptions de PCB avec des exigences de haute tension ou de résistance ou d'impédance spéciales, une couche de cuivre plus épaisse peut être requise.
2. Calcul PCB Tbreed Width
La largeur des pistes de circuits imprimés affecte directement la capacité de transport de courant, l'intégrité du signal et les capacités de gestion thermique. Elle est généralement mesurée en millièmes de pouce. La largeur de piste standard pour les signaux courants varie de 7 à 12 millièmes de pouce. Un courant trop important dans une piste peut entraîner une augmentation de la température, affectant les performances de la carte, voire l'endommageant. Les pistes plus larges ont une résistance plus faible et peuvent transporter des courants plus élevés sans surchauffer. Le choix de la largeur de piste dépend de nombreux facteurs, notamment le courant transporté, la température de fonctionnement, l'espace de routage disponible, les contraintes de fabrication, etc.
3. Définition de l'espacement des traces
La distance entre deux pistes voisines est appelée espacement des pistes PCB. Ce paramètre est crucial pour éviter la diaphonie et interférence électromagnétique. Un espacement approprié peut réduire le couplage du champ électromagnétique entre les traces et éviter d'affecter l'intégrité du signal. En particulier dans les circuits haute fréquence, un espacement spécifique peut être nécessaire pour réduire la diaphonie, les réflexions et le couplage. Les interférences avec le signal peuvent entraîner une corruption des données. Les concepteurs peuvent contrôler plus efficacement l'espacement des traces et garantir la stabilité et la fiabilité du circuit grâce aux directives de normes telles que IPC-2221 et IPC-2141.
Comment calculer la largeur de trace ?
Dans l'industrie des PCB, il existe de nombreuses calculatrices que nous pouvons utiliser pour calculer la largeur des traces en suivant les normes de l'industrie. IPC 2152 et IPC 2221 sont deux des normes les plus courantes, que nous aborderons en détail ci-dessous.
CIB 2221 :
La norme IPC 2221 est dérivée de l'ancienne norme IPC-D-275 qui était utilisée. Elle fournit non seulement des méthodes de calcul de la largeur des pistes, mais contient également des directives de conception de PCB plus complètes. Le calculateur IPC 2221 utilise un tableau et une formule pour aider les concepteurs à déterminer la capacité de transport de courant des pistes dans le circuit imprimé. Le calculateur utilise l'équation « I=kΔTbAc" pour calculer la largeur de la trace.
Les variables dans la formule sont représentées comme suit :
- I : Courant électrique, son unité est l'ampère.
- K : Constante, dépend de la position de la trace. Pour les traces visibles, K est de 0.0048. Pour les traces internes, k est de 0.024.
- ΔT : Les variations de température sont mesurées en Celsius.
- A : La section transversale de la trace.
- b : La valeur est 0.44.
- c : La valeur est 0.725.
En utilisant cette formule, une plage spécifique de valeurs doit être prise en compte lors du calcul de la largeur de la trace. Cela garantit la précision du calcul.
- Plage de courant : Entre 0 et 35 ampères.
- Largeur de trace : Entre 0 et 10.16 mm.
- Épaisseur du cuivre : Entre 0.5 et 3 oz.
- Augmentation de la température : entre 10℃ et 100℃.
IPC 2152:
L'IPC-2152 est une norme plus moderne destinée spécifiquement au calcul des largeurs de traces de circuits imprimés. Par rapport à l'IPC-2221 traditionnelle, l'IPC-2152 adopte des méthodes techniques plus avancées. Ainsi, il fournit un calcul plus précis du courant de trace maximal. Lors de l'utilisation de ce calculateur, nous devons nous fier aux graphiques généraux intégrés à l'ordinateur pour obtenir les sections transversales non ajustées. Le calculateur prend en compte divers paramètres pour calculer la largeur de trace appropriée.
Conseils utiles pour optimiser le routage des pistes PCB
Utilisation intelligente des outils de routage automatique des circuits imprimés
Le logiciel de conception de PCB peut effectuer un routage automatique, ce qui permet de gagner du temps et constitue un moyen efficace de routage. Le routage automatique ne peut pas être utilisé comme seule solution complète. Il peut manquer des exigences de conception critiques ou spéciales. La combinaison du routage automatique et du routage manuel est la méthode la plus efficace. Utilisez le routage automatique pour le routage de base initial, puis optimisez manuellement le Circuit imprimé pour obtenir le meilleur chemin en fonction des exigences de conception.
Sélection le bon PCB Tbreed Width
La largeur de la piste doit correspondre à la capacité de la piste pour assurer un flux de courant régulier. La largeur minimale d'une piste doit être déterminée avec précision. Dans le cas contraire, la carte risque de surchauffer et d'avoir un impact sur la gestion thermique. Une largeur de piste appropriée réduira également le risque de déconnexion.
Concevoir un G efficaceRound Pvoies
Le plan de masse fournit une référence cohérente pour les mesures de tension sur toutes les traces. Il est important de concevoir un plan de masse continu, sur toute la surface du cuivre ou en utilisant une masse pleine couche dans une carte multicouche. Le placement d'un plan de masse sous les traces transportant le signal peut réduire l'impédance et augmenter l'immunité au bruit.
Éviter lesfaire respecter Capacif Ccoupler
Pour réduire le couplage capacitif causé par le routage au-dessus et au-dessous d'un grand plan de masse, les lignes d'alimentation et de signaux analogiques doivent être acheminées séparément sur des couches dédiées pour éviter le couplage. Les condensateurs de découplage sont une solution efficace et économique.
Comment réparer les traces de PCB ? : Un guide de maintenance étape par étape
Lorsque le bloc d'alimentation affiche des défauts ou émet des bruits inhabituels, cela signifie que les traces du PCB doivent être réparées. Après avoir compris les connaissances pertinentes sur le traçage, il est également important de savoir comment le réparer. Expliquons-le étape par étape.
Étape 1 : Recherchez des traces endommagées sur le PCB, telles que des cassures, de la corrosion, etc. Un microscope ou une loupe peuvent être utilisés pour détecter des défauts minuscules qui ne sont pas visibles à l'œil humain.
Etape 2: À l'aide d'un outil de coupe, coupez et retirez la piste endommagée. N'endommagez pas les pistes, les contacts ou les composants environnants. Nettoyez la zone de réparation des particules de revêtement et autres résidus.
Etape 3: Appliquez du flux sur la trace et étamez chaque extrémité de la trace à l'aide d'un fer à souder et d'une mèche à souder.
Etape 4: Sélectionnez un nouveau fil pour remplacer l’ancien.
Etape 5: L'isolation est retirée des extrémités des fils et étamée avec de la soudure.
Étape 6 : Superposez le nouveau fil sur la trace existante et appliquez du flux sur le chevauchement, en les soudant ensemble. La distance de chevauchement est au moins deux fois supérieure à la largeur de la trace.
Étape 7 : Utilisez l’outil de fil pour créer les fils requis pour correspondre à la conception du PCB.
Etape 8: Fixez les fils à la carte, en utilisant des outils tels que des adhésifs et des points de ruban adhésif pour maintenir les fils fermement attachés à la carte.
Etape 9: Soudez également l'autre extrémité du fil. La réparation est presque terminée. Assurez-vous que la connexion fonctionne correctement. En même temps, nettoyez les taches restantes.
Mot de la fin
Des pistes de circuits imprimés appropriées sont essentielles au fonctionnement et à la fiabilité des appareils électroniques. De la détermination de l'épaisseur, de la largeur et de l'espacement des pistes de circuits imprimés au routage global, chaque facteur joue un rôle important pour obtenir des performances optimales du produit. La conception des pistes de circuits imprimés devient plus difficile à mesure que les circuits imprimés deviennent plus petits et plus complexes. La maîtrise des connaissances de base sur les pistes de circuits imprimés vous aidera à faire du bon travail sur le routage des circuits imprimés.
