Esiste una distanza standard o "sicura" tra i componenti del PCB?

Sto progettando (ancora) il mio primo PCB e, in base ai prezzi elencati sui siti Web, più piccola è la scheda, più economica è. Cioè, addebiti batchpcb per pollice quadrato. goldphoenix stamperà "il maggior numero possibile" su una tavola da 100 pollici quadrati. Più piccolo è più economico. Fatto.

Quindi dovrei provare a stipare il più possibile in un piccolo spazio? Ovviamente si può andare in mare facendo questo, ma in tutta ragionevolezza, il punto è valido. Esiste una guida standard per le distanze minime tra i componenti? E gli standard basati "questo semplifica la saldatura" o altri problemi tecnici (capacità, induttanze, scintille tra i componenti) che sono troppo vicini tra loro?

Ad esempio, un commento su questa bacheca di Sparkfun dice:

"Questi non sembrano spaziati alla normale spaziatura dei jack a banana. Non è più così importante?"

"la sua bassa corrente (5 amp) che non dovrebbe essere sufficiente per innescare i terminali a quelle tensioni"

"Penso che il punto sia che la maggior parte dei doppi connettori a banana hanno una spaziatura di 0,75". La spaziatura del jack a banana su questa scheda sembra essere di circa 0,5 "."

Tutto ciò implica che lì la tavola ha un design scadente. Ma povero in base a cosa ?

Al di là dei vincoli dovuti a tensioni o larghezze minime di traccia / spazio (tutti importanti), su una scala più ampia le dimensioni meccaniche dovrebbero essere convenienti e conformi agli standard o alle convenzioni, se applicabile.

Ad esempio, per quanto riguarda le spine a banana, 0,75 "è abbastanza standard per alcuni adattatori , quindi mentre 0,5" non è intrinsecamente male, è probabilmente fastidioso da gestire.

I fori di montaggio devono essere facilmente accessibili e adattarsi alle dimensioni delle viti comuni (n. 4, n. 6, ecc.).

Allo stesso modo, ritengo fortemente che una scheda prototipo piuttosto popolare sia mal progettata perché ha un multiplo non intero di 0,100 "di spazio tra due delle sue intestazioni.

Esistono standard IPC per le impronte dei componenti. Ricordo che ci sono variazioni, più o meno normali, sempre più grandi. Tali standard si basano su "facile da saldare con l'assemblaggio della macchina".

Per gli SMD di basso profilo non esiste davvero un limite. Ho posizionato 0402 resistori a una distanza di 0,1 mm (distanza tra i pad). Componenti più elevati come i connettori richiedono un'attenzione particolare. Probabilmente non è possibile posizionare uno 0402 a 0,1 mm da un connettore RJ45 alto 15 mm, la macchina pick-and-place potrebbe non essere in grado di raggiungere la posizione. Si noti che l'orientamento dei componenti può essere importante! Parla con il negozio di assemblaggio se vuoi sapere cosa è possibile.
Degno di nota è anche il gioco che devi mantenere sul bordo della scheda, sempre per le parti più alte. Se il tuo pannello è tagliato a V hai bisogno di un po 'di spazio per piegare il pannello per romperlo dopo che è stato popolato, preferibilmente sia su che giù. Gli RJ45 ovviamente vanno sul bordo di un PCB, ma se possibile non posizionarne due direttamente uno di fronte all'altro sul pannello.

La stragrande maggioranza dei cavi su una scheda tipica sono collegati solo a potenza a bassissima tensione e segnali digitali - tracce vicine non più distanti di 30 V.

Per quei componenti ho solo 2 regole per lo spazio tra i componenti:

• spazio uguale all'altezza: cerco di posizionare i componenti abbastanza distanti in modo da poter ispezionare dove i perni toccano la scheda con un angolo di 45 gradi. Vale a dire, se ho un componente alto 0,5 pollici, il componente più vicino è ad almeno 0,5 pollici di distanza, quindi posso sbirciare sopra il componente alto e ispezionare il lato di quell'altro componente. (Questo aiuta anche le dita delle apparecchiature di assemblaggio robotiche a installare alcuni minuscoli componenti SMT, anche se il robot era abbastanza stupido da installare prima i componenti alti intorno ad esso).

• lasciare spazio per le tracce PCB: con piccoli componenti SMT, è davvero facile mettere insieme le parti così da vicino che è semplicemente impossibile collegarle tutte con tracce PCB, anche con una larghezza minima di traccia / spazio di 0,006 pollici (0,15 mm). Quando ciò accade, sei costretto a spingere ulteriormente i componenti per lasciare più spazio per le tracce tra di loro.

Aggancio il pin 1 di ogni parte del foro a una griglia di 0,1 pollici - vale a dire, il pin 1 è un multiplo intero di 0,1 pollici di distanza dal punto di riferimento 0,0 su questa scheda. Ciò semplifica notevolmente la realizzazione di un prototipo - e in seguito, una maschera di prova - da una scheda di prototipazione a griglia da 0,1 pollici.

Aggancio il "punto di riferimento" (di solito il centroide) di ogni componente a montaggio superficiale su una griglia - forse cominciando con una griglia relativamente grossolana da 0,05 pollici (esattamente 1,27 mm), ma spesso passando a una griglia più fine. "PCB Design Tutorial" di David L. Jones e "PWB design flow layout" presso Massmind hanno alcuni suggerimenti.

A volte è più facile lasciare il doppio dello spazio tra i componenti di quanto la tua prima stima prevede che ti serviranno per i fili, solo per ottenere qualcosa che è possibile instradare e poi imballare tutto insieme una volta, piuttosto che dover spostare leggermente un un quarto delle fiche sul tabellone alcune decine di volte mentre provava a passare attraverso alcune centinaia di fili, ottenendo alcuni percorsi molto lunghi e tortuosi quando il percorso "ovvio" è intasato.

Spazio uguale alla metà dell'eccezione dell'altezza: dato che posso guardare "intorno" a condensatori a cilindro con foro passante alto, spesso lascio uno spazio solo la metà della loro altezza intorno a loro (angolo di 30 gradi), sperando che il robot sia abbastanza intelligente da installarli per ultimo .

Eccezione di spazio zero: alcuni connettori sono progettati per creare una fila di connettori ognuno praticamente a contatto con il successivo: una fila di connettori con morsetti a vite, una fila di connettori per servomotori hobby a 3 pin, ecc. Quindi mento al mio CAD DRC e rivendico l'intera riga è un componente enorme.

Se hai segnali analogici sensibili o tracce di segnali ad alta tensione o ad alta tensione, vorrai un po 'più di spazio - Wikibooks: Pratica Elettronica ha alcuni suggerimenti.

In vaghi termini generici ondulati a mano.

I requisiti di isolamento della tensione (o RFI / EMC) determinano la spaziatura tra tracce e componenti. Il più grande colpevole della seconda parte può essere induttori e trasformatori su schede bifacciali, per i progettisti che non sono abituati a fare progetti o layout analogici. Il foglio dati del componente o del modulo può contenere informazioni sull'area di sicurezza, nonché dimensioni fisiche e restrizioni.

La corrente (amperaggio) determina la larghezza della traccia del PCB, una corrente più elevata significa tracce più ampie. Questo può essere spesso singolo su un PCB con un alimentatore di bordo e componenti digitali di basso livello come esempio al contrario. Tracce di grandi dimensioni o di grandi dimensioni vengono utilizzate occasionalmente come dissipatori di calore nei progetti LED ad alta intensità da parte di professionisti, non credo che sia fatto comunemente dai dilettanti. Non so se ciò sia dovuto alla mancanza di accesso agli strumenti di simulazione termica o alla conoscenza o ad altri fattori.

Il layout dei componenti e il processo di produzione del PCB sono le guide definitive per le restrizioni di traccia. Ad esempio la larghezza della traccia e la spaziatura sulle schede che intendo per la mia incisione, mi do circa il doppio della spaziatura e della larghezza, ove possibile, per mitigare il rischio di difetti nel mio processo che causano effettivamente problemi con le schede che creo.

Alcuni produttori di PCB offrono il file DRC (controllo delle regole di progettazione) per il software CAD supportato che verifica che il file della scheda sia conforme alle loro restrizioni tecniche di produzione.

Varie aziende hanno suggerimenti e consigli sul layout PCB.

La distanza minima tra i componenti è ovviamente determinata dalla vicinanza con cui è possibile posizionarli, a condizione che non si violi il gioco del fornitore della scheda tra i pad e si utilizzino le tensioni tipiche. È inoltre necessario fornire spazio per le tracce tra le parti. Puoi usare binari molto stretti e giochi tra loro, ma questo aumenterà il prezzo, rimuovendo tutti i risparmi che fai sulla dimensione della scheda. Come ogni altra cosa connessa con il design, devi trovare il miglior compromesso.

Quanto sopra si applica principalmente a cose come la logica. I progetti analogici e RF sono molto più dipendenti dal layout e richiedono una considerazione speciale.