Errori comuni nella progettazione di PCB

I circuiti stampati (PCB) sono senza dubbio un punto centrale nel mondo dell’elettronica .Tuttavia come la tecnologia avanza, i PCB devono essere prodotti più velocemente e devono essere sempre più piccoli e miniaturizzati. Prima di cominciare, assicurati di fare le cose in un certo modo , altrimenti il portafoglio ne risentirà. Se vuoi evitare che questo accada , continua la lettura per scoprire i 12 errori che bisogna evitare nella prototipazione PCB.

Andiamo ora a vedere come si suddividono le varie fasi di controllo per evitare di commettere errori nella progettazione PCB e salvarci da grandi mal di testa e soprattutto da costi extra.

Progettazione PCB

1) Pianificazione sbagliata

Ci è mai capitato di sentire “prevenire è meglio che curare”? Niente di più vero. C’è un motivo per il quale viene considerato il peggior errore: se si costruisce o si progetta male una PCB bisognerà spendere soldi e tempo per risolvere i problemi e tutto ciò si traduce in ritardi e costi aumentati (entrambe da evitare il più possibile). Come evitare che ciò accada? Dai un’occhiata ai punti 2-6 della lista prima di cominciare, ti aiuterà.

2) Design sbagliato

Ci sono molti modi per poter disegnare e progettare circuiti stampati, ognuno dei quali ha i sui pregi e i suoi difetti ma una cosa accomuna tutti: la funzionalità della scheda. Bisogna sempre avere ben stampato nella capoccia  le funzioni che deve effettuare la nostra scheda mentre pensiamo alla forma. Per esempio, quante volte ci è capitato di dover effettuare un upgrade per aggiungere nuove funzionalità? Credo parecchie volte a meno che non siate particolarmente fortunati. In questo caso potrebbe essere comodo sfruttare un BGA (ball grid array), che può aiutarci a salvare spazio sulla scheda. Se invece abbiamo bisogno di molti connettori e dobbiamo incorporare rame esposto, sarebbe meglio optare per un design più squadrato o comunque una forma più comune. Qualsiasi sia la funzione, scegliamo la forma più appropriata.

3) Grandezza della PCB

La cosa più semplice in questo caso è cominciare con la scheda bella e finita che si può usare solo per quel determinato progetto. Tuttavia, come detto precedentemente, ci sarà sempre qualcuno a mettere il bastone fra le ruote e incomincerà a chiedere più funzioni, più capacità e magari un upgrade completo della stessa scheda. Se in questo caso non siamo prevenuti e non abbiamo lasciato un pò di spazio sulla scheda, siamo fregati! Bisognerà così ripartire da zero e in questo caso dubito che saremo felici come una pasqua di ricominciare. Se invece siamo prevenuti, non dovrebbe essere così complesso far posto ad altre circuitazioni o altro. Infatti, integrare la nostra scheda con altri circuiti esterni, non è assolutamente facile dato che potrebbero esserci interferenze fra le schede o comunque problemi di compatibilità, mentre implementare ciò che era stato pensato prima dovrebbe essere relativamente semplice, oltre al fatto che si risparmierebbero soldi e tempi di costruzione.

4) Raggruppare componenti simili

Avere  il ground sul proprio PCB è una parte critica della produzione. Raggrauppare componenti simili assieme non solo renderà le tracce più corte ma eviterà inoltre problemi di circuitazione, maggiore facilità nel testare errori e risolvere relativi problemi di design spostando l’intero raggruppamento se necessario.

5) Software di sviluppo

Si può progettare una PCB partendo da zero, con le migliori intenzioni e tanta voglia di fare; perchè farlo quando si possono usare un software? I software rendono la vita più semplice. Infatti l’automazione del design elettronico ci da una grossa mano per la miglior soluzione in termini di produzioni, costi e materiali. Non fanno tutto al posto nostro , compreso pensare, ma sicuramente ci evitano mal di testa.

6) Usare “a buffo” la matrice serigrafica

Un grande alleato per la prototipazione PCB è la serigrafia. Usata correttamente, è uno strumento molto potente in grado di tracciare tutti gli aspetti della PCB prima della costruzione, inclusa la circuitazione. Tuttavia, bisogna fare attenzione e aggiornarsi sempre sulle migliori tecniche. Usata “a buffo”, lasciatemi passare il termine, la serigrafia potrebbe creare non pochi problemi fra cui l’oscuramento delle posizioni dei connettori e componenti , tracce non ben definite e lettere difficili da capire. Usiamo, dove possibile, parole intere e descrizioni, o se il PCB non celo consente, teniamo a portata di mano un sistema di identificazione per riconoscere le posizioni e l’orientamento della board.

Mettiamo insieme i pezzi
Costruzione

Costruzione PCB

Una volta effettuata la progettazione, possiamo cominciare a costruire la nostra board. Non siamo ancora salvi, purtroppo. La costruzione è un altro processo nel quale si possono commettere molti errori causando altre interruzioni e lievitazione in termini di costi. Facendo le cose in un certo modo, porteremo a casa il risultato  più velocemente e dopo relax.

7) Costruzione di bassa qualità usando Pad

Questo problema è piuttosto comune e importante nella fase di costruzione. Molte schede richiedono questo tipo di tecnica, tuttavia, quando saldate non correttamente, si possono creare sbalzi di tensione, versamenti a terra di cariche o peggio una perdita di voltaggio. Questo ovviamente non fa che creare problemi (oltre che a farci imbestialire) perchè la corrente passa attraverso le schede invece di connettori e componenti. Bisogna testare il ground (GND) in questi casi, per vedere se abbiamo dispersione ed eventualmente capire da dove proviene la dispersione stessa. Se sospettiamo questo tipo di problema, interveniamo immediatamente rifacendo la saldatura e testiamo nuovamente. Renderà la produzione più lenta, ma sicuramente eviterà molti più problemi successivamente.

8) Utilizzo di materiali inadatti o di scarsa qualità

A parte il fatto che si pensi sia un errore da principianti, accade, alle volte. Le PCB possono essere costruite utilizzando molti tipi di materiali: bisogna sapere a che cosa serve la board e i migliori materiali per quel tipo di applicazione prima di iniziare a costruire. Se la scheda sarà in un ambiente umido o comunque sottoposto a sbalzi di temperatura, sarà il caso di optare per un materiale resistente ad elevate temperature o magari ricoprirla con resina epossidica in caso vogliamo proteggere le connessioni dall’umidità. Chiaramente, ogni materiale avrà bisogno di specifici trattamenti e temperamenti differenti e questo potrebbe incidere nei costi, ma ne vale la pena in ogni caso   (non dimentichiamolo).

9) Testiamo sempre!

Se c’è una cosa in cui si sbaglia spesso è l’essere sicuri del proprio lavoro, tralasciando quindi la fase di test. Controlliamo sempre che il GND della board sia funzionante , che la circuitazione funzioni a dovere e che i voltaggi siano corretti (altrimenti torniamo al punto 7 o nel peggiore dei casi al punto 2, ma speriamo di no!). Si sa che richiede tempo la fase di test (a volte anche molto noiosa), ma richiederebbe sicuramente più tempo risolvere un problema che non è stato individuato nella fase di test, con relativi aumenti di costo. Ci possono essere i problemi più disparati fra cui anche i componenti che potrebbero essere di scarsa qualità: ogni design ha il suo problema, teniamolo sempre da conto.

Fabbrica di produzione PCB
Produzione

Produzione PCB

Abbiamo così passato la fase di progettazione e di costruzione della scheda; che altro può andare male? Beh, in realtà ancora qualcosa può andare storto, e questi sono gli ultimi step da seguire per evitare errori:

10) Dimenticare il doppio controllo e i numeri

Abbiamo tutti assaporato lo stress di una scadenza di produzione. Sudato, pieno di caffeina oramai endovena e il sonno è un lontano ricordo. Sappiamo che siamo alla soglia della crisi, ma dobbiamo ancora fare attenzione e controllare più di 2 volte il nostro elaborato prima di spendere soldi inutilmente e buttare tutto all’aria. Controllare i numeri prima di mandare in produzione il modello. Questo include test della scheda, che tutte le dimensioni vengano rispettate e che la forma della scheda sia quella che riteniamo più opportuna. E’ sempre meglio avere un modello che ha bisogno di qualche ritocco piuttosto che 100 da darseli direttamente in faccia.

11) Controllo delle temperature

Questo passo è molto spesso dimenticato, ma è importante. Anche se è stato fatto tutto in un certo modo, le schede si rovineranno se non vengono rispettate le temperature durante il processo di costruzione e stoccaggio. Ogni step nel processo deve essere effettuato secondo determinate specifiche: saldare a temperature basse, per esempio, porta spesso a connessioni non stabili. Altrettanto immagazzinare le schede in ambienti umidi o estremamente caldi può rovinare i componenti. Assicuriamoci quindi di rispettare le temperature, magari segnandoci di tanto in tanto le temperature così da essere certi che stiamo facendo la cosa giusta

12) Comunicazione

Costruire PCb è davvero divertente, e altrettanto soddisfacente se le schede al fine di tutto funzionano come dovrebbero. E’ finita quindi , giusto? … non proprio. Assicuriamoci che le date che abbiamo comunicato vengano rispettate nel caso in cui stiamo costruendo una scheda per un cliente ed eventualmente comunicare eventuali ritardi . Sembra semplice, ma non lo è. Comunichiamo sempre con il cliente ogni step che stiamo effettuando ed inoltre le varie modifiche che vengono effettuate devono avere uno storico, in modo da poter capire se ci sono stati altri errori durante qualche modifica. Se per caso non dovessimo comunicare, il nostro lavoro potrebbe tranquillamente essere rifiutato senza nemmeno vedere un soldo.

L’articolo presentato è una rivisitazione di un precedente post pubblicato qui con alcune correzioni e precisazioni in merito. E con questo abbiamo concluso anche questo inciso: se pensate ci sia altro da aggiungere commentate pure portando magari anche le vostre esperienze. Alla prossima!!

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