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Transcript

Realizado por:

Juan David Sanchez Tasconcodigo: 1113671926Estudiante Ingenieria Electronica UNAD

Reglas y normativas para el diseño de PCB

¡Porque son necesarias las normas y reglas para el diseño de las PCB?

Las normas y reglas de diseño para PCBs (Placas de Circuito Impreso) son fundamentales para garantizar que el producto final funcione de manera segura, eficiente y confiable.algunas ventajas de la implementacion de estos protocolos son:

  • Confiabilidad y funcionamiento correcto.
  • Compatibilidad electromagnetica.
  • Facilidad de fabricacion.
  • Seguridad.
  • Mejora del rendimiernto termico.

Estas son algunas reglas para el diseño de las PCB's existen muchas mas recomendaciones que permiten muchas mas calidad y precicion para los diseños electronicos pero en general para muchas aplicaciones estas tres Reglas son muy comunmente utilizadas .

Tres Reglas para el diseño de PCB

Planos de tierra y alimentacion

Ancho de pista Adecuado

Separacion entre pistas

+ info

+ info

+ info

Tres normativas para el diseño electronico

1

Normativa IEC 60950-1 / IEC 62368-1

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RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) - Directiva 2011/65/UE

ISO 9001 (Sistemas de Gestión de Calidad)

Existen diversas normativas internacionales que regulan el diseño de productos electrónicos para asegurar que cumplan con estándares de seguridad, calidad y compatibilidad, todo esto se hace para controlar y regular a la empresas fabricantes para entregar productos electronicos de muy buena calidad y que protejan a los consumidores, tambien tienen objetivo la proteccion del ambiente.

Definición de Requerimientos (Funcionales y Mecánicos)

Crea el diseño de PCB en blanco

Diseño del Esquema (Schematic Design)

Diseño de la Placa (Layout)

Verificación de DRC y ERC (Reglas de Diseño y Eléctricas)

Generación de Archivos (Gerber, BOM, etc.)

1

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Metodologia para el diseño de tarjetas electronicas

Prototipado (Fabricación del PCB)

7

Pruebas y Validación (Test de Funcionalidad)

8

Ajustes y Optimización (Redesign si es necesario)

9

Producción en Masa

10

Utilizar planos de tierra (GND) y alimentación (VCC) amplios, especialmente en circuitos que manejan señales de alta frecuencia o potencia. Estos planos ayudan a reducir el ruido electromagnético, mejoran la disipación de calor y garantizan una distribución estable de la energía en todo el circuito.

Planos de tierra y alimentación

Mantener una distancia mínima entre las pistas de cobre es esencial para evitar cortocircuitos y arcos eléctricos, especialmente en circuitos de alta tensión. La separación mínima depende del voltaje que maneje la PCB y debe cumplir con las normas del fabricante y las normas de seguridad.

Separación entre pistas (Clearance)

Descripción: Esta normativa limita el uso de ciertas sustancias peligrosas en equipos eléctricos y electrónicos. La directiva establece restricciones sobre el uso de plomo, mercurio, cadmio, cromo hexavalente, y retardantes de llama como el PBB y PBDE.Relevancia: Garantiza que los dispositivos electrónicos sean ambientalmente sostenibles y que no contengan materiales que puedan representar un riesgo para la salud humana o el medio ambiente.Aplicación: Afecta al diseño de todos los productos electrónicos vendidos en la Unión Europea, desde teléfonos móviles hasta electrodomésticos y equipos de oficina.

RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) - Directiva 2011/65/UE

Descripción: La norma ISO 9001 no se centra exclusivamente en el diseño electrónico, pero es fundamental para garantizar que los procesos de diseño, desarrollo y producción sigan los más altos estándares de calidad. Es un sistema de gestión de calidad reconocido internacionalmente.Relevancia: Ayuda a las empresas a estructurar sus procesos de diseño para asegurar que los productos electrónicos sean consistentes en términos de calidad, cumpliendo con las expectativas del cliente y los requisitos regulatorios.Aplicación: Es crucial para cualquier empresa que diseñe, fabrique o comercialice productos electrónicos, especialmente en sectores regulados como la automoción o la industria médica.

ISO 9001 (Sistemas de Gestión de Calidad)

Descripción: La norma IEC 60950-1 (seguridad de equipos de tecnología de la información) ha sido reemplazada por la IEC 62368-1, que cubre un enfoque más amplio para la seguridad de los equipos electrónicos. Es una normativa basada en principios de seguridad en lugar de reglas estrictas, y se aplica a una amplia gama de dispositivos, desde computadoras hasta equipos de telecomunicaciones y audio/vídeo.Relevancia: Garantiza que los productos electrónicos sean seguros en términos de protección contra descargas eléctricas, sobrecalentamiento, incendios y riesgos mecánicos.Aplicación: Es clave en el diseño de dispositivos electrónicos que se conectan a redes de telecomunicaciones o que son usados por el público en general.

Normativa IEC 60950-1 / IEC 62368-1

El ancho de las pistas debe ser suficiente para manejar la corriente que va a circular sin sobrecalentarse ni generar pérdidas significativas. El cálculo del ancho de las pistas se basa en la corriente y la temperatura, y normalmente se utilizan herramientas para optimizar este parámetro.

iAncho de pista adecuado

Descripción: Se realiza una verificación automática para asegurarse de que el diseño cumple con las reglas de diseño de la placa (DRC) y de las conexiones eléctricas (ERC). Las DRC comprueban si las pistas están correctamente separadas, si los componentes están bien posicionados, etc. Las ERC comprueban la integridad de las conexiones eléctricas.Importancia: Esta fase detecta errores que podrían hacer que el PCB no funcione correctamente o que no se pueda fabricar.

Verificación de DRC y ERC (Reglas de Diseño y Eléctricas)

Descripción: Se eligen los componentes que se van a utilizar, teniendo en cuenta sus especificaciones eléctricas, disponibilidad y coste. Además, se seleccionan los footprints o huellas de los componentes, es decir, las dimensiones y forma de los pads en el PCB donde se soldarán.Importancia: Elegir componentes incorrectos o footprints mal dimensionados puede llevar a problemas durante la fabricación y el ensamblaje de la placa.

Selección de Componentes y Footprints

Descripción: Una vez finalizado el diseño, se generan los archivos necesarios para la fabricación y ensamblaje del PCB. Los principales son:Archivos Gerber: Describen las capas de la placa (circuitos, máscara de soldadura, serigrafía).BOM (Bill of Materials): Lista de materiales que detalla todos los componentes utilizados.Pick and Place: Instrucciones para la colocación automática de componentes.Importancia: Estos archivos son los que la fábrica utiliza para producir el PCB y ensamblar los componentes.

Generación de Archivos (Gerber, BOM, etc.)

Descripción: En esta etapa se crea el esquema del circuito electrónico, utilizando software de diseño asistido por computadora (CAD). El esquema representa cómo se conectan los componentes (resistencias, condensadores, ICs) y cómo fluirá la corriente a través del circuito.Importancia: El esquema es el fundamento sobre el cual se construye el PCB. Un error aquí puede afectar todo el diseño posterior.

Diseño del Esquema (Schematic Design)

Descripción: En esta primera fase, se definen los requisitos generales del proyecto, tanto funcionales como mecánicos. Esto incluye especificaciones eléctricas (voltajes, corrientes, señales), tamaño físico, forma de la placa, y las interfaces necesarias para el funcionamiento del circuito.Importancia: Es crucial entender las necesidades del cliente o del sistema para evitar problemas en etapas posteriores. Aquí se determinan los objetivos del diseño y los posibles límites tecnológicos.

Definición de Requerimientos (Funcionales y Mecánicos)

Descripción: El layout consiste en organizar físicamente los componentes en la placa y enrutar las pistas que conectan entre sí. Aquí se define la ubicación de los componentes en función de las restricciones mecánicas y eléctricas, y se trazan las conexiones que llevarán la señal y la energía.Importancia: Un buen layout es esencial para evitar interferencias electromagnéticas, asegurar un buen rendimiento térmico y asegurar la fiabilidad del circuito.

Diseño de la Placa (Layout)

Descripción: En esta etapa, se envía el diseño a una fábrica para crear una serie de prototipos físicos de la placa. Esto incluye la creación del propio PCB, la aplicación de las capas y la colocación de los componentes.Importancia: Un prototipo permite verificar el diseño antes de pasar a la producción en masa, asegurando que el diseño cumple con las especificaciones.

Prototipado (Fabricación del PCB)

Descripción: Una vez fabricado el prototipo, se realizan pruebas eléctricas y funcionales para asegurar que la placa funciona según lo planeado. Esto puede incluir pruebas de continuidad, mediciones de señales y pruebas de resistencia.Importancia: Detectar fallos en esta fase es fundamental para ajustar el diseño y corregir posibles problemas antes de la producción masiva.

Pruebas y Validación (Test de Funcionalidad)

Descripción: Si durante la fase de prueba se detectan errores o se observan oportunidades de mejora, se realizan ajustes al diseño. Esto puede implicar cambios en el layout, el esquema o la selección de componentes.Importancia: Optimizar el diseño en esta etapa mejora la eficiencia, el coste y la fiabilidad del producto final.

Ajustes y Optimización (Redesign si es necesario)

Descripción: Una vez que el diseño ha sido validado y optimizado, el producto se lleva a producción en masa. Esto implica la fabricación y ensamblaje de grandes cantidades de PCBs según los estándares establecidos durante el proceso de diseño.Importancia: Es la última etapa donde el diseño pasa a ser un producto terminado y comercializable. Asegurar una producción en masa eficiente es clave para reducir costes y garantizar la calidad del producto final.

Producción en Masa