¿Existe una distancia estándar o "segura" entre los componentes de PCB?

Estoy (todavía) diseñando mi primer PCB y, según los precios que figuran en los sitios web, cuanto más pequeña es la placa, más barata es. Es decir, cargas por lote por pulgada cuadrada. goldphoenix imprimirá "tantos como puedan" en una tabla de 100 pulgadas cuadradas. Más pequeño es más barato. Entendido.

Entonces, ¿debería intentar meter todo lo que pueda en un espacio pequeño? Obviamente, uno puede ir por la borda haciendo esto, pero con toda razonabilidad, el punto se mantiene. ¿Existe una guía estándar para distancias mínimas entre componentes? ¿Y los estándares se basan en "esto facilita la soldadura" o en problemas más técnicos (capacitancias, inductancias, chispas entre componentes) que están demasiado juntos?

Por ejemplo, un comentario en este foro de sparkfun dice:

"No parece que estén espaciados con el espaciado estándar de banana jack. ¿Ya no es importante?"

"su baja corriente (5 amperios) que no debería ser suficiente para provocar chispas en los terminales con esos voltajes"

"Creo que el punto es que la mayoría de los enchufes dobles de banana tienen un espacio de 0,75". El espacio del conector banana en este tablero parece ser de aproximadamente 0.5 "."

Todo lo cual implica que el tablero tiene un diseño pobre. ¿Pero pobre basado en qué ?

Más allá de las restricciones debidas a voltajes o anchos mínimos de traza / espacio (todos importantes), en una escala mayor, el tamaño mecánico debe ser conveniente y cumplir con los estándares o convenciones, si corresponde.

Por ejemplo, con respecto a los enchufes de banana, 0.75 "es bastante estándar para algunos adaptadores , por lo que mientras que 0.5" no es inherentemente malo, posiblemente sea molesto de manejar.

Los orificios de montaje deben ser fácilmente accesibles y ajustarse a los tamaños de tornillos comunes (# 4, # 6, etc.).

Del mismo modo, creo firmemente que una placa prototipo bastante popular está mal diseñada porque tiene un múltiplo no entero de 0.100 "de espacio entre dos de sus encabezados.

Existen estándares IPC para huellas de componentes. Recuerdo que hay variaciones, más o menos normales, más grandes y más pequeñas. Esas normas se basan en "fácil de soldar con ensamblaje de máquina".

Para SMD de bajo perfil, no hay realmente un límite. He colocado resistencias 0402 tan cerca como 0.1 mm de distancia (espacio entre las almohadillas). Los componentes superiores como los conectores requieren atención adicional. Probablemente no pueda colocar un 0402 a 0.1 mm desde un conector RJ45 de 15 mm de alto, es posible que la máquina de recogida y colocación no pueda alcanzar la posición. ¡Tenga en cuenta que la orientación de los componentes puede ser importante! Hable con el taller de montaje si quiere saber qué es posible.
También vale la pena señalar el espacio libre que debe mantener hasta el borde del tablero, nuevamente para las partes más altas. Si su panel tiene un corte en V, necesita algo de espacio para doblar el panel y romperlo después de que esté poblado, preferiblemente hacia arriba y hacia abajo. Los RJ45 obviamente van al borde de una PCB, pero si es posible, no coloque dos de ellos directamente opuestos entre sí en el panel.

La gran mayoría de los cables en una placa típica están conectados solo a señales digitales y de alimentación de muy bajo voltaje , trazas vecinas que no están separadas por más de 30 V.

Para esos componentes solo tengo 2 reglas para el espacio entre componentes:

• espacio igual a la altura: trato de colocar los componentes lo suficientemente separados para poder inspeccionar dónde los pines tocan la placa en un ángulo de 45 grados. Es decir, si tengo un componente alto de 0,5 pulgadas, el componente más cercano está al menos a 0,5 pulgadas de distancia, por lo que puedo mirar por encima del componente alto e inspeccionar el lado de ese otro componente. (Esto también ayuda a los dedos del equipo de ensamblaje robótico a instalar algún pequeño componente SMT, incluso si el robot fue lo suficientemente tonto como para instalar primero componentes altos a su alrededor).

• deje espacio para las trazas de PCB: con componentes SMT pequeños, es realmente fácil empaquetar las piezas tan juntas que es simplemente imposible conectarlas todas con trazas de PCB, incluso con un ancho mínimo de traza / espacio de 0.006 pulgadas (0.15 mm). Cuando eso sucede, se ve obligado a separar los componentes para dejar más espacio para los rastros entre ellos.

Encajo el pin 1 de cada parte del agujero de reflexión en una cuadrícula de 0.1 pulgada, es decir, el pin 1 es un múltiplo entero de 0.1 pulgada del punto de referencia 0,0 en este tablero. Esto hace que sea mucho más fácil hacer un prototipo, y más tarde, una plantilla de prueba, de una placa de prototipos de cuadrícula de 0.1 pulgadas.

Encajo el "punto de referencia" (generalmente el centroide) de cada componente de montaje en superficie en alguna cuadrícula, tal vez comenzando con una cuadrícula relativamente gruesa de 0.05 pulgadas (exactamente 1.27 mm), pero a menudo cambiando a una cuadrícula más fina. El "Tutorial de diseño de PCB" de David L. Jones y el "Diseño de flujo de diseño PWB" en Massmind tienen algunos consejos.

A veces es más fácil dejar el doble de espacio entre los componentes de lo que su primera estimación espera que necesite para los cables, solo para obtener algo que sea posible enrutar, y luego empacar todo una vez, en lugar de tener que empujar un poco la cuarta parte de las fichas en el tablero unas pocas docenas de veces al intentar pasar unos cientos de cables, obteniendo algunas rutas muy largas y sinuosas cuando el camino "obvio" está obstruido.

Espacio igual a la mitad de la altura excepción: dado que puedo mirar "alrededor" de los condensadores de cilindro de agujero pasante alto, a menudo dejo un espacio de solo la mitad de su altura alrededor de ellos (ángulo de 30 grados), con la esperanza de que el robot sea lo suficientemente inteligente como para instalarlos al final .

Excepción de espacio cero: algunos conectores están diseñados para hacer una fila de conectores cada uno prácticamente tocando el siguiente: una fila de conectores de terminal de tornillo, una fila de conectores de servomotor de 3 pines, etc. Así que miento a mi CAD DRC y reclamo toda la fila es un gran componente.

Si tiene señales analógicas sensibles o rastros de potencia de alto voltaje o señales de alto voltaje, querrá un poco más de espacio: Wikilibros: Electrónica práctica tiene algunos consejos.

En vagos términos genéricos ondulados a mano.

Los requisitos de aislamiento de voltaje (o RFI / EMC) determinan la separación entre trazas y componentes. El mayor culpable de la segunda parte puede ser inductores y transformadores en tableros de doble cara, para que los diseñadores no estén acostumbrados a hacer diseños o diseños analógicos. El componente o módulo de la ficha técnica puede tener un torreón de salida de información de área, así como las dimensiones físicas y restricciones.

La corriente (amperaje) determina el ancho de la traza de PCB, una corriente más alta significa trazas más anchas. Esto a menudo puede ser solo en una PCB con una fuente de alimentación integrada y componentes digitales de bajo nivel como un ejemplo en contraste. Los trazos grandes o de gran tamaño son utilizados ocasionalmente como disipadores de calor en diseños de LED de alta intensidad por profesionales, no creo que lo hagan comúnmente los aficionados. No sé si esto se debe a la falta de acceso a herramientas de simulación térmica o al conocimiento u otros factores.

El diseño de componentes y el proceso de fabricación de PCB son las mejores guías para las restricciones de rastreo. Por ejemplo, el ancho de trazado y el espaciado en los tableros que pretendo para mi propio grabado me doy el doble de espaciado y ancho cuando sea posible para mitigar el riesgo de fallas en mi proceso que realmente causan problemas con los tableros que hago.

Algunos fabricantes de PCB ofrecen un archivo DRC (verificación de reglas de diseño) para el software CAD compatible que verifica para garantizar que el archivo de la placa cumpla con sus restricciones técnicas de fabricación.

Varias empresas tienen sugerencias y consejos sobre el diseño de PCB.

La distancia mínima entre los componentes está obviamente determinada por qué tan cerca puede colocarlos, siempre que no viole el espacio libre entre el proveedor y el uso de voltajes típicos. También debe proporcionar espacio para las pistas entre las partes. Puede usar pistas muy estrechas y espacios libres entre ellos, pero eso elevará el precio, eliminando cualquier ahorro que haga en el tamaño de la placa. Como todo lo demás relacionado con el diseño, debe encontrar el mejor compromiso.

Lo anterior se aplica principalmente a cosas como la lógica. Los diseños analógicos y de RF dependen mucho más del diseño y necesitan una consideración especial.