Cos’è il routing dei PCB? Il routing dei PCB, la spina dorsale della moderna progettazione di PCB, è il processo di creazione del layout delle tracce PCB per realizzare connessioni elettroniche tra i componenti. Queste tracce minuscole e contorte vengono progettate digitalmente con software di routing basati su tecniche di routing e vengono curvate fisicamente attraverso vari metodi di fabbricazione, come l’utilizzo di fresatrici per PCB per tagliare e fresare le schede. In questo blog, vi guideremo alla scoperta dei segreti di base del routing dei PCB, relativi ai software di progettazione e ai metodi di fabbricazione, aiutandovi a portare il vostro PCB dal progetto alla realtà.
Progettare la traccia del PCB con il software di routing del PCB
Il moderno routing PCB combina il routing manuale e quello automatico per migliorare l’efficienza e la qualità. Il routing manuale tradizionale richiede ai progettisti di definire manualmente le proprietà delle tracce e di posizionarle ciascuna sul PCB. Questo offre un elevato controllo sul posizionamento delle tracce, rendendolo fondamentale per progetti ad alta velocità e circuiti personalizzati.
Il routing automatico del PCB può generare automaticamente percorsi di traccia in base alle regole di progettazione impostate. Questo può essere prezioso per la progettazione di schede complesse e di grandi dimensioni, ma è molto efficace per la gestione di circuiti ripetitivi o di base. Molti progettisti utilizzano un approccio ibrido: iniziare con il routing automatico per la progettazione di tracce di base e il routing manuale per i percorsi di segnale critici.
Software di progettazione PCB gratuito e a pagamento con routing automatico
| Software | Gratuito / A pagamento | Supporto per l’auto-routing | Ideale per | Caratteristiche principali |
| KiCad | Gratuito | ✔ | Principianti e hobbisti | Open source, forte supporto della comunità, supporta PCB multistrato, visualizzatore 3D |
| EasyEDA | Gratuito | ✔ | Principianti e utenti web | Basato su cloud, nessuna installazione, si integra con i produttori di PCB |
| PCB DesignSpark | Gratuito | ✔ | Principianti e utenti occasionali | Facile da usare, ampia libreria di componenti, strumenti per schemi e PCB |
| DipTrace | A pagamento (prova gratuita) | ✔ | Utenti intermedi | Interfaccia intuitiva, anteprima 3D, supporta progetti complessi |
| Autodesk Eagle | A pagamento (abbonamento) | ✔ | Progettisti e costruttori generali | Ampiamente utilizzato, si integra con Fusion 360, supporta progetti di grandi dimensioni |
| Progettista Altium | Pagato (costo elevato) | ✔ (Avanzato) | Professionisti e utenti avanzati | Potente routing manuale e automatico (routing automatico Altium), funzionalità di progettazione ad alta velocità |
| Progettista PCB OrCAD | Pagato | ✔ (Avanzato) | Professionisti e utenti avanzati | Routing e simulazione avanzati e standard del settore |
Per i principianti o gli hobbisti del routing PCB , consigliamo di utilizzare questi software gratuiti, facili da usare e convenienti, come Kidcad, EasyEDA e DesignSpark PCB. EasyEDA è la soluzione ideale per progetti semplici e rapidi, in quanto è una piattaforma web che non richiede installazioni complesse. KiCad è un ottimo strumento per apprendere gratuitamente un flusso di lavoro professionale, poiché è avanzato con funzionalità come il visualizzatore 3D e il supporto per PCB multistrato.
Per i progettisti di livello intermedio che hanno già acquisito le basi della progettazione PCB, consigliamo Autodesk Eagle e DipTrace, che non sono difficili da padroneggiare e offrono funzionalità di progettazione e progettazione di livello professionale. Autodesk Eagle offre funzionalità di livello professionale e un solido supporto della community con altri prodotti Autodesk, come Altium, a un costo contenuto. DipTrace è potente e offre un’interfaccia intuitiva e intuitiva, che aiuta a migliorare le competenze di routing.
Per utenti avanzati e professionisti , Altium e OrCAD sono le scelte migliori. Essendo strumenti di routing PCB molto diffusi, sono adatti agli ingegneri professionisti per risolvere progetti su larga scala o ad alta densità, garantendo prestazioni e producibilità in progetti PCB complessi.
Come instradare il PCB? 6 tecniche di base per l’instradamento del PCB
Dopo aver posizionato i componenti sulla scheda, iniziamo a instradare il PCB per realizzare le connessioni elettriche. È necessario prestare attenzione a diversi suggerimenti di progettazione per il dimensionamento e l’instradamento delle tracce . Di seguito sono riportate 6 tecniche basilari ma importanti che aiutano a evitare problemi nel processo di produzione, soprattutto per principianti e hobbisti.
1. Larghezza della traccia appropriata
Dimensionare la larghezza pratica della traccia con il calcolatore di larghezza traccia in base alla corrente. Le tracce sottili possono causare surriscaldamento perché non sopportano un passaggio di corrente eccessivo. Le tracce di segnale comuni hanno solitamente dimensioni di circa 6-10 mil, mentre le tracce di potenza sono più larghe di circa 20+ mil, a seconda della corrente.
2. Mantenere una spaziatura sufficiente tra le tracce
Una distanza di tracciamento troppo ravvicinata può comportare il rischio di cortocircuiti o archi elettrici, soprattutto in presenza di alta tensione. Generalmente, le schede a bassa tensione mantengono una spaziatura di 6-8 mil, mentre le schede ad alta tensione aumentano la spaziatura in base al livello di tensione per garantire la sicurezza.
3. Mantieni le tracce brevi e dirette
Le tracce lunghe possono aumentare la resistenza, rallentare i segnali e captare rumore, proprio come le antenne. Inoltre, piegare le tracce può causare la riflessione del segnale e rendere l’incisione delle tracce meno accurata. Posizionare i componenti uno accanto all’altro per ridurre al minimo la lunghezza delle tracce e utilizzare angoli di 45° anziché angoli retti di 90°.
4. Seleziona lo strato di terra
Un piano di massa migliora la stabilità del segnale e aiuta a prevenire rumori indesiderati. Su una scheda a 2 strati, scegliere un lato da mettere a terra; su una scheda a 4 strati, riservare un intero strato interno per la messa a terra.
5. Non affidarti al router automatico
Gli auto-router possono collegare automaticamente i componenti sulla scheda, ma non considerano l’integrità del segnale, le interferenze elettromagnetiche (EMI) e la dissipazione termica. È sufficiente utilizzare l’auto-routing per connessioni semplici e basilari e instradare manualmente i segnali di alimentazione, di massa e ad alta velocità.
6. Posizionare le vie con saggezza
I fori di via collegano le tracce tra gli strati e dissipano il calore (fori di via termici), ma possono anche aumentare la resistenza e l’induttanza, influenzando i segnali ad alta velocità. Posizionare i fori di via solo quando necessario e, se possibile, mantenere i segnali su un unico strato.
Come realizzare fisicamente i percorsi dei PCB, dalla progettazione alla realtà?
| Metodo | Macchina / Utensili | Come funziona | Ideale per |
| Fotolitografia + Incisione | Unità di esposizione UV, plotter fotografico, macchina per incisione chimica | Il fotoresist + la maschera UV definiscono le tracce; i prodotti chimici eliminano il rame indesiderato | Produzione di massa |
| Fresatura PCB (macchina router CNC) | Macchina per fresatura PCB con punte per fresatura fine | Il CNC rimuove meccanicamente il rame indesiderato | Prototipazione, piccoli lotti |
| Imaging diretto laser | Macchina per imaging laser, sistema di incisione | Scrive direttamente i modelli di traccia sul fotoresist, quindi esegue l’incisione | PCB avanzati e ad alta densità |
| Stampa additiva (stampa a getto d’inchiostro/stampa 3D) | Stampante PCB a getto d’inchiostro o stampante 3D con inchiostro conduttivo | Inchiostro conduttivo stampato direttamente sul substrato | PCB sperimentali e flessibili, R&S |
Fresatura PCB con macchina PCB Routing
Le fresatrici per PCB, un tipo di CNC, vengono utilizzate per fresare i contorni delle schede, fresare le tracce, forare i fori e incidere. Le fresatrici CNC utilizzano punte di fresatura fine per rimuovere rame e materiali indesiderati dalla scheda, per formare tracce e creare caratteristiche interne.
Questo metodo di fresatura è più pratico per la produzione di prototipi e piccoli lotti di PCB. Se si desidera realizzare PCB in casa, la fresatrice per PCB è una buona soluzione.
Fotolitografia e incisione PCB
L’incisione dei PCB dissolve il rame indesiderato immergendo la scheda nella soluzione di incisione. Le tracce, i pad e i fori del circuito necessari vengono protetti da uno strato di rivestimento protettivo sulla scheda, esposto alla luce UV, mentre i pattern non protetti vengono rimossi con l’acido. Questo processo è molto preciso ed è utile per realizzare tracce dense e sottili, standard per la produzione industriale di PCB per la produzione di massa. MOKOPCB è specializzata nella fabbricazione di PCB di alta qualità con fotolitografia e incisione. Le nostre attrezzature di fabbrica garantiscono schede complesse e ad alta densità, in grado di soddisfare rigorosi standard qualitativi sia per la prototipazione che per la produzione di massa.
Instradamento laser PCB
Il routing laser nella produzione di PCB utilizza un raggio laser ad alta energia per rimuovere direttamente il rame indesiderato dalla scheda. È ideale per creare layout di tracce complessi con elevata precisione e il routing senza contatto riduce anche lo stress meccanico, rendendolo ideale per la produzione di PCB avanzati e di fascia alta.
Stampa PCB con stampante 3D
La stampa di tracce su PCB, tramite stampa 3D o stampante a getto d’inchiostro, deposita inchiostro metallico conduttivo direttamente sul substrato per formare le tracce. È un metodo più rapido e pulito, che non richiede incisioni o l’uso di prodotti chimici. Tuttavia, la conduttività non è buona come quella del rame, quindi viene sempre utilizzata per progetti sperimentali o PCB flessibili.
Conclusione
Il routing dei PCB è il ponte tra la progettazione digitale e la realizzazione di un circuito stampato funzionante. Per progettare il layout PCB perfetto, scegliete il software di progettazione più adatto al vostro livello e alle vostre esigenze, ad esempio i principianti possono scegliere KiCad o EasyEDA, e applicate tecniche di routing chiave come la corretta larghezza delle tracce durante il dimensionamento e il routing delle tracce per garantire l’affidabilità della scheda.
Per trasformare il progetto del PCB in realtà, potete scegliere diversi metodi di fabbricazione, come una fresatrice per PCB per la prototipazione e la realizzazione di PCB fai da te, oppure la fotolitografia e l’incisione standard del settore. Padroneggiare sia il software che le tecniche di produzione del routing dei PCB è fondamentale per realizzare progetti elettronici efficienti e affidabili.
MOKOPCB è un’azienda specializzata nella produzione di circuiti stampati ad alta precisione utilizzando tecnologie avanzate, offrendo qualità e affidabilità superiori per i vostri progetti, fin dalla fase di prototipazione. Non esitate a contattarci se avete bisogno di una produzione professionale di PCB. Siamo sempre qui per aiutarvi a dare vita al vostro progetto.
