Obviamente, si no tiene rastros entre los componentes, las partes se pueden espaciar extremadamente apretadas. La figura superior a) asume un espacio libre de 0,15 mm, o 6 mils, que es el valor predeterminado para Eagle. La figura del medio b) incluye trazas y vías de nuevo con espaciado y tamaño de traza que se supone que son 6 mil ..
Es posible hacer una estimación razonablemente buena para un tablero, pero se requerirá una buena cantidad de trabajo si hay que tener en cuenta los rastros. Si se pueden hacer suposiciones sobre el número de trazas (porque es una placa de múltiples capas), entonces las cosas se vuelven mucho más fáciles.
Para un componente, el espacio requerido (suponiendo que no haya rastros o vías) es:
$$ A = (l + c) \ times (w + c) $$
donde A es el área, l = longitud, w = ancho yc es el espacio libre.
Para las partes con al menos una traza en uno o ambos lados, es:
$$ A = (l + c + t2c + x2c) \ times (w + c + y2c + z2c) $$
donde A es el área, l = longitud, w = ancho y c es espacio libre, t y x son el número de trazas o vías en uno o ambos extremos, y y y z son el número de trazas o vías a lo largo Uno o ambos lados. Una vía a través de la alimentación en una resistencia cuenta lo mismo que una traza.
Esto se puede hacer en mm o mils, siempre que se use el mismo sistema para todo. Supongo que la separación entre las trazas y la anchura de la traza son las mismas.
Si este va a ser un tablero de múltiples capas, entonces se puede suponer que casi todas las trazas estarán en las capas inferior o media y la parte superior será solo vias, como la figura c). En ese caso, como primera aproximación, simplemente asuma una vía para cada pin.
Para piezas grandes, como un µC que tiene muchos pines espaciados muy cerca, permite dos filas de vías. No estoy permitiendo el hecho de que partes como esa pueden tener varias vías debajo de ellas y / o no hay almohadillas visibles (como un paquete QFN).
Así que ahora tienes mucho menos trabajo, solo el área de los componentes, más el espacio necesario para las vías. Las fórmulas se reducen a estos cuatro simplificados (sin estimar el número o la posible ubicación de los rastros):
Para piezas rectangulares con almohadillas en cada extremo, como resistencias o tapas:
$$ A = (l + 5c) \ times (w + c) $$
Para piezas rectangulares, con pasadores a lo largo del lateral (como paquetes SOIC, etc.):
$$ A = (l + c) \ times (w + 5c) $$
Para piezas rectangulares, con pasadores a lo largo de los lados y en los extremos:
$$ A = (l + 5c) \ times (w + 5c) $$
Para componentes cuadrados grandes, con pasadores alrededor:
$$ A = (l + 9c) ^ {2} $$
Estos suponen que apenas hay rastros en el (los) lado (s) componente (s); es decir, al menos un tablero de cuatro capas con dos capas de señal. Entonces estas áreas son fijas para cada tipo de componente; no varían según el número de trazas.
Si esto se introdujo en una hoja de cálculo, con fórmulas configuradas para cada tamaño de componente (como una resistencia o tapa 0805), no será tan malo. Solo necesita un valor para cada tipo de componente. Cuente el número de cada tamaño diferente y súmelos (por ejemplo, tanto los resistores como los condensadores pueden venir en paquetes 0603, no necesita entradas separadas para cada uno).
Recuerde que debe dejar espacio para las almohadillas en cualquiera de los extremos de un componente; por ejemplo, la longitud de la resistencia solo incluye el cuerpo. Una resistencia 0603 (1608 métrica) tiene 1,6 mm de largo por 0,8 mm de ancho, pero incluyendo las almohadillas, tiene 2,8 mm de largo. Estas huellas se definirán en la biblioteca de componentes para su programa de diseño de PCB.
Entonces, para un resistor 0603, el área necesaria (incluidos los pads y las vías en cada extremo) sería:
$$ A = (l + 5c) \ times (w + c) $$
$$ A = (2.1 + 5 \ veces 0.15) \ times (0.9 + .15) = 2.85 \ times 1.05 = 2.99 \ space mm ^ {2} $$
El área del cuerpo de la resistencia (1,6 mm x 0,8 mm) es un poco menos de la mitad que 1,28 mm². La huella (incluidas las almohadillas) es de 2.1 mm x 0.8 mm o 1.68 mm². Por lo tanto, usar cualquiera de esos factores más un factor de fudge de incluso 20% no va a funcionar. Las distancias mínimas necesarias para una sola vía o rastrean el constituyente en casi la mitad del área.
Con partes más pequeñas, los espacios dominan aún más. Para un resistor 0201 (0603 métrico, es decir, 0,6 mm por 0,3 mm), el área requerida es:
$$ A = (0.75 + 5 \ veces 0.15) \ times (0.3 + .15) = 1.5 \ times 0.45 = 0.68 \ space mm ^ {2} $$
comparado con un tamaño de componente de 0.18 mm² y una huella de 0.22 mm². En este caso, la huella (incluida el área de almohadilla recomendada) solo representa 1/3 del área necesaria.
Con una hoja de cálculo puede variar los números (haciendo algunas estimaciones del peor y el mejor caso) y al menos tener una idea aproximada. Tal vez cambie todas las resistencias de 0603 a 0201 y vea qué diferencia hace (o pase de un µC de 100 pines a uno de 64 pines) o cambie el tamaño de la separación.
