Associação de footprints e conferência de pinagem

Um componente aparece em quatro representações complementares. Confundi-las leva a escolhas físicas erradas, mesmo quando o esquemático parece correto.

• Símbolo elétrico: mostra a função e as conexões no esquemático.
• Peça comercial: é o item que será comprado, identificado por fabricante e código completo.
• Encapsulamento: é a forma física da peça e de seus terminais.
• Footprint: é o desenho usado na placa para posicionar e conectar essa peça.

O símbolo organiza a intenção elétrica; as outras representações conectam essa intenção à peça real e à placa.

No esquemático, um símbolo como R com valor 10 kΩ informa a função elétrica e o valor nominal. Isso não determina sozinho qual resistor será montado.

Por exemplo, resistores de 10 kΩ podem existir em encapsulamentos axiais passantes, em chips SMD de vários tamanhos e com diferentes potências, tolerâncias e faixas de tensão. Para escolher corretamente, identifique a peça pelo fabricante e pelo código completo; depois confirme seu encapsulamento na folha de dados.

Só então procure um footprint que represente suas conexões e geometria na placa.

A imagem compara footprints de resistores com a mesma função elétrica, mas destinados a montagens diferentes. À esquerda, os furos recebem terminais que atravessam a placa. À direita, os pads superficiais recebem os terminais de um componente SMD.

A montagem passante costuma facilitar o manuseio e a inspeção visual em protótipos. A montagem em superfície permite componentes menores e maior aproveitamento da área da placa, mas pode exigir mais cuidado na inspeção por causa do tamanho.

Essas são consequências práticas gerais, não critérios suficientes para selecionar uma peça. A decisão começa pela peça comercial e por sua documentação.

Relacione cada elemento à sua função principal.

No footprint, cada pad é a área condutora da placa que receberá um terminal do componente e se conectará ao cobre das redes. Para que uma ligação do esquemático chegue ao terminal físico certo, o número do pino no símbolo deve corresponder ao número do pad no footprint.

A posição desenhada do pino no esquemático não decide essa correspondência. Um pino pode estar no alto, à esquerda ou em uma unidade separada do símbolo; o que estabelece a ligação é seu número.

Use este caso de referência: MCP6002-I/P, amplificador operacional duplo em encapsulamento PDIP de oito terminais. A tabela reúne a pinagem a conferir entre a folha de dados, o símbolo e o footprint candidato.

O símbolo pode dividir o circuito em unidades: uma para cada amplificador e outra para a alimentação. Essa divisão gráfica não elimina a necessidade de verificar os pinos de alimentação.

Antes de comparar um footprint com uma peça, localize a referência de orientação definida pelo fabricante. Ela pode ser um entalhe, ponto, chanfro ou faixa. Em encapsulamentos com vários terminais, essa referência normalmente indica o lado do pino 1; em peças polarizadas, pode indicar o terminal positivo, negativo, ânodo ou cátodo, conforme o componente.

A marca física é uma pista para começar. A confirmação vem da folha de dados: função do terminal + número do terminal + vista indicada no desenho.

Todo desenho de pinagem deve ser lido com sua vista explícita: superior, inferior ou outra vista declarada. Um desenho da face inferior observado sem essa informação pode parecer uma inversão do footprint visto pelo lado dos componentes.

Antes de comparar, coloque os dois desenhos na mesma referência de observação. Uma rotação de 180° preserva a ordem relativa dos pinos. Já um espelhamento troca esquerda e direita: não é uma rotação e pode levar a uma associação incompatível.

Exemplo: em um diodo polarizado, a faixa no corpo identifica o cátodo. Na folha de dados, confirme qual número de terminal corresponde ao cátodo. Depois, confira se o pad desse mesmo número está no lado da marca de cátodo do footprint.

A marca de serigrafia e o formato diferente de um pad podem facilitar a inspeção, mas não substituem o número do pad. Um footprint pode usar pad retangular para o pad 1; isso é convenção visual, não prova suficiente de polaridade.

Um desenho do fabricante mostra um diodo pela vista superior: o cátodo é o terminal 1 e é indicado por uma faixa no corpo. O footprint candidato, também visto pelo lado dos componentes, tem uma barra de serigrafia ao lado do pad 1. Qual conclusão é correta?

Escolha a representação que mantém a faixa do cátodo alinhada ao pad 1, sem espelhar a vista.

A folha de dados pode trazer duas referências geométricas diferentes:

• Desenho dimensional do encapsulamento: descreve a peça física: comprimento e largura do corpo, terminais, passo e distância entre fileiras.
• Padrão de montagem recomendado: descreve o que a placa deve oferecer: posição, tamanho dos pads e, quando aplicável, furos.

Elas se relacionam, mas não são a mesma coisa. Não aceite um footprint porque o contorno “parece caber”: compare cotas documentadas. A escala visual de um desenho na tela nunca serve para medir.

Em um componente passante, o terminal atravessa o furo do pad. Compare a seção máxima documentada do terminal com o diâmetro mínimo acabado do furo.

A seção de um terminal de PDIP pode ser retangular. Portanto, comparar somente sua largura não basta para concluir a folga em um furo circular: use as duas dimensões máximas da seção ou um diâmetro circunscrito máximo calculado a partir delas.

A decisão também depende do critério de folga e das tolerâncias documentadas para o caso. Não existe uma folga universal.

Em um componente de montagem em superfície (SMD), os terminais se apoiam sobre pads na superfície da placa. Compare a posição e o tamanho dos pads com o padrão de montagem recomendado pelo fabricante.

Não basta copiar o contorno do terminal. O padrão recomendado define a região de conexão necessária para a montagem. Assim, um desenho visualmente parecido não é evidência de compatibilidade.

Um mil é um milésimo de polegada, não um milímetro.

1 mil = 0,0254 mm

Converta todas as medidas para a mesma unidade antes de decidir. Por exemplo, 100 mil correspondem a 2,54 mm, um passo comum entre terminais passantes. Misturar “mil” e “mm” sem converter pode levar à escolha de um footprint mecanicamente incompatível.

No caso didático, os dois candidatos coincidem no passo e na distância entre fileiras. A diferença está no furo acabado.

Para o candidato A: (0,86 − 0,68) ÷ 2 = 0,09 mm de folga radial. Ele não atende ao mínimo de 0,10 mm.

Para o candidato B: (0,90 − 0,68) ÷ 2 = 0,11 mm. Ele atende aos parâmetros geométricos fornecidos. Essa conclusão é limitada à geometria verificada: pinagem e orientação continuam sendo conferências próprias.

No KiCad, abra o Editor de Footprints pelo Gerenciador de Projetos. No painel Footprint Libraries, abra a biblioteca local Package_DIP e dê duplo clique em DIP-8_W7.62mm para carregar o candidato.

O Visualizador de Footprints serve para pesquisar e observar rapidamente candidatos. Para selecionar pads, abrir suas propriedades e medir distâncias, use o Editor de Footprints. Durante esta conferência, não crie, edite nem salve footprints: feche o editor sem usar Salvar se alterar algo sem querer.

Para o MCP6002-I/P já estudado, termos como DIP-8, PDIP-8 e Package_DIP ajudam a encontrar candidatos. O nome inicia a busca, mas não prova que a peça é compatível.

No Editor de Footprints, use o painel Appearance para tornar visíveis as camadas e distinguir o que está vendo:

• Pads: áreas de conexão elétrica. Em um DIP passante, cada pad tem cobre ao redor de um furo; ele pode aparecer em F.Cu, B.Cu e camadas internas.
• F.Fab: desenho de fabricação, normalmente um contorno fino que representa o corpo da peça.
• F.Silkscreen: serigrafia visível, como o contorno simplificado e a marca de orientação.
• F.CrtYd: courtyard, contorno externo que representa a área de ocupação prevista.

Os nomes dessas camadas aparecem no KiCad mesmo quando a interface está em outro idioma. Use a visibilidade para isolar uma camada se os contornos estiverem se confundindo.

No Editor de Footprints, passe o cursor sobre um pad e pressione E. A janela de propriedades permite conferir, sem editar, o número do pad, o tipo de pad, o tipo de montagem e, para pads passantes, o diâmetro do furo. Feche a janela com Cancelar após consultar.

Para medir, escolha Inspect → Measure Distance. Clique no centro de dois pads; a leitura mostra a distância entre os pontos. Pressione Esc para encerrar a medição. No DIP-8 do caso, meça os centros dos pads 1 e 2 para conferir o passo de 2,54 mm; meça os centros dos pads 1 e 8 para conferir a distância entre fileiras de 7,62 mm.

Não use a escala aparente da tela como medida.

Em uma vista de footprint, você quer localizar a camada que delimita a área prevista de ocupação do componente, sem confundi-la com cobre ou com o desenho do corpo. Qual representação mostra o courtyard?

Um candidato tem o nome DIP-8_W7.62mm, oito pads e um contorno semelhante ao MCP6002-I/P. Ao abri-lo no Editor de Footprints, você ainda não consultou propriedades nem fez medições. Qual é a decisão correta?

Use um esquemático local de treino contendo o símbolo do amplificador operacional duplo MCP6002. Nas propriedades do componente, defina a referência como U1 e o valor como MCP6002-I/P. Salve o esquemático.

Não é necessário conectar fios, criar uma placa nem alterar uma biblioteca. A referência U1 identifica a instância exata cuja associação será registrada.

No Editor de Esquemáticos, abra Ferramentas → Associar Footprints… e localize a linha de U1. Antes de pesquisar, confirme que ela corresponde ao valor MCP6002-I/P.

A ferramenta grava a escolha no campo Footprint do componente no esquemático. Ela não cria uma placa, não transfere redes e não verifica automaticamente se a escolha é compatível.

Use filtros por biblioteca, trecho do nome e quantidade de pinos para reduzir a lista. Para este caso, procure candidatos de PDIP/DIP de oito terminais, passantes, em bibliotecas locais como Package_DIP.

Filtros servem para encontrar candidatos; não são uma validação. Um nome parecido, oito pads ou a distância entre fileiras no nome não provam pinagem, orientação, tipo de montagem, representação do corpo ou compatibilidade mecânica.

Selecione U1 na ferramenta de associação e escolha somente um candidato direto cuja conferência esteja documentada. Um nome comum de candidato em algumas bibliotecas é Package_DIP:DIP-8_W7.62mm, mas o nome e as propriedades disponíveis podem variar entre versões.

Antes de aplicar, abra ou consulte o candidato e registre: nome completo, tipo de pad passante, numeração, referência de pino 1, passo, distância entre fileiras e informação documentada sobre os furos. Se algum ponto divergir ou não puder ser confirmado, não faça uma escolha por aproximação.

Quando houver evidência suficiente, aplique a associação na linha de U1 usando a ação de aplicar e salvar exibida pela sua versão do KiCad. Feche a ferramenta, abra as propriedades de U1 e confirme que o campo Footprint contém o nome completo escolhido. Então salve o esquemático local.

A escolha só está registrada quando o campo Footprint foi preenchido e o esquemático foi salvo. Esse registro documenta a decisão; ele não substitui a conferência que a justificou.

Antes de aceitar uma associação, reúna evidências — não apenas um nome parecido na biblioteca. A revisão mínima conecta cinco pontos:

1. Peça exata: código completo e variante.
2. Pinagem: função e número de cada terminal no símbolo e no pad.
3. Orientação: pino 1, polaridade e vista do desenho.
4. Geometria: encapsulamento, passo, pads e furos compatíveis com a documentação.
5. Registro: campo Footprint salvo no componente do esquemático.

Se um ponto documentado divergir, a associação é incompatível. Se faltar uma informação essencial, ela ainda não está confirmada. Só uma associação compatível e salva está pronta para seguir para a próxima etapa do projeto.

Caso final — U1

O esquemático identifica U1 como MCP6002-I/P: peça de montagem direta em PDIP-8, com terminais passantes, passo de 2,54 mm e distância entre fileiras de 7,62 mm.

A seção máxima do terminal é 0,56 mm × 0,38 mm. Para a comparação didática com furo circular, use o diâmetro circunscrito máximo de aproximadamente 0,68 mm. O critério mecânico do caso exige folga radial mínima de 0,10 mm.

Os três candidatos da tabela são candidatos fictícios deste caso, não identificadores de bibliotecas do KiCad. Para todos, a documentação do caso confirma pads 1 a 8 compatíveis com a pinagem do MCP6002-I/P, entalhe no lado do pad 1 em vista superior e montagem direta em PDIP-8. Compare a geometria e o registro da associação.