7 ключевых советов для успешного производства печатных плат

Если вы не знали, примерно половина всех спроектированных печатных плат (глобально) бракованна. Они не проходят этап производства. И 30% из тех, что выходят на рынок, выходят из строя после выпуска.

Почему так много печатных плат терпят неудачу на производстве?

Есть простые, мельчайшие детали, которые мы игнорируем в процессе производства печатных плат. Это незнание оборачивается слишком дорого.

Миллиардные ошибки

Пять лет назад General Motors совершила ошибку на 4,1 млрд долларов. В одной из моделей автомобилей зажигательный ключ имел дефект проектирования печатной платы, который упустили инженеры.

Из-за ошибки печатной платы General Motors пришлось отозвать все автомобили модели и компенсировать покупателям несколько миллиардов долларов. Также пришлось нанять дорогих адвокатов для 수많은 судебных исков.

Подумайте: идеально функциональный миллионный автомобиль подвел зажигательный ключ! Просто ключ! Глотаем слюну. Какая трата?

Это изолированный случай? Нет. Несколько лет спустя Samsung совершила историческую ошибку проектирования печатной платы на 5,3 млрд долларов. Затем McDonald's с дефектом печатной платы фитнес-устройства, стоимостью 33 млн долларов.

В этом выпуске рассмотрим семь частых проблемных зон при производстве печатных плат.

Обратите внимание на «голодные» термоконтакты (Starved Thermals)

Термоконтакты — тонкие дорожки вокруг контактных площадок, соединяющие их с полигоном. Их главная роль — теплообмен. Основная цель — обеспечить эффективное рассеивание тепла от теплоотвода к теплоотводу. Термоконтакты также критичны при пайке из-за большого количества тепла.

Снова, мало кто уделяет внимание площадкам при WellPCB. Мы предоставим вам комплексный сервис и высококачественные продукты. Пришлите документы для производства и получите расчет сразу! чего ждем? У нас десять лет производства печатных плат. В результате вы можете (иногда) игнорировать значение термических соединений. Это создает пустоту между площадками и полигоном. Пустота создает неполное термическое соединение.

Такие дефекты называют «термически голодными» соединениями.

Термическое голодание — корневая причина тепловых проблем в большинстве печатных плат. Оно снижает скорость теплопередачи, когда схема под термическим стрессом или при пайке.

В результате сниженного теплообмена термическая площадка может паяться неравномерно или дольше рефлоуиться. Эта задержка замедлит сборку или даст гаджеты, подверженные перегреву в эксплуатации.

Термическое голодание может возникнуть либо при проектировании печатной платы, либо при WellPCB. Мы предоставим вам комплексный сервис и высококачественные продукты. Пришлите документы для производства и получите расчет сразу! чего ждем? У нас десять лет производства печатных плат.

Обычные инструменты САПР не выявляют голодные термоконтакты. Однако опытный правильный поставщик услуг печатных плат. К счастью, существует множество производственных компаний печатных плат, которые могут помочь выявить и исправить такие дефекты.

Кислотные ловушки (Acid Traps) можно избежать

«Кислотная ловушка» — термин для острых углов в топологии платы. Название потому, что эти углы задерживают излишки кислоты при травлении. Застарелая кислота накапливается и держится на краю изгиба дольше необходимого.

Эта застарелая кислота разъедает материал платы сильнее, чем нужно. В результате части соединений печатной платы становятся слабыми или дефектными. Такой дефект может стать фатальным для жизнеобеспечивающих устройств.

Большинство кислотных ловушек возникают при производстве. Как проектировщик печатных плат, вы часто не виноваты в их появлении. Вы их не создаете, за исключением случаев, когда проектируете их. И это должно беспокоить, потому что, хотя вы не несете прямой ответственности, у вас есть высшая власть минимизировать их возникновение.

Ваша печатная плата — ваш бизнес. Поэтому большинство проектировщиков обучаются избегать кислотных ловушек. Но иногда можно ошибиться. Особенно при использовании простых САПР с функциями «автогенерации».

Если всегда дважды проверяете топологию печатной платы, возможно, исключите кислотные ловушки. Но если пропустили — мы поможем с помощью наших инструментов DFM перед производством.

Сливеры (Silvers)

Сливеры — тонкие клиновидные отростки меди или паяльной маски, образующиеся при травлении при производстве печатных плат. Обычно сливеры возникают, когда длинные и тонкие полоски меди или паяльной маски травятся и сбрасываются до полного растворения.

Эти сброшенные сливеры могут раствориться в химической ванне и позже случайно попасть на другую плату. Это может создать непреднамеренные соединения.

Иногда сливеры возникают при слишком узком или интенсивном вырезании участка печатной платы. Даже если предназначены для оставления на плате, такие сливеры склонны отслаиваться частично или полностью. Это создает непреднамеренные разрывы цепи, делающие всю схему бесполезной. Сливеры также трудно выявить и исправить.

Можно избежать сливеров при проектировании, задавая минимальные ширины.

Проектирование с достаточным зазором от меди к краю платы

Медь — самый распространенный проводящий металл для печатных плат. Предпочтительна из-за высокой проводимости и инертности к большинству реактивов. С другой стороны, медь довольно мягка и подвержена коррозии. При производстве медь покрывают изоляционными материалами для минимизации риска коррозии.

Даже так, при обрезке печатных плат иногда выступающие медные слои и соединения близко к поверхности могут стать открытыми. Это создает значительный риск для стабильности печатной платы.

Во-первых, открытое медное соединение может случайно замыкаться с другим компонентом на той же плате. Во-вторых, открытый участок меди под угрозой коррозии. Если оба сценария не сработают, открытый конец меди опасен для операторов — риск удара током.

Необходимо проектировать печатную плату с соблюдением правильного расстояния между медной пластиной и краем платы. Это расстояние иногда называют «медь-к-краю» или «плата-к-краю». DFM-проверка стандартов перед производством может выявить такие дефекты проектирования.

Пустоты при металлизации (Voids When Plating)

При создании виа необходимо предусмотреть место для сквозных виа — они соединяют одну сторону печатной платы с другой.

При создании сквозных виа производитель просверливает отверстия, прорезая все слои печатной платы — для медной металлизации отверстий раздельно. Это осаждает тонкий слой не проводящего медного материала в процессе осаждения. Еще несколько медных слоев добавляют для завершения цепи.

Иногда процесс осаждения неисправен. Возможно образование пустот или пузырьков воздуха. Это приводит к неожиданным внутренним разрывам цепи, трудно обнаруживаемым и неремонтопригодным.

Такие проблемы возникают при производстве. Они каскадно переходят на этап производства. Поэтому необходимо выбирать устоявшегося производителя с адекватными инструментами и персоналом для обнаружения таких дефектов.

Электромагнитные проблемы

Электромагнитная совместимость (EMC) и электромагнитные помехи (EMI) — две главные проблемы надежного производства печатных плат. EMC касается генерации, распространения и приема электромагнитной энергии, а EMI — побочных эффектов EMC.

Неконтролируемые EMI могут привести к дефектным печатным платам. Новичкам в проектировании печатных плат различение этих понятий может быть сложным. Но есть несколько общих рекомендаций по проектированию: минимизация размещения компонентов под углом 90 градусов и увеличение площади заземления. Если не уверены, рекомендуется использовать экранированные кабели для снижения EMI.

Избегание DFM

DFM или «Design for Manufacturability» (проектирование для производственности) — процесс проверки печатных плат на соответствие стандартам. В процессе DFM анализируют топологию печатной платы на возможные проблемы при проектировании или сборке. Основная проверка — достигнет ли печатная плата своих целей.

Помимо тестирования функциональности, DFM проверяет, как печатная плата сломается. DFM оценивает печатную плату с худшего сценария. Может оценить топологию и выявить большинство дефектов проектирования, игнорируемых типичными САПР. Проверяет и сравнивает дефекты с базой данных из огромного пула соображений по печатным платам. DFM-проверки — финальные проверки перед массовым производством.

Обратите внимание

Когда вы меняете производителя печатных плат, ваш прототип может работать не так, как финальное производство.

Производители играют значительную роль в качестве производимых печатных плат. Производитель может изменить ваш исходный дизайн для соответствия стандарту перед производством. Эти изменения останутся у производителя.

Таким образом, при смене производителя эти изменения исчезают. Поэтому рекомендуется заказывать печатные платы у одного надежного производителя.

Резюме

Если вы на пороге производства печатных плат, мы поможем сделать его безупречным. Наша команда профессионалов всегда готова ответить на ваши запросы, когда вы застряли. Как уважаемые производители, мы инвестировали в передовую технологию при выполнении DFM-проверок для обеспечения качественного производства наших печатных плат.

Свяжитесь с нами сегодня, и мы поможем сделать это правильно.