Ключевые элементы, влияющие на технологичность изготовления печатных плат

Как обязательная часть электронных продуктов, печатные платы (PCBs) играют ключевую роль в реализации функциональности электронных продуктов, что приводит к выдающейся важности проектирования печатных плат, поскольку производительность проектирования печатных плат напрямую определяет функции и стоимость электронных продуктов. Превосходный дизайн печатной платы позволяет избежать множества проблем с электронной продукцией, гарантируя бесперебойное производство и соответствие всем требованиям практического применения.

Среди всех элементов, влияющих на проектирование печатных плат, проектирование для производства (DFM), безусловно, является важным, поскольку оно связывает проектирование печатных плат и производство печатных плат, так что проблемы будут выявлены на ранней стадии и своевременно решены в течение всего жизненного цикла электронных продуктов. Было мифом, что сложность проектирования печатных плат будет увеличиваться, поскольку технологичность электронных продуктов принимается во внимание на этапе проектирования печатных плат. Когда дело доходит до жизненного цикла дизайна электронных продуктов, DFM может не только обеспечить беспрепятственное включение электронных продуктов в автоматическое производство с экономией затрат на оплату труда в процессе производства, но и может эффективно сократить производственное производство, чтобы гарантировать своевременное завершение конечных электронных продуктов.

Производительность печатных плат

Проектирование для производства является ключевым элементом, ведущим к высокоэффективному производству, высокому качеству и низкой стоимости теперь, когда технологичность сочетается с конструкцией печатной платы. Исследование технологичности печатных плат включает в себя широкий спектр, который можно разделить на изготовление печатных плат и сборку печатных плат в целом.

• Изготовление печатных плат

Что касается изготовления печатных плат, необходимо учитывать следующие аспекты:размер печатной платы, форма печатной платы, техническая планка и реперная метка. Как только эти аспекты не будут полностью учтены на этапе проектирования печатной платы, изготовленные печатные платы, возможно, не смогут быть приняты автоматическим устройством для монтажа микросхем, если не будут предприняты дополнительные меры по обработке. Еще хуже то, что некоторые платы не могут быть задействованы в автоматическом производстве с использованием ручной пайки. В результате срок изготовления увеличится, а стоимость рабочей силы возрастет.

а. Размер печатной платы

Каждый чип-монтажер имеет свой требуемый размер печатной платы, отличающийся друг от друга в соответствии с параметрами каждого монтажника. Например, максимальный размер печатной платы, принятый монтажником микросхем в PCBCart, составляет 500 мм * 450 мм, а минимальный размер печатной платы - 30 мм * 30 мм. Это не означает, что мы не можем иметь дело с печатными платами размером менее 30 мм * 30 мм, и когда требуется меньший размер, на панели можно положиться. Монтажники микросхем никогда не принимают печатные платы слишком больших или слишком маленьких размеров, когда можно полагаться только на ручной монтаж с ростом затрат на рабочую силу и неконтролируемым сроком производства. Таким образом, на этапе проектирования печатной платы необходимо полностью учитывать требования к размеру печатной платы, установленные автоматическим монтажным производством, и их необходимо контролировать в допустимых пределах.

На изображении ниже показан файл дизайна панели печатной платы, созданный с помощью программного обеспечения EDA. Как панель 5x2, каждая квадратная единица представляет собой единую панель размером 50 мм * 20 мм. Соединение между каждым отдельным блоком достигается с помощью технологии V-cut/V-scoring. На этом изображении весь квадрат отображает окончательный размер панели, который составляет 100 мм * 100 мм. Основываясь на упомянутом выше требовании к размеру панели, можно сделать вывод, что размер панели находится в приемлемом диапазоне.

Примечание. Если вы заинтересованы в заказе печатных плат в виде панелей, обратитесь к этому руководству, чтобы узнать цены на панели печатных плат.

б. Форма печатной платы

Помимо размера печатной платы, все производители микросхем также предъявляют требования к форме печатной платы. Обычная форма печатной платы должна быть прямоугольником, соотношение длины и ширины которого должно быть оптимальным 4:3 или 5:4. Когда печатная плата имеет неправильную форму, перед сборкой SMT необходимо принять дополнительные меры, что приводит к увеличению затрат. Чтобы этого не произошло, печатные платы должны иметь обычную форму на этапе проектирования печатных плат, чтобы можно было выполнить требования поверхностного монтажа. Тем не менее, это вряд ли может быть достигнуто в практических ситуациях. Когда некоторые электронные продукты должны иметь неправильную форму, необходимо использовать штампованные отверстия и мост, чтобы окончательная печатная плата имела обычную форму. После сборки лишняя часть может быть исключена из печатной платы, что удовлетворяет требованиям как автоматического монтажа, так и свободного места.

На изображении ниже показана печатная плата неправильной формы с краем обработки, добавленным с помощью программного обеспечения EDA. Размер всей платы составляет 80 мм * 52 мм, а площадь квадрата соответствует размеру практичной печатной платы. Размер области верхнего правого угла составляет 40 мм * 20 мм, что соответствует кромке обработки, полученной в результате отверстий для штампа и перемычки.

в. Технический рельс

Чтобы удовлетворить требования автоматического производства, на печатные платы необходимо установить техническую планку для фиксации печатных плат.

На этапе проектирования печатной платы необходимо заранее оставить техническую рейку шириной 5 мм, на которой не остается компонентов и следов. Обычно техническую рейку размещают на более короткой стороне печатной платы, но более короткую сторону можно выбрать, когда соотношение между длиной и шириной превышает 80%. Технический рельс будет ликвидирован после сборки как роль вспомогательного производства.

д. Реперный знак

Для печатных плат с установленными компонентами должны быть добавлены реперные метки в качестве общих контрольных точек, обеспечивающих точное определение положения компонентов каждым сборочным оборудованием. Таким образом, реперные метки являются контрольными точками производства SMT, необходимыми для автоматического производства.

Компоненты требуют 2 реперных меток, в то время как печатные платы требуют 3 реперных меток, которые должны быть размещены на краю платы печатной платы и охватывать все компоненты SMT. Расстояние между центрами реперной метки и краем платы должно быть не менее 5 мм. Для печатных плат с двухсторонними компонентами SMT реперные метки должны быть доступны с обеих сторон. Если компоненты размещены слишком плотно для размещения реперных меток на плате, их можно разместить на технической направляющей.

• Сборка печатной платы

Сборка печатных плат, сокращенно PCBA, на самом деле представляет собой процесс пайки компонентов на голых печатных платах. Чтобы удовлетворить требования автоматического производства, сборка печатных плат устанавливает некоторые требования к упаковке компонентов и компоновке компонентов.

а. Пакет компонентов

В процессе проектирования печатной платы, если пакет компонентов не соответствует подходящим стандартам, а расстояние между компонентами слишком близко друг к другу, автоматический монтаж не будет выполнен.

Чтобы получить оптимальную упаковку для компонентов, следует использовать профессиональное программное обеспечение для проектирования EDA, чтобы оно было совместимо с международными стандартами упаковки компонентов. В процессе проектирования печатных плат область обзора с высоты птичьего полета никогда не должна перекрываться другой областью, и автоматические монтажники ИС смогут точно распознать и выполнить поверхностный монтаж.

б. Макет компонента

Компоновка компонентов является важной задачей при проектировании печатных плат, поскольку ее производительность напрямую связана с тем, как будут выглядеть печатные платы, и уровнем сложности производственного процесса.

В процессе компоновки компонентов должны быть определены стороны сборки для компонентов SMD и компонентов THD. Здесь давайте установим переднюю сторону печатной платы как сторону компонента A, а заднюю сторону как сторону компонента B. Компоновка компонентов должна учитывать форму сборки, включая однослойную однокомпонентную сборку, двухслойную однокомпонентную сборку, однослойную смешанную сборку, смешанную сборку стороны A и однокомпонентную сборку стороны B, а также THD стороны A и Сторона B SMD-сборка. Разная сборка требует разных производственных процессов и технологий. Следовательно, что касается компоновки компонентов, следует выбрать оптимальную компоновку компонентов, чтобы сделать производство простым и легким, повысив эффективность производства всего процесса.

Кроме того, необходимо учитывать ориентацию компоновки компонентов, расстояние между компонентами, тепловыделение и высоту компонентов.

Вообще говоря, ориентация компонентов должна оставаться неизменной. Компоновка компонентов соответствует принципу кратчайшего расстояния трассировки, в соответствии с которым ориентация полярности должна совпадать для компонентов с метками полярности, а компоненты без меток полярности должны быть аккуратно расположены по оси X или Y. Высота компонента должна быть не более 4 мм, а направление передачи компонента и печатной платы должно поддерживать угол 90°.

Для повышения скорости пайки компонентов и удобства последующей проверки расстояние между компонентами должно быть постоянным. Компоненты должны находиться близко друг к другу в пределах одной сети, а между различными сетями должно оставаться безопасное расстояние в соответствии с падением напряжения. Шелкография и подложка никогда не должны накладываться друг на друга, иначе компоненты не будут смонтированы.

Следует учитывать вопросы рассеивания тепла из-за практической рабочей температуры печатной платы и тепловых свойств электрических компонентов. Компоновка компонентов должна быть ориентирована на рассеивание тепла, а при необходимости следует использовать вентилятор или радиатор. Для силовых компонентов следует выбирать подходящие радиаторы, а термочувствительные компоненты следует размещать вдали от тех, которые выделяют тепло. Высокие компоненты должны располагаться за низкими компонентами.

Есть еще больше деталей, на которых следует сосредоточиться в отношении DFM печатных плат, и опыт должен быть накоплен на практике. Например, конструкция высокоскоростной сигнальной печатной платы требует специальных требований к импедансу, которые следует обсудить с производителем платы до реального производства, чтобы определить импеданс и получить информацию о слоях. Для подготовки к производству некоторых печатных плат небольшого размера и плотной трассировки производственные возможности при минимальной ширине дорожки и диаметре переходного отверстия следует обсудить с производителем печатной платы, чтобы гарантировать бесперебойное производство этих печатных плат.

Получите БЕСПЛАТНУЮ проверку DFM/DFA от PCBCart

Мы полностью осознавали важность времени и затрат для клиентов. Проверка DFM/DFA перед реальным производством способна определить, можно ли плавно реализовать производство на основе вашего файла проекта. Более того, эта услуга, предоставляемая PCBCart, абсолютно БЕСПЛАТНА, несмотря на то, что услуга проверки DFM/DFA бесценна, поскольку мы пользуемся системой Valor DFM Check, типом автоматической системы, выполняющей точную проверку технологичности на высокой скорости. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о нашей БЕСПЛАТНОЙ проверке DFM/DFA. Это определенно того стоит!

Только что закончили новый дизайн печатной платы и ищете Дом для печатных плат? Узнайте, сколько вы можете сэкономить, воспользовавшись нашей услугой по изготовлению печатных плат на заказ.

Полезные ресурсы:
• PCBCart производит печатные платы любой неправильной формы — БЕЗ дополнительных комиссий
• PCBCart предоставляет расширенные услуги по сборке печатных плат — множество дополнительных опций
• Услуга по испорчению компонентов от PCBCart — БЕЗ подделок Электронные компоненты
• Требования к файлам для эффективного и бесперебойного производства печатных плат