Vilka tillverkningsproblem som bör beaktas i PCB-design

1. Förord ​​till PCB Design

Med den ökande konkurrensen på marknaden för kommunikation och elektroniska produkter förkortas produkternas livscykel. Uppgraderingen av originalprodukter och lanseringshastigheten för nya produkter spelar en Allat viktigare roll för företagets överlevnad och utveckling. I tillverkningslänken har hur man skaffar nya produkter med högre tillverkningsbarhet och tillverkningskvalitet med mindre inkörningstid i produktionen blivit mer och mer den konkurrenskraft som eftersträvas av människor med syn.

Vid tillverkning av elektroniska produkter, med miniatyrisering och komplexitet av produkter, blir monteringstätheten för kretskort högre och högre. Följaktligen kräver den nya generationen av SMT-monteringsprocesser som har använts flitigt av designers att ta hänsyn till tillverkningsbarheten redan i början. När väl den dåliga tillverkningsbarheten orsakas av dålig hänsyn i designen, är det skyldigt att modifiera designen, vilket oundvikligen kommer att förlänga tiden för produktintroduktion och öka kostnaden för introduktion. Även om kretskortslayouten ändras något, är kostnaden för att göra om det tryckta kortet och SMT-lodpasta-skärmkortet upp till tusentals eller till och med tiotusentals yuan, och den analoga kretsen behöver till och med felsökas på nytt. Fördröjningen av importtiden kan göra att företaget missar möjligheten på marknaden och hamnar i en strategiskt ofördelaktig position. Men om produkten tillverkas utan modifiering kommer den oundvikligen att ha tillverkningsfel eller öka tillverkningskostnaderna, vilket kommer att bli dyrare. Därför, när företag designar nya produkter, ju tidigare designens tillverkningsbarhet övervägs, desto mer bidrar till en effektiv introduktion av nya produkter.

2. Innehåll som ska beaktas vid PCB-design

Tillverkbarheten av PCB-design är uppdelad i två kategorier, en är bearbetningstekniken för att producera tryckta kretskort; Den andra hänvisar till kretsen och strukturen hos komponenterna och kretskorten i monteringsprocessen. För bearbetningstekniken för att producera tryckta kretskort kommer de Allamänna PCB-tillverkarna, på grund av deras tillverkningskapacitet, att ge konstruktörer mycket detaljerade krav, vilket är relativt bra i praktiken. Men enligt författarens förståelse är det verkliga i praktiken som inte har fått tillräckligt med uppmärksamhet, den andra typen, nämligen tillverkningsbarhetsdesign för elektronisk montering. Fokus för detta dokument är också att beskriva de tillverkningsproblem som designers måste överväga i kretskortets designstadiet.

Tillverkningsdesign för elektronisk montering kräver att PCB-designers beaktar följande i början av PCB-designen:

2.1 Lämpligt val av monteringsläge och komponentlayout i PCB-design

Valet av monteringsläge och komponentlayout är en mycket viktig aspekt av PCB-tillverkning, vilket har stor inverkan på monteringseffektivitet, kostnad och produktkvalitet. Faktum är att författaren har kommit i kontakt med ganska mycket PCB, och det saknas fortfarande hänsyn i några mycket grundläggande principer.

(1) Välj lämplig monteringsmetod

I Allamänhet, enligt olika monteringstätheter av PCB, rekommenderas följande monteringsmetoder:

Som kretsdesigner bör jag ha en korrekt förståelse av PCB-monteringsprocessen, så att jag kan undvika att göra vissa misstag i princip. När du väljer monteringsläge, förutom att ta hänsyn till monteringstätheten för PCB och svårigheten med ledningar, är det nödvändigt att överväga det typiska processflödet för detta monteringsläge och nivån på processutrustningen för själva företaget. Om företaget inte har en bra vågsvetsprocess, välj den femte monteringsmetoden i tabellen ovan kan ge dig mycket problem. Det är också värt att notera att om våglödningsprocessen är planerad för svetsytan, bör det undvikas att komplicera processen genom att placera några SMDS på svetsytan.

(2) Komponentlayout

Layouten av PCB-komponenter har en mycket viktig inverkan på produktionseffektivitet och kostnad och är ett viktigt index för att mäta PCB-designen av anslutningsbarheten. Generellt sett är komponenterna arrangerade så jämnt, regelbundet och prydligt som möjligt, och arrangerade i samma riktning och polaritetsfördelning. Det vanliga arrangemanget är bekvämt för inspektion och bidrar till att förbättra patch/plug-in-hastigheten, jämn fördelning bidrar till värmeavledning och optimering av svetsprocessen. Å andra sidan, för att förenkla processen, bör PCB-designers Allatid vara medvetna om att endast en gruppsvetsprocess med återflödessvetsning och vågsvetsning kan användas på vardera sidan av PCB:n. Detta är särskilt anmärkningsvärt i monteringsdensiteten, PCB-svetsytan måste fördelas med fler patchkomponenter. Konstruktören bör överväga vilken gruppsvetsprocess som ska användas för de monterade komponenterna på svetsytan. Företrädesvis kan en våglödningsprocess efter lapphärdning användas för att samtidigt svetsa stiften på de perforerade anordningarna på komponentytan. Emellertid har vågsvetspatchkomponenter relativt strikta begränsningar, endast 0603 och högre spånmotstånd, SOT, SOIC (stiftavstånd ≥1 mm och höjd mindre än 2,0 mm) svetsning. För komponenter fördelade på svetsytan bör stiftens riktning vara vinkelrät mot transmissionsriktningen för PCB under vågtoppssvetsning, för att säkerställa att svetsändarna eller ledningarna på båda sidor av komponenterna är nedsänkta i svetsning samtidigt. Arrangemangets ordning och avståndet mellan intilliggande komponenter bör också uppfylla kraven för vågtoppssvetsning för att undvika "avskärmningseffekten", som visas i FIG. 1. Vid användning av våglödning SOIC och andra flerstiftskomponenter, bör ställas in i tennflödesriktningen vid två (var sida 1) lödfötter för att förhindra kontinuerlig svetsning.

Komponenter av liknande typ bör placeras i samma riktning på skivan, vilket gör det lättare att montera, inspektera och svetsa komponenterna. Att till exempel ha de negativa terminalerna på Allaa radiella kondensatorer vända mot höger sida av plattan, att ha Allaa DIP-skåror vända i samma riktning, etc., kan påskynda instrumenteringen och göra det lättare att hitta fel. Som visas i figur 2, eftersom kort A använder denna metod, är det lätt att hitta den omvända kondensatorn, medan kort B tar längre tid att hitta den. Faktum är att ett företag kan standardisera orienteringen av Allaa kretskortskomponenter det tillverkar. Vissa brädlayouter tillåter inte nödvändigtvis detta, men det borde vara ett försök.

Vilka tillverkningsproblem som bör beaktas vid PCB-design

Liknande komponenttyper bör också jordas tillsammans så mycket som möjligt, med Allaa komponentfötter i samma riktning, som visas i figur 3.

Men författaren har verkligen stött på en hel del PCBS, där monteringstätheten är för hög, och svetsytan på PCB:n måste också fördelas med höga komponenter som tantalkondensator och patch-induktans, samt tunnavstånd SOIC och TSOP. I det här fAllaet är det endast möjligt att använda dubbelsidigt tryckt lödpasta för backflow-svetsning, och instickskomponenter bör koncentreras så långt som möjligt i distributionen av komponenter för att anpassas till manuell svetsning. En annan möjlighet är att de perforerade elementen på komponentens yta bör fördelas så långt som möjligt i några räta huvudlinjer för att tillgodose den selektiva våglödningsprocessen, vilket kan undvika manuell svetsning och förbättra effektiviteten och säkerställa svetskvaliteten. Diskret lödfogsdistribution är ett stort tabu vid selektiv våglödning, vilket kommer att multiplicera bearbetningstiden.

När du justerar komponenternas position i den tryckta kartongfilen är det nödvändigt att vara uppmärksam på en-till-en-överensstämmelsen mellan komponenter och silkscreen-symboler. Om komponenterna flyttas utan motsvarande flyttning av silkscreen-symbolerna bredvid komponenterna kommer det att bli en stor kvalitetsrisk vid tillverkning, eftersom silkscreen-symboler i själva produktionen är det branschspråk som kan styra produktionen.

2.2 Kretskortet måste vara försett med klämkanter, positioneringsmärken och processpositioneringshål som är nödvändiga för automatisk produktion.

För närvarande är elektronisk montering en av industrierna med en viss grad av automatisering, automationsutrustningen som används i produktionen kräver automatisk transmission av PCB, så att transmissionsriktningen för PCB (vanligtvis för långsidans riktning), de övre och nedre vardera har en inte mindre än 3-5 mm bred klämkant, för att underlätta automatisk växellåda, undvik nära kanten av monteringsbrädan automatiskt på grund av att klämbrädan inte kan monteras automatiskt.

Positioneringsmarkörernas roll är att PCB behöver tillhandahålla minst två eller tre positioneringsmarkörer för det optiska identifieringssystemet för att exakt lokalisera PCB och korrigera PCB-bearbetningsfel för monteringsutrustningen som används Allamänt vid optisk positionering. Av de vanligen använda positioneringsmarkörerna måste två fördelas på kretskortets diagonal. Valet av positioneringsmärken använder vanligtvis standardgrafik som en solid rund kudde. För att underlätta identifieringen bör det finnas ett tomt område runt märkena utan andra kretsegenskaper eller märken, vars storlek inte bör vara mindre än märkenas diameter (som visas i figur 4), och avståndet mellan märkena och kanten på brädet bör vara mer än 5 mm.

Vid tillverkningen av själva PCB, såväl som i monteringsprocessen av halvautomatisk plug-in, IKT-testning och andra processer, måste PCB tillhandahålla två till tre positioneringshål i hörnen.

2.3 Rationell användning av paneler för att förbättra produktionseffektiviteten och flexibiliteten

Vid montering av PCB med små storlekar eller oregelbundna former kommer det att vara föremål för många restriktioner, så det antas i Allamänhet att montera flera små PCB till PCB av lämplig storlek, som visas i figur 5. Generellt kan PCB med en enkel sidostorlek på mindre än 150 mm anses anta skarvningsmetoden. Med två, tre, fyra, etc., kan storleken på stora PCB skarvas till lämpligt bearbetningsintervAlla. I Allamänhet är PCB med en bredd på 150 mm ~ 250 mm och längd på 250 mm ~ 350 mm den lämpligare storleken vid automatisk montering.

Ett annat sätt för kortet är att arrangera PCB med SMD på båda sidor av en positiv och negativ stavning i en stor bräda, en sådan bräda är Allamänt känd som Yin och Yang, i Allamänhet för att överväga att spara kostnaden för skärmkortet, det vill säga genom ett sådant kort, behöver ursprungligen två sidor av skärmkortet, behöver nu bara öppna en skärmbräda. Dessutom, när teknikerna förbereder SMT-maskinens körprogram, är PCB-programmeringseffektiviteten för Yin och Yang också högre.

När kortet delas kan anslutningen mellan underkorten göras av dubbelsidiga V-formade spår, långa spårhål och runda hål etc., men designen måste övervägas så långt som möjligt för att göra separeringslinjen i en rak linje, för att underlätta kortet, men även beakta att separationssidan inte får vara för nära kretskortet så att kretskortet blir lätt skadat.

Det finns också ett mycket ekonomiskt kort och hänvisar inte till PCB-kortet, utan till nätet på rutnätets grafikkort. Med tillämpningen av en automatisk lödpasta-tryckpress har den nuvarande mer avancerade tryckpressen (som DEK265) tillåtit storleken på 790×790 mm stålnät, skapat ett flersidigt PCB-nätmönster, kan uppnå ett stycke stålnät för utskrift av flera produkter, är en mycket kostnadsbesparande praxis, speciellt lämplig för produktvarianter och tillverkare av små partier.

2.4 Överväganden om testbarhetsdesign

Testbarhetsdesignen för SMT är huvudsakligen för den nuvarande IKT-utrustningssituationen. Testfrågor för efterproduktionstillverkning beaktas i krets- och ytmonterade PCB SMB-konstruktioner. För att förbättra testbarhetsdesignen bör två krav för processdesign och elektrisk design beaktas.

2.4.1 Krav på processdesign

Noggrannheten i positionering, substrattillverkningsprocedur, substratstorlek och sondtyp är Allaa faktorer som påverkar probens tillförlitlighet.

(1) positioneringshål. Felet för att placera hål på substratet bör vara inom ±0,05 mm. Ställ in minst två positioneringshål så långt ifrån varandra som möjligt. Användningen av icke-metAllaiska positioneringshål för att minska tjockleken på lödbeläggningen kan inte uppfylla toleranskraven. Om substratet tillverkas som en helhet och sedan testas separat, måste positioneringshålen placeras på moderkortet och varje enskilt substrat.

(2) Testpunktens diameter är inte mindre än 0,4 mm, och avståndet mellan intilliggande testpunkter är mer än 2,54 mm, inte mindre än 1,27 mm.

(3) Komponenter vars höjd är högre än *mm bör inte placeras på testytan, vilket kommer att orsaka dålig kontakt mellan sonden på online-testfixturen och testpunkten.

(4) Placera testpunkten 1,0 mm från komponenten för att undvika stötskador mellan sonden och komponenten. Det ska inte finnas några komponenter eller testpunkter inom 3,2 mm från ringen i positioneringshålet.

(5) Testpunkten ska inte ställas in inom 5 mm från PCB-kanten, som används för att säkerställa klämfixturen. Samma processkant krävs vanligtvis i produktionsutrustning för transportband och SMT-utrustning.

(6) Allaa detektionspunkter ska vara förtenta eller ledande metAllamaterial med mjuk textur, lätt penetration och icke-oxidation ska väljas för att säkerställa tillförlitlig kontakt och förlänga sondens livslängd.

(7) testpunkten kan inte täckas av lödmotstånd eller textbläck, annars kommer det att minska kontaktytan på testpunkten och minska testets tillförlitlighet.

2.4.2 Krav på elektrisk konstruktion

(1) SMC/SMD-testpunkten för komponentytan ska ledas till svetsytan genom hålet så långt som möjligt och håldiametern ska vara större än 1 mm. På så sätt kan enkelsidiga nålsängar användas för onlinetestning, vilket minskar kostnaden för onlinetestning.

(2) Varje elektrisk nod måste ha en testpunkt, och varje IC måste ha en testpunkt av POWER och JORD, och så nära denna komponent som möjligt, inom intervAllaet 2,54 mm från IC.

(3) Testpunktens bredd kan förstoras till 40 mil bred när den är inställd på kretsvägen.

(4) Fördela testpunkterna jämnt på den tryckta tavlan. Om sonden är koncentrerad till ett visst område kommer det högre trycket att deformera plattan eller nålbädden som testas, vilket ytterligare förhindrar att en del av sonden når testpunkten.

(5) Strömförsörjningsledningen på kretskortet bör delas in i regioner för att ställa in testbrytpunkten så att när strömavkopplingskondensatorn eller andra komponenter på kretskortet verkar kortsluta till strömförsörjningen, hitta felpunkten snabbare och mer exakt. Vid utformning av brytpunkter bör den kraftbärande kapaciteten efter återupptagande av testbrytpunkten beaktas.

Figur 6 visar ett exempel på en testpunktskonstruktion. Testdynan placeras nära komponentens ledning av förlängningskabeln eller så används testnoden av den perforerade dynan. Testnoden är strängt förbjuden att väljas på komponentens lödfog. Detta test kan få den virtuella svetsfogen att extrudera till den ideala positionen under trycket från sonden, så att det virtuella svetsfelet täcks över och den så kAllaade "felmaskeringseffekten" uppstår. Sonden kan verka direkt på komponentens ändpunkt eller stift på grund av sondens förspänning orsakad av positioneringsfelet, vilket kan orsaka skada på komponenten.

Vilka tillverkningsproblem bör beaktas vid mönsterkortsdesign?

3. Slutkommentarer om PCB Design

Ovanstående är några av huvudprinciperna som bör beaktas vid mönsterkortsdesign. I tillverkningsdesignen av PCB orienterad mot elektronisk montering, finns det en hel del detaljer, såsom det rimliga arrangemanget av matchningsutrymmet med de strukturella delarna, rimlig fördelning av silkscreen-grafik och text, lämplig fördelning av tunga eller stora värmeanordningars placering, I designskedet av PCB är det nödvändigt att ställa in testpunkten och testutrymmet i den närliggande fördelningen och kopplingen mellan de närliggande komponenterna och kopplingarna, instAllaeras genom drag- och pressnitningsprocessen. En PCB-designer överväger inte bara hur man får bra elektrisk prestanda och en vacker layout utan också en lika viktig punkt som är tillverkningsbarhet i PCB-design, för att uppnå hög kvalitet, hög effektivitet, låg kostnad.