Met welke problemen met de maakbaarheid moet rekening worden gehouden bij het PCB-ontwerp

1. Voorwoord van PCB-ontwerp

Met de toenemende concurrentie op de markt van communicatie- en elektronische PRODUCTen wordt de levenscyclus van PRODUCTen korter. Het upgraden van originele PRODUCTen en de releasesnelheid van nieuwe PRODUCTen spelen een steeds crucialere rol in het voortbestaan ​​en de ontwikkeling van de onderneming. Op het gebied van de PRODUCTie is het verkrijgen van nieuwe PRODUCTen met een hogere maakbaarheid en PRODUCTiekwaliteit met minder aanlooptijd in de PRODUCTie steeds meer het concurrentievermogen geworden dat door mensen met visie wordt nagestreefd.

Bij de vervaardiging van elektronische PRODUCTen wordt, door de miniaturisering en complexiteit van PRODUCTen, de assemblagedichtheid van printplaten steeds hoger. Dienovereenkomstig vereist de nieuwe generatie SMT-assemblageprocessen, die op grote schaal worden gebruikt, dat ontwerpers vanaf het Alleereerste begin rekening houden met de maakbaarheid. Zodra de slechte maakbaarheid wordt veroorzaakt door een slechte aandacht bij het ontwerp, is het onvermijdelijk om het ontwerp te wijzigen, wat onvermijdelijk de tijd van PRODUCTintroductie zal verlengen en de introductiekosten zal verhogen. Zelfs als de PCB-indeling enigszins wordt gewijzigd, lopen de kosten voor het opnieuw maken van de printplaat en de SMT-soldeerpasta-printplaat op tot duizenden of zelfs tienduizenden yuan, en moet het analoge circuit zelfs opnieuw worden gedebugd. Het uitsTellen van de importtijd kan ertoe leiden dat de onderneming kansen op de markt mist en strategisch in een zeer nadelige positie verkeert. Als het PRODUCT echter zonder aanpassingen wordt vervaardigd, zal het onvermijdelijk fabricagefouten vertonen of de PRODUCTiekosten verhogen, wat duurder zal zijn. Wanneer ondernemingen dus nieuwe PRODUCTen ontwerpen, geldt dat hoe eerder de maakbaarheid van het ontwerp in aanmerking wordt genomen, hoe bevorderlijker het is voor de effectieve introductie van nieuwe PRODUCTen.

2. Inhoud waarmee rekening moet worden gehouden bij het PCB-ontwerp

De maakbaarheid van PCB-ontwerp is verdeeld in twee categorieën: de eerste is de verwerkingstechnologie voor het produceren van printplaten; De tweede heeft betrekking op het circuit en de structuur van de componenten en printplaten van het montageproces. Voor de verwerkingstechnologie voor de PRODUCTie van printplaten zullen de algemene PCB-fabrikanten, onder invloed van hun PRODUCTiecapaciteit, ontwerpers voorzien van zeer gedetailleerde eisen, wat in de praktijk relatief goed is. Maar volgens de opvatting van de auteur is de realiteit die in de praktijk niet genoeg aandacht heeft gekregen het tweede type, Naamlijk het maakbaarheidsontwerp voor elektronische assemblage. De focus van dit artikel ligt ook op het beschrijven van de maakbaarheidsproblemen waarmee ontwerpers rekening moeten houden in de fase van PCB-ontwerp.

Het ontwerp van de maakbaarheid voor elektronische assemblage vereist dat PCB-ontwerpers aan het begin van het PCB-ontwerp rekening houden met het volgende:

2.1 Juiste selectie van assemblagemodus en componentlay-out in PCB-ontwerp

De keuze van de assemblagemodus en de lay-out van de componenten is een zeer belangrijk aspect van de maakbaarheid van PCB's, wat een grote impact heeft op de assemblage-efficiëntie, kosten en PRODUCTkwaliteit. In feite is de auteur met heel wat PCB's in aanraking gekomen, en er is nog steeds een gebrek aan aandacht voor enkele zeer fundamenTele principes.

(1) Selecteer de juiste montagemethode

Over het algemeen worden, afhankelijk van de verschillende montagedichtheden van PCB's, de volgende montagemethoden aanbevolen:

Als circuitontwerpingenieur moet ik een correct begrip hebben van het PCB-assemblageproces, zodat ik in principe kan voorkomen dat ik fouten maak. Bij het selecteren van de assemblagemodus is het, naast het overwegen van de assemblagedichtheid van de PCB en de moeilijkheidsgraad van de bedrading, noodzakelijk om rekening te houden met de typische processtroom van deze assemblagemodus en het niveau van procesapparatuur van de onderneming zelf. Als de onderneming geen goed golflasproces heeft, kan het kiezen van de vijfde montagemethode in de bovenstaande tabel u veel problemen opleveren. Het is ook vermeldenswaard dat als het golfsoldeerproces voor het lasoppervlak is gepland, moet worden vermeden dat het proces ingewikkelder wordt door een paar SMDS's op het lasoppervlak te plaatsen.

(2) Componentindeling

De lay-out van PCB-componenten heeft een zeer belangrijke invloed op de PRODUCTie-efficiëntie en kosten en is een belangrijke index om het PCB-ontwerp van de aansluitbaarheid te meten. Over het algemeen zijn de componenten zo gelijkmatig, regelmatig en netjes mogelijk gerangschikt en in dezelfde richting en polariteitsverdeling gerangschikt. De reguliere opsTelling is handig voor inspectie en bevorderlijk voor het verbeteren van de patch-/plug-in-snelheid, een uniforme verdeling is bevorderlijk voor warmteafvoer en optimalisatie van het lasproces. Aan de andere kant moeten PCB-ontwerpers er, om het proces te vereenvoudigen, zich altijd van bewust zijn dat er aan weerszijden van de PCB slechts één groepslasproces, Naamlijk reflow-lassen en golflassen, kan worden gebruikt. Dit is vooral opmerkelijk vanwege de assemblagedichtheid; het PCB-lasoppervlak moet worden verdeeld met meer patchcomponenten. De ontwerper moet overwegen welk groepslasproces hij moet gebruiken voor de gemonteerde componenten op het lasoppervlak. Bij voorkeur kan een golfsoldeerproces na patch-uitharding worden gebruikt om tegelijkertijd de pinnen van de geperforeerde apparaten op het componentoppervlak te lassen. Golflaspatchcomponenten hebben echter relatief strikte beperkingen, Alleeen 0603 en groter chipweerstand, SOT, SOIC (pinafstand ≥1 mm en hoogte minder dan 2,0 mm) lassen. Voor componenten die op het lasoppervlak zijn verdeeld, moet de richting van de pinnen loodrecht staan ​​op de transmissierichting van de PCB tijdens het golfkamlassen, om ervoor te zorgen dat de lasuiteinden of draden aan beide zijden van de componenten tegelijkertijd worden ondergedompeld in het lassen. De opsTellingsvolgorde en de afstand tussen aangrenzende componenten moeten ook voldoen aan de vereisten van golfkamlassen om het "afschermende effect" te vermijden, zoals weergegeven in FIG. 1. Bij gebruik van golfsolderen moeten SOIC en andere multi-pins componenten in de richting van de tinstroom worden geplaatst op twee (aan elke zijde 1) soldeervoeten, om continu lassen te voorkomen.

Componenten van een vergelijkbaar type moeten in dezelfde richting op de plaat worden geplaatst, waardoor het gemakkelijker wordt om de componenten te monteren, te inspecteren en te lassen. Als u bijvoorbeeld de negatieve aansluitingen van Allee radiale condensatoren naar de rechterkant van de plaat richt, en Allee DIP-inkepingen in dezelfde richting wijst, enz., kan dit de instrumentatie versnellen en het gemakkelijker maken om fouten te vinden. Zoals weergegeven in figuur 2 is het, omdat bord A deze methode toepast, gemakkelijk om de omgekeerde condensator te vinden, terwijl bord B meer tijd nodig heeft om deze te vinden. In feite kan een bedrijf de oriëntatie van Allee printplaatcomponenten die het maakt, standaardiseren. Bij sommige bordindelingen is dit niet noodzakelijkerwijs mogelijk, maar het zou wel wat moeite moeten kosten.

Met welke produceerbaarheidsproblemen moet rekening worden gehouden bij het ontwerpen van PCB's?

Ook moeten vergelijkbare typen componenten zoveel mogelijk samen worden geaard, met Allee componentvoeten in dezelfde richting, zoals weergegeven in Figuur 3.

De auteur is echter inderdaad een behoorlijk aantal PCBS tegengekomen, waarbij de assemblagedichtheid te hoog is en het lasoppervlak van de PCB ook moet worden verdeeld met hoge componenten zoals tantaalcondensator en patch-inductie, evenals SOIC en TSOP met dunne tussenruimtes. In dit geval is het Alleeen mogelijk om dubbelzijdig bedrukte soldeerpastapatches te gebruiken voor terugstroomlassen, en plug-in componenten moeten zoveel mogelijk worden geconcentreerd in de distributie van componenten om zich aan te passen aan handmatig lassen. Een andere mogelijkheid is dat de geperforeerde elementen op het componentvlak zo ver mogelijk in een paar rechte hoofdlijnen moeten worden verdeeld om het selectieve golfsoldeerproces mogelijk te maken, waardoor handmatig lassen kan worden vermeden en de efficiëntie kan worden verbeterd, en de kwaliteit van het lassen kan worden gegarandeerd. Discrete distributie van soldeerverbindingen is een groot taboe bij selectief golfsolderen, waardoor de verwerkingstijd zal toenemen.

Bij het aanpassen van de positie van componenten in het printplaatbestand is het noodzakelijk om aandacht te besteden aan de één-op-één overeenkomst tussen componenten en zeefdruksymbolen. Als de componenten worden verplaatst zonder dat de zeefdruksymbolen overeenkomstig met de componenten worden verplaatst, wordt dit een groot kwaliteitsrisico bij de PRODUCTie, omdat zeefdruksymbolen in de daadwerkelijke PRODUCTie de industriële taal zijn die de PRODUCTie kan sturen.

2.2 De printplaat moet zijn voorzien van klemranden, positioneringsmarkeringen en procespositioneringsgaten die nodig zijn voor automatische PRODUCTie.

Momenteel is elektronische montage een van de industrieën met een zekere mate van automatisering, de automatiseringsapparatuur die bij de PRODUCTie wordt gebruikt, vereist automatische transmissie van PCB's, zodat de transmissierichting van PCB's (meestal voor de lange zijderichting), de bovenste en onderste elk een niet minder dan 3-5 mm brede klemrand hebben, om automatische transmissie te vergemakkelijken, vermijd dichtbij de rand van het bord vanwege de klemming kan niet automatisch worden gemonteerd.

De rol van positioneringsmarkeringen is dat PCB ten minste twee of drie positioneringsmarkeringen moet bieden voor het optische identificatiesysteem om de PCB nauwkeurig te lokaliseren en PCB-bewerkingsfouten te corrigeren voor de assemblageapparatuur die veel wordt gebruikt bij optische positionering. Van de doorgaans gebruikte positioneringsmarkeringen moeten er twee op de diagonaal van de printplaat worden verdeeld. Bij de selectie van positioneringsmarkeringen wordt doorgaans gebruik gemaakt van standaardafbeeldingen, zoals een effen rond kussen. Om identificatie te vergemakkelijken, moet er een leeg gebied rond de markeringen zijn zonder andere circuitkenmerken of markeringen, waarvan de grootte niet kleiner mag zijn dan de diameter van de markeringen (zoals weergegeven in figuur 4), en de afstand tussen de markeringen en de rand van het bord moet meer dan 5 mm zijn.

Bij de vervaardiging van de PCB zelf, maar ook bij het assemblageproces van semi-automatische plug-in-, ICT-testen en andere processen, moet PCB twee tot drie positioneringsgaten in de hoeken aanbrengen.

2.3 Rationeel gebruik van panelen om de PRODUCTie-efficiëntie en flexibiliteit te verbeteren

Bij het assembleren van PCB's met kleine afmetingen of onregelmatige vormen zal dit aan veel beperkingen onderhevig zijn. Daarom wordt over het algemeen aangenomen om meerdere kleine PCB's te assembleren tot PCB's van de juiste grootte, zoals weergegeven in figuur 5. Over het algemeen kan worden overwogen dat PCB's met een enkele zijdegrootte van minder dan 150 mm de splitsingsmethode gebruiken. Met twee, drie, vier, enz. kan de grootte van een grote PCB worden gesplitst in het juiste verwerkingsbereik. Over het algemeen is een PCB met een breedte van 150 mm ~ 250 mm en een lengte van 250 mm ~ 350 mm de meest geschikte maat voor automatische assemblage.

Een andere manier van het bord is om de PCB met SMD aan beide zijden van een positieve en negatieve spelling in een groot bord te rangschikken, zo'n bord is algemeen bekend als Yin en Yang, meestal met het oog op het besparen van de kosten van het schermbord, dat wil zeggen dat via zo'n bord oorspronkelijk twee zijden van het schermbord nodig zijn, nu hoef je Alleeen maar een schermbord te openen. Wanneer de technici het lopende programma van de SMT-machine voorbereiden, is de PCB-programmeringsefficiëntie van Yin en Yang bovendien ook hoger.

Wanneer het bord is verdeeld, kan de verbinding tussen de subborden worden gemaakt van dubbelzijdige V-vormige groeven, lange sleufgaten en ronde gaten, enz., maar het ontwerp moet voor zover mogelijk worden overwogen om de scheidingslijn in een rechte lijn te maken, om het bord te vergemakkelijken, maar houd er ook rekening mee dat de scheidingszijde niet te dicht bij de PCB-lijn kan zijn, zodat de PCB gemakkelijk te beschadigen is wanneer het bord wordt gebruikt.

Er is ook een zeer zuinig bord en verwijst niet naar de printplaat, maar naar de mesh van het grafische rasterbord. Met de toepassing van een automatische soldeerpasta-drukpers heeft de huidige, meer geavanceerde drukpers (zoals DEK265) de grootte van 790 x 790 mm staalgaas mogelijk gemaakt, een meerzijdig PCB-maaspatroon opgezet, een stuk staalgaas kunnen bereiken voor het afdrukken van meerdere PRODUCTen, is een zeer kostenbesparende praktijk, vooral geschikt voor de PRODUCTkenmerken van kleine batches en verschillende fabrikanten.

2.4 Overwegingen bij het ontwerp van de testbaarheid

Het testbaarheidsontwerp van SMT is voorNaamlijk bedoeld voor de huidige ICT-apparatuursituatie. Bij SMB-ontwerpen voor circuit- en opbouw-PCB's wordt rekening gehouden met testproblemen voor de PRODUCTie na de PRODUCTie. Om de testbaarheid van het ontwerp te verbeteren, moeten twee eisen op het gebied van procesontwerp en elektrisch ontwerp in overweging worden genomen.

2.4.1 Eisen aan procesontwerp

De nauwkeurigheid van de positionering, de fabricageprocedure van het substraat, de substraatgrootte en het sondetype zijn Alleemaal factoren die de betrouwbaarheid van de sonde beïnvloeden.

(1) positioneringsgat. De fout bij het positioneren van gaten op het substraat moet binnen ± 0,05 mm liggen. Plaats minimaal twee positioneringsgaten zo ver mogelijk uit elkaar. Het gebruik van niet-metalen positioneringsgaten om de dikte van de soldeercoating te verminderen, kan niet aan de tolerantievereisten voldoen. Als het substraat als geheel wordt vervaardigd en vervolgens afzonderlijk wordt getest, moeten de positioneringsgaten zich op het moederbord en op elk afzonderlijk substraat bevinden.

(2) De diameter van het testpunt is niet minder dan 0,4 mm en de afstand tussen aangrenzende testpunten is meer dan 2,54 mm en niet minder dan 1,27 mm.

(3) Componenten waarvan de hoogte hoger is dan *mm mogen niet op het testoppervlak worden geplaatst, omdat dit een slecht contact tussen de sonde van de online testopsTelling en het testpunt zal veroorzaken.

(4) Plaats het testpunt op 1,0 mm afstand van het onderdeel om impactschade tussen de sonde en het onderdeel te voorkomen. Er mogen zich geen componenten of testpunten binnen 3,2 mm van de ring van het positioneringsgat bevinden.

(5) Het testpunt mag niet binnen 5 mm van de PCB-rand worden geplaatst, die wordt gebruikt om de klembevestiging te garanderen. Dezelfde procesvoorsprong is doorgaans vereist bij PRODUCTieapparatuur voor transportbanden en SMT-apparatuur.

(6) Allee detectiepunten moeten van vertind of metaalgeleidend materiaal zijn met een zachte textuur, gemakkelijke penetratie en niet-oxidatie moeten worden geselecteerd om betrouwbaar contact te garanderen en de levensduur van de sonde te verlengen.

(7) het testpunt mag niet worden bedekt door soldeerweerstand of tekstinkt, anders wordt het contactoppervlak van het testpunt verkleind en wordt de betrouwbaarheid van de test verminderd.

2.4.2 Eisen aan elektrisch ontwerp

(1) Het SMC/SMD-testpunt van het componentoppervlak moet zo ver mogelijk door het gat naar het lasoppervlak worden geleid en de gatdiameter moet groter zijn dan 1 mm. Op deze manier kunnen enkelzijdige naaldbedden worden gebruikt voor online testen, waardoor de kosten van online testen worden verlaagd.

(2) Elk elektrisch knooppunt moet een testpunt hebben, en elk IC moet een testpunt voor POWER en GROUND hebben, en zo dicht mogelijk bij dit onderdeel, binnen een bereik van 2,54 mm van het IC.

(3) De breedte van het testpunt kan worden vergroot tot 40 mil breed als het op de circuitroute is ingesTeld.

(4) Verdeel de testpunten gelijkmatig op de printplaat. Als de sonde zich in een bepaald gebied concentreert, zal de hogere druk de te testen plaat of het naaldbed vervormen, waardoor verder wordt voorkomen dat een deel van de sonde het testpunt bereikt.

(5) De voedingslijn op de printplaat moet in regio's worden verdeeld om het testbreekpunt zo in te sTellen dat wanneer de stroomontkoppelingscondensator of andere componenten op de printplaat kortsluiting naar de voeding lijken, het foutpunt sneller en nauwkeuriger kan worden gevonden. Bij het ontwerpen van breekpunten moet rekening worden gehouden met het vermogen om het testbreekpunt te hervatten.

Figuur 6 toont een voorbeeld van een testpuntontwerp. Het testkussentje wordt door de verlengdraad dichtbij de draad van het onderdeel geplaatst, of het testknooppunt wordt gebruikt door het geperforeerde kussentje. Het is ten strengste verboden om het testknooppunt op de soldeerverbinding van het onderdeel te selecteren. Deze test kan ervoor zorgen dat de virtuele lasverbinding onder druk van de sonde naar de ideale positie wordt geëxtrudeerd, zodat de virtuele lasfout wordt bedekt en het zogenaamde "foutmaskerende effect" optreedt. De sonde kan rechtstreeks inwerken op het eindpunt of de pin van de component als gevolg van de voorspanning van de sonde veroorzaakt door de positioneringsfout, wat schade aan de component kan veroorzaken.

Met welke produceerbaarheidsproblemen moet rekening worden gehouden bij het ontwerpen van PCB's?

3. Slotopmerkingen over PCB-ontwerp

Het bovenstaande zijn enkele van de belangrijkste principes waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van PCB's. In het PRODUCTieontwerp van PCB's gericht op elektronische assemblage, zijn er nogal wat details, zoals de redelijke opsTelling van de bijpasVersturene ruimte met de structurele onderdelen, redelijke verdeling van zeefdrukafbeeldingen en tekst, juiste verdeling van de locatie van zware of grote verwarmingsapparaten. In de ontwerpfase van PCB is het noodzakelijk om het testpunt en de testruimte in de juiste positie op te sTellen en rekening te houden met de interferentie tussen de matrijs en de nabijgelegen gedistribueerde componenten wanneer de koppelingen worden geïnstAlleeerd door het trek- en persklinkproces. Een PCB-ontwerper overweegt niet Alleeen hoe hij goede elektrische prestaties en een mooie lay-out kan verkrijgen, maar ook een even belangrijk punt, Naamlijk de maakbaarheid van het PCB-ontwerp, om hoge kwaliteit, hoog rendement en lage kosten te bereiken.