Veelvoorkomende PCB-ontwerp-uitdagingen en hoe ze te vermijden

De meest basale vorm van ontwerp voor fabricatie zoals het van toepassing is op PCB's, is het gebruik van ontwerpregels en ontwerp-rule-checking in PCB-ontwerpsoftware. Ontwerp-rule-checking (DRC) is het proces van het bekijken van een ontwerp om te zien of het voldoet aan de fabricagemogelijkheden van een PCB-fabrikant. Typisch zal de ontwerper de hoogste toleranties die een PCB-fabrikant ondersteunt van de fabrikant krijgen, deze toleranties in hun ontwerpprogramma laden en vervolgens een ontwerp-rule-test uitvoeren op hun voorgenomen ontwerp. Ontwerp-rule-checks zijn doorgaans geïntegreerd in PCB-ontwerpsoftware en worden niet typisch beschouwd als add-on service. Meer geavanceerde design for manufacture analyse-software is ook beschikbaar om te zoeken naar meer complexe en minder duidelijke ontwerpfouten. Typisch wordt DFM-software-checking aangeboden door PCB-fabrikanten aan klanten als een extra service. De reden voor deze onderscheiding is vanwege de extra kosten van high-end DFM-software en de additionele training die vereist is voor het gebruik ervan.

1. Uitgehongerde thermals (Starved thermals)

Uitgehongerde thermals treden op wanneer de thermische relief-sporen die met een pad verbonden zijn, niet correct verbonden zijn met het bijbehorende kopervlak. Vaak zal de afstand tussen doorvoeringen een basale ontwerp-rule-check halen, maar de aangehechte thermische relief-sporen zullen onderbroken zijn en de betrokken doorvoeringen zullen onpassend geïsoleerd zijn van hun toegewezen koper-uitvloeiingen. Dit probleem wordt het meest gezien wanneer meerdere doorvoeringen in de buurt van elkaar geplaatst worden.

2. Zuurvallen (Acid traps)

Wanneer twee sporen samengevoegd worden op een zeer scherpe hoek, is het mogelijk dat de etsoplossing die gebruikt wordt om koper van het blanche bord te verwijderen, "vastzit" op deze verbindingen. Deze val wordt algemeen aangeduid als zuurval. Zuurvallen kunnen ertoe leiden dat sporen loskomen van hun toegewezen netten en deze sporen open-geschakeld laten. Het probleem van zuurvallen is in de afgelopen jaren verminderd door fabrikanten die overschakelden naar het gebruik van foto-geactiveerde etsoplossingen. Dus, hoewel het nog steeds een goed idee is om ervoor te zorgen dat uw sporen niet op scherpe hoeken treffen, is het probleem minder een zorg dan het in het verleden was.

3. Silvers (Silvers)

Als heel kleine delen van een koper-uitvloeiing alleen verbonden zijn met grotere delen van dezelfde koper-uitvloeiing door een smal spoor, is het mogelijk dat ze tijdens fabricatie afbreken, "drijven" naar andere delen van het bord en onbedoelde kortsluitingen veroorzaken. De problemen gepresenteerd door silvers zijn in de afgelopen jaren verminderd door fabrikanten die overschakelden naar het gebruik van foto-geactiveerde etsoplossingen. Dus hoewel silvers nog steeds in ontwerpen vermeden moeten worden, zijn ze niet zo predominant een probleem als in het verleden.

4. Onvoldoende anulare ring (Insufficient annular ring)

Doorvoeringen worden gemaakt door te boren door pads aan weerskanten van een bord en de wanden van deze gaten te beplaten om de twee kanten van het bord te verbinden. Als de pad-grootte die in het ontwerp wordt aangegeven, te klein is, kan de doorvoering falen door het boorgat te groot een deel van de pads in beslag te nemen. Minimale anulare ring-grootte is doorgaans onderdeel van het DRC-proces. Dit probleem wordt hier genoemd vanwege de niet ongebruikelijke voorval van gemiste boorgaten in prototypeborden.

5. Via in Pads

Soms kan het handig zijn om via te ontwerpen om binnen een PCB-pad te positioneren. Echter, via in pads kan problemen veroorzaken wanneer de tijd komt voor het bord om geassembleerd te worden. Via zal solder van het pad wegtrekken en ervoor zorgen dat het component dat met het pad geassocieerd is, onjuist gemonteerd wordt.

De onderstaande afbeelding toont het verschil tussen via-in-pad PCB en normale PCB.

6. Koper te dicht bij bordrand

Normaal geconstateerd tijdens ontwerp-rule-checks, het plaatsen van koperlagen te dicht bij de rand van een bord kan ertoe leiden dat die lagen samen kortsluiten wanneer het bord op maat gesneden wordt tijdens het fabricageproces. Hoewel dit soort fout moet worden opgevangen met DRC-functies die typisch beschikbaar zijn in PCB-ontwerpsoftware, zal een PCB-fabrikant die een DFM-check doet, dit probleem ook opvangen.

7. Ontbrekend soldeermasker tussen pads

In erg dichtbijgeplaatste, kleine pin-pitch apparaten, is het redelijk gebruikelijk dat er geen soldeermasker tussen pinnen is vanwege standaard ontwerpinstellingen. De weglating van gezegd soldeermasker kan leiden tot soldeerbruggen die gemakkelijker vormen wanneer de fijn pin-pitch component aan de PCB tijdens assemblage bevestigd wordt.

Wij bieden al jaren professionele PCB-assemblageservices aan, we zijn in staat om te voorkomen dat er soldeermasker tussen pads ontbreekt. De onderstaande afbeelding toont onze hoge-precieze soldeermasker tussen 0,4 pitch QFN-pads.

8. Tombstoning

Wanneer kleine passieve surface-mount componenten aan een PCB-assemblage gesoldeerd worden met een reflow-proces, is het gebruikelijk dat ze aan één kant optillen en "tombstone". Tombstoning kan PCB-opbrengsten sterk beïnvloeden en snel de productiekosten in de hoogte drijven. De bron van tombstoning kan onjuiste landing-patronen en ongebalanceerde thermische relief tot de pads van het apparaat zijn. Tombstoning kan effectief gemitigeerd worden door het gebruik van DFM-checks.

Onderstaande afbeelding is een tombstoning-voorbeeld en zijn schema.

Heb je PCB-ontwerpbestand in handen? PCBCart kan zorgen voor uw PCB-fabricatie!

PCBCart produceert al meer dan tien jaar aangepaste PCB's. We hebben rijke ervaring met het omgaan met elke soort PCB-productie-eis. Of u zoekt naar kaale borden of afgeronde producten met componenten gemonteerd, we kunnen helpen. Klik op de volgende knoppen om een snelle PCB-prijs te krijgen!

Nuttige bronnen:

• PCB-ontwerpbestandsvereisten voor snelle PCB-assemblage offerte en productie
• PCBCart biedt Full Feature PCB Fabrication Service
• Behalve PCB-fabricatie, biedt PCBCart ook Advanced Turnkey PCB Assembly Service
• Soldeermasker en ontwerptips
• Relatie tussen kopergewicht, spoorbereedte en stroomdraagcapaciteit