Essentiële ontwerpelementen voor betrouwbare PCB-productie

Als een onmisbaar onderdeel van elektronische producten, spelen printplaten (PCB's) een cruciale rol in het implementeren van functionaliteit van elektronische producten, wat leidt tot de uitstekende belangrijkheid van PCB-ontwerp, omdat PCB-ontwerpprestaties direct de functie en kosten van elektronische producten bepalen. Uitstekend PCB-ontwerp kan elektronische producten ver van veel problemen houden, zodat producten soepel geproduceerd kunnen worden en in staat zijn om alle eisen van praktische toepassing te voldoen.

Onder alle elementen die bijdragen aan PCB-ontwerp, is Design for Manufacture (DFM) ongetwijfeld een essentieel element, omdat het PCB-ontwerp en PCB-fabricatie koppelt, zodat problemen vroegtijdig blootgelegd en op tijd opgelost worden tijdens de hele levenscyclus van elektronische producten. Het is een mythe dat de complexiteit van PCB-ontwerp zal toenemen naarmate de fabricagebaarheid van elektronische producten tijdens PCB-ontwerpfase in overweging genomen wordt. Wat de levenscyclus van elektronisch productontwerp betreft, kan DFM niet alleen elektronische producten soepel betrekken in automatische fabricage met arbeidskosten bespaard tijdens fabricageproces, maar kan ook effectief de productietijd verkorten om tijdige voltooiing van finale elektronische producten te garanderen.

PCB-fabricagebaarheid

Design for Manufacturing is een sleutelelement dat leidt tot hoge-efficiënte fabricage, hoge kwaliteit en lage kosten, nu fabricagebaarheid en PCB-ontwerp gecombineerd zijn. PCB-fabricagebaarheidsstudie heeft een wijd bereik dat in het algemeen geclassificeerd kan worden in PCB-fabricage en PCB-assemblage.

PCB-fabricage

Wat PCB-fabricage betreft, moeten de volgende aspecten in overweging genomen worden: PCB-grootte, PCB-vorm, technische rail en fiducial mark. Wanneer die aspecten niet volledig overwogen worden tijdens PCB-ontwerpfase, kunnen gefabriceerde PCB-borden mogelijk niet geaccepteerd worden door automatische chipmonteur tenzij extra verwerkingsmaatregelen worden genomen. Het is nog erger dat sommige borden niet in staat zijn om betrokken te raken bij automatische fabricage met handmatige soldering als steun. Als resultaat, zal fabricageperiode verlengd worden en arbeidskosten stijgen.

a. PCB-grootte

Elke chipmonteur heeft zijn eigen vereiste PCB-grootte die verschilt van elkaar in overeenstemming met parameters van elke monteur. Bijvoorbeeld: de maximum PCB-grootte geaccepteerd door chipmonteur bij PCBCart is 500 mm × 450 mm, terwijl de minimum PCB-grootte 30 mm × 30 mm is. Het betekent niet dat we niet om kunnen gaan met PCB-bordassemblage kleiner dan 30 mm × 30 mm en wanneer kleinere grootte vereist is, kunnen panelen worden gebruikt. Chipmonteurs accepteren nooit PCB-borden die te groot of te klein zijn in grootte wanneer alleen handmatige montage kan worden gebruikt met stijgende arbeidskosten en productieperiode onbeheersbaar. Tijdens PCB-ontwerpfase moet PCB-grootte-eis gesteld door automatische montagefabricage volledig overwogen worden en moet binnen een geldig bereik gecontroleerd worden.

Onderstaande afbeelding toont een PCB-paneelontwerpbestand voltooid door EDA-software. Als een 5×2 paneel, is elk vierkante eenheid een enkel bord met grootte 50 mm × 20 mm. Verbinding tussen elke enkel eenheid wordt bereikt door V-cut/V-scoring techniek. In deze afbeelding toont het gehele vierkant de eindgrootte van paneel die 100 mm × 100 mm is. Op basis van de paneelgrootte-eis hierboven genoemd, kan geconcludeerd worden dat de paneelgrootte in het acceptabele bereik valt.

Let op: als u geïnteresseerd bent in het bestellen van PCB's in paneeltype, raadpleeg dan deze gids om PCB-paneelprijzen te krijgen.

b. PCB-vorm

Naast PCB-grootte, leggen alle chipmonteurs eisen op wat betreft PCB-vorm. Gewone PCB-vorm moet een rechthoek zijn wiens verhouding tussen lengte en breedte 4:3 of 5:4 zijn, wat optimaal is. Wanneer een PCB een onregelmatige vorm heeft, moeten extra maatregelen worden genomen vóór SMT-assemblage, wat leidt tot kostenstijging. Om dat te voorkomen, moeten PCB's tijdens PCB-ontwerpfase ontworpen worden in gewone vorm, zodat SMT-eis vervuld kan worden. Toch is dit in praktische situaties moeilijk te bereiken. Wanneer sommige elektronische producten onregelmatig in vorm moeten zijn, moeten stempelinggaten plus brug gebruikt worden om de vorm van de finale PCB een gewone vorm te geven. Na assemblage kan het extra deel van de PCB worden verwijderd, wat zowel de eis van automatische montage als ruimte voldoet.

Onderstaande afbeelding toont een onregelmatige-vorm PCB met verwerkingsrand toegevoegd via EDA-software. De hele bordgrootte is 80 mm × 52 mm, terwijl het vierkante gebied de grootte van de praktische PCB is. De grootte van het rechterbovenhoekgebied is 40 mm × 20 mm, wat de verwerkingsrand is als gevolg van stempelinggaten plus brug.

c. Technische rail

Om aan eisen van automatische fabricage te voldoen, moet technische rail op PCB's worden geplaatst om PCB's te fixeren.

Tijdens PCB-ontwerpfase moet een 5 mm brede technische rail van tevoren worden gelaten waar geen componenten en sporen achterblijven. Het is gebruikelijk om technische rail aan de kortere zijde van een PCB te plaatsen, maar de kortere zijde kan worden geselecteerd wanneer verhouding tussen lengte en breedte boven 80% ligt. Technische rail wordt na assemblage verwijderd als een hulpproductie-rol.

d. Fiducial mark

Voor PCB's met gemonteerde componenten, moeten fiducial marks worden toegevoegd als gemeenschappelijke referentiepunten die ervoor zorgen dat elke assemblage-apparatuur componentposities nauwkeurig kan bepalen. Daarom zijn fiducial marks benchmarks van SMT-fabricatie, noodzakelijk voor automatische fabricatie.

Componenten vragen om 2 fiducial marks, terwijl PCB's om 3 fiducial marks vragen, die aan de PCB-bordrand moeten worden geplaatst en alle SMT-componenten moeten bedekken. Centrumafstand tussen fiducial mark en bordrand moet ten minste 5 mm zijn. Voor PCB met dubbele zijdes met SMT-componenten, moeten fiducial marks aan beide zijden beschikbaar zijn. Als componenten te dicht zijn geplaatst om fiducial marks op het bord te plaatsen, kunnen ze op technische rail worden geplaatst.

PCB-assemblage

PCB-assemblage, kort PCBA, is eigenlijk het proces van solderen van componenten op kaale PCB-borden. Om aan de eis van automatische fabricage te voldoen, stelt PCB-assemblage enkele eisen op componentverpakking en componentlayout.

a. Componentverpakking

Tijdens PCBA-ontwerpproces, als componentverpakking niet voldoet aan geschikte standaarden met afstand tussen componenten te dicht bij elkaar, zal automatische montage niet uitgevoerd worden.

Om optimale verpakking voor componenten te verkrijgen, moet professionele EDA-ontwerpsoftware worden gebruikt om compatibel te zijn met internationale componentverpakkingstandaarden. In PCB-ontwerpproces, mag vogelvluchtgebied nooit overlappen met ander gebied en automatische IC-monteurs zullen in staat zijn om componenten nauwkeurig te herkennen en surface mounting uit te voeren.

b. Componentlayout

Componentlayout is een belangrijke taak in PCB-ontwerp omdat de prestaties ervan direct geassocieerd zijn met hoe PCB's eruit zullen zien en complexiteitsniveau van fabricageproces.

Tijdens componentlayout-proces, moeten assemblagesiden voor SMD-componenten en THD-componenten worden bepaald. Hier, laten we de voorzijde van PCB instellen als component A-zijde, terwijl de achterzijde als component B-zijde. Componentlayout moet assemblagevorm in overweging nemen, inclusief enkelvoudige enkelverpakking-assemblage, dubbele-laag enkelverpakking-assemblage, enkelvoudige gemengde-verpakking-assemblage, zijde A gemengde-verpakking en zijde B enkelverpakking-assemblage en zijde A THD en zijde B SMD-assemblage. Verschillende assemblage vragen om verschillende fabricageprocessen en technieken. Daarom, wat componentlayout betreft, moet optimale componentlayout worden geselecteerd om fabricage simpel en gemakkelijk te maken, de fabricage-efficiëntie van het gehele proces te verbeteren.

Daarnaast moeten componentlayout-orientatie, afstand tussen componenten, warmteafvoering en componenthoogte in overweging genomen worden.

Over het algemeen moet componentoriëntatie consistent blijven. Componentlayout voldoet aan het principe van de kortste routing-afstand, gebaseerd waarop polariteitsoriëntatie consistent moet zijn voor componenten met polariteitsmarkeringen en componenten zonder polariteitsmarkeringen moeten netjes op X- of Y-as worden gerangschikt. Componenthoogte moet maximaal 4 mm zijn, terwijl component- en PCB-transmissierichting 90° moet behouden.

Om component-soldersnelheid te verbeteren en later controlleren gemakkelijk te maken, moet afstand tussen componenten consistent zijn. Componenten moeten dicht bij elkaar binnen hetzelfde netwerk, terwijl veilige afstand moet worden gelaten tussen verschillende netwerken volgens spanningsval. Silkscreen en pad mogen nooit overlappen, anders worden componenten niet gemonteerd.

Thermische-afvoeringkwesties moeten worden overwogen vanwege PCB-praktische bedrijfstemperatuur en elektrische componenten thermische eigenschappen. Componentlayout moet zich richten op warmteafvoering, terwijl ventilator of koellichaam moet worden gebruikt wanneer nodig. Geschikte koellichamen moeten worden geselecteerd voor vermogenscomponenten en thermisch-gevoelige componenten moeten ver van die warmte produceren worden geplaatst. Hoge componenten moeten achter lage componenten worden geplaatst.

Er zijn nog meer details die gefocust moeten worden betreffende PCB DFM en ervaring moet in de praktijk worden opgebouwd. Bijvoorbeeld: high-speed signaal PCB-ontwerp vraagt om speciale eis voor impedantie, wat besproken moet worden met bordfabrikant vóór echte fabricage, om impedantie en laag-op-informatie te bepalen. Voor fabricagevoorbereiding op sommige PCB-borden met kleine grootte en dichte routing, moeten fabricagecapaciteiten op minimum spordikte en via-diameter besproken worden met PCB-fabrikant om soepel fabricage van die PCB's te garanderen.

Krijg toegang tot GRATIS DFM/DFA-check van PCBCart

Wij zijn ons volledig bewust van de betekenis van tijd en kosten voor klanten. DFM/DFA-check vóór echte fabricage is in staat om te bepalen of fabricage soepel geïmplementeerd kan worden op basis van uw ontwerpbestand. Bovendien is deze service geleverd door PCBCart volledig GRATIS, ondanks dat DFM/DFA-check-service onschatbaar is, aangezien het systeem wat we benutten Valor DFM Check is, een type automatisch systeem dat nauwkeurige fabricagebaarheidscheck uitvoert met hoge snelheid. Neem contact met ons op voor meer informatie over onze GRATIS DFM/DFA-check. Het is de moeite zeker waard!

Net een nieuw PCB-ontwerp voltooid en op zoek naar PCB-fabriek? Controleer hoeveel u kunt besparen bij gebruik van onze custom PCB-fabricageservice.

Nuttige bronnen

• PCBCart produceert PCB's in elke onregelmatige vorm – GEEN extra kosten
• PCBCart heeft geavanceerde PCB-assemblageservice – Meerdere toegevoegde waarde opties
• Componenten Inkoopservice van PCBCart – GEEN namakende elektronische componenten
• Bestandsvereisten voor efficiënte en soepel PCB-fabricage