Quali problemi di producibilità dovrebbero essere considerati nella progettazione PCB

1. Prefazione Tuttoa progettazione PCB

Con la crescente concorrenza sul mercato dei prodotti di comunicazione e di elettronica, il ciclo di vita dei prodotti si sta accorciando. L'aggiorNomento dei prodotti originali e la velocità di rilascio di nuovi prodotti svolgono un ruolo sempre più critico nella sopravvivenza e nello sviluppo dell'impresa. Nel settore manifatturiero, come ottenere nuovi prodotti con maggiore producibilità e qualità di fabbricazione con tempi di lead-in inferiori nella produzione è diventata sempre più la competitività perseguita dTuttoe persone lungimiranti.

Nella produzione di prodotti elettronici, con la miniaturizzazione e la complessità dei prodotti, la densità di assemblaggio dei circuiti stampati sta diventando sempre più elevata. Di conseguenza, la nuova generazione di processi di assemblaggio SMT ampiamente utilizzati richiede ai progettisti di considerare la producibilità fin dTutto’inizio. Una volta che la scarsa producibilità è causata da una scarsa considerazione nella progettazione, è necessario modificare il progetto, il che inevitabilmente prolungherà il tempo di introduzione del prodotto e aumenterà il costo di introduzione. Anche se il layout del PCB viene leggermente modificato, il costo di rifacimento della scheda stampata e della scheda serigrafica con pasta saldante SMT arriva fino a migliaia o addirittura decine di migliaia di yuan, e il circuito analogico deve anche essere ri-debug. Il ritardo dei tempi di importazione può far sì che l'impresa perda un'opportunità sul mercato e si trovi in ​​una posizione strategicamente molto svantaggiosa. Tuttavia, se il prodotto viene fabbricato senza modifiche, presenterà inevitabilmente difetti di fabbricazione o aumenterà i costi di produzione, che saranno più costosi. Pertanto, quando le imprese progettano nuovi prodotti, quanto prima viene considerata la producibilità del progetto, tanto più è favorevole Tutto'effettiva introduzione di nuovi prodotti.

2. Contenuti da considerare nella progettazione del PCB

La producibilità della progettazione PCB è divisa in due categorie, una è la tecnologia di elaborazione per la produzione di circuiti stampati; Il secondo si riferisce al circuito e Tuttoa struttura dei componenti e dei circuiti stampati del processo di montaggio. Per quanto riguarda la tecnologia di lavorazione per la produzione di circuiti stampati, i produttori generali di PCB, grazie Tutto'influenza della loro capacità produttiva, forniranno ai progettisti requisiti molto dettagliati, il che è relativamente buono nella pratica. Ma secondo la comprensione dell'autore, ciò che in pratica non ha ricevuto abbastanza attenzione, è il secondo tipo, vale a dire la progettazione della producibilità per l'assemblaggio elettronico. L'obiettivo di questo articolo è anche quello di descrivere i problemi di producibilità che i progettisti devono considerare nella fase di progettazione del PCB.

La progettazione della producibilità per l'assemblaggio elettronico richiede che i progettisti di PCB considerino quanto segue Tutto'inizio della progettazione del PCB:

2.1 Selezione appropriata della modalità di assemblaggio e della disposizione dei componenti nella progettazione del PCB

La scelta della modalità di assemblaggio e della disposizione dei componenti è un aspetto molto importante della producibilità del PCB, che ha un grande impatto sull'efficienza dell'assemblaggio, sui costi e sulla qualità del prodotto. In effetti, l'autore è entrato in contatto con parecchi PCB, e c'è ancora una mancanza di considerazione in alcuni principi basilari.

(1) Selezionare il metodo di assemblaggio appropriato

Generalmente, in base Tuttoe diverse densità di assemblaggio del PCB, si consigliano i seguenti metodi di assemblaggio:

Come ingegnere progettista di circuiti, dovrei avere una corretta comprensione del processo di assemblaggio del PCB, in modo da poter evitare di commettere alcuni errori in linea di principio. Quando si seleziona la modalità di assemblaggio, oltre a considerare la densità di assemblaggio del PCB e la difficoltà di cablaggio, è necessario considerare il flusso di processo tipico di questa modalità di assemblaggio e il livello delle apparecchiature di processo dell'impresa stessa. Se l'azienda non dispone di un buon processo di saldatura a onda, scegliere il quinto metodo di assemblaggio nella tabella sopra potrebbe causare molti problemi. Vale anche la pena notare che se si Prevede il processo di saldatura ad onda per la superficie di saldatura, si dovrebbe evitare di complicare il processo posizionando alcuni SMDS sulla superficie di saldatura.

(2) Disposizione dei componenti

La disposizione dei componenti del PCB ha un impatto molto importante sull'efficienza e sui costi di produzione ed è un indice importante per misurare la progettazione del PCB della collegabilità. In generale, i componenti sono disposti nel modo più uniforme, regolare e ordinato possibile e disposti nella stessa direzione e distribuzione di polarità. La disposizione regolare è comoda per l'ispezione e favorisce il miglioramento della velocità di patch/plug-in, la distribuzione uniforme favorisce la dissipazione del calore e l'ottimizzazione del processo di saldatura. D'altra parte, per semplificare il processo, i progettisti di PCB dovrebbero sempre essere consapevoli che è possibile utilizzare un solo processo di saldatura di gruppo, ovvero saldatura a rifusione e saldatura ad onda, su entrambi i lati del PCB. Ciò è particolarmente degno di nota nella densità dell'assemblaggio, la superficie di saldatura del PCB deve essere distribuita con più componenti patch. Il progettista dovrebbe considerare quale processo di saldatura di gruppo utilizzare per i componenti montati sulla superficie di saldatura. Preferibilmente è possibile utilizzare un processo di saldatura ad onda dopo il patch curing per saldare contemporaneamente i pin dei dispositivi perforati sulla superficie del componente. Tuttavia, i componenti delle toppe per saldatura a onda hanno vincoli relativamente rigidi, solo resistenza ai trucioli di dimensioni 0603 e superiori, saldatura SOT, SOIC (spaziatura dei perni ≥ 1 mm e altezza inferiore a 2,0 mm). Per i componenti distribuiti sulla superficie di saldatura, la direzione dei perni deve essere perpendicolare Tuttoa direzione di trasmissione del PCB durante la saldatura a cresta d'onda, in modo da garantire che le estremità o i conduttori di saldatura su entrambi i lati dei componenti siano immersi nella saldatura contemporaneamente. L'ordine di disposizione e la spaziatura tra i componenti adiacenti dovrebbero anche soddisfare i requisiti della saldatura a cresta d'onda per evitare l'"effetto schermante", come mostrato in FIG. 1. Quando si utilizzano SOIC per saldatura a onda e altri componenti multi-pin, è necessario impostare nella direzione del flusso di stagno su due piedini di saldatura (1 per lato), per evitare la saldatura continua.

Componenti di tipo simile dovrebbero essere disposti nella stessa direzione sulla scheda, facilitando il montaggio, l'ispezione e la saldatura dei componenti. Ad esempio, avere i terminali negativi di tutti i condensatori radiali rivolti verso il lato destro della piastra, avere tutte le tacche DIP rivolte nella stessa direzione, ecc., può velocizzare la strumentazione e facilitare la ricerca degli errori. Come mostrato in Figura 2, poiché la scheda A adotta questo metodo, è facile trovare il condensatore inverso, mentre la scheda B impiega più tempo per trovarlo. Infatti, un'azienda può standardizzare l'orientamento di tutti i componenti del circuito stampato che produce. Alcuni layout della scheda potrebbero non necessariamente consentirlo, ma dovrebbe essere uno sforzo.

Quali problemi di producibilità dovrebbero essere considerati nella progettazione del PCB

Inoltre, tipi di componenti simili dovrebbero essere messi a terra il più possibile insieme, con tutti i piedini dei componenti nella stessa direzione, come mostrato nella Figura 3.

Tuttavia, l'autore ha effettivamente riscontrato un certo numero di PCB, in cui la densità di assemblaggio è troppo elevata e anche la superficie di saldatura del PCB deve essere distribuita con componenti elevati come condensatori al tantalio e induttanza di patch, nonché SOIC e TSOP a spaziatura sottile. In questo caso, è possibile utilizzare solo patch di pasta saldante stampata su entrambi i lati per la saldatura in controflusso e i componenti plug-in dovrebbero essere concentrati il ​​più possibile nella distribuzione dei componenti per adattarsi Tuttoa saldatura manuale. Un'altra possibilità è che gli elementi perforati sulla faccia del componente siano distribuiti il ​​più possibile in poche linee rette principali per accogliere il processo di saldatura ad onda selettiva, che può evitare la saldatura manuale e migliorare l'efficienza e garantire la qualità della saldatura. La distribuzione discreta dei giunti di saldatura è uno dei principali tabù nella saldatura ad onda selettiva, poiché moltiplicherà i tempi di lavorazione.

Quando si regola la posizione dei componenti nel file dello stampato, è necessario prestare attenzione Tuttoa corrispondenza biunivoca tra componenti e simboli serigrafici. Se i componenti vengono spostati senza spostare corrispondentemente i simboli serigrafici accanto ai componenti, ciò costituirà un grave rischio per la qualità nella produzione, poiché nella produzione effettiva, i simboli serigrafici sono il linguaggio industriale che può guidare la produzione.

2.2 Il PCB deve essere dotato di bordi di bloccaggio, contrassegni di posizioNomento e fori di posizioNomento del processo necessari per la produzione automatica.

Attualmente, il montaggio elettronico è uno dei settori con un certo grado di automazione, le apparecchiature di automazione utilizzate nella produzione richiedono la trasmissione automatica del PCB, in modo che la direzione di trasmissione del PCB (generalmente per la direzione del lato lungo), la parte superiore e quella inferiore abbiano ciascuna un bordo di bloccaggio largo non meno di 3-5 mm, per facilitare la trasmissione automatica, evitare vicino al bordo della scheda a causa del bloccaggio non è possibile il montaggio automatico.

Il ruolo dei marcatori di posizioNomento è che il PCB deve fornire almeno due o tre marcatori di posizioNomento affinché il sistema di identificazione ottica possa localizzare accuratamente il PCB e correggere gli errori di lavorazione del PCB per l'attrezzatura di assemblaggio ampiamente utilizzata nel posizioNomento ottico. Dei marker di posizioNomento comunemente utilizzati, due devono essere distribuiti sulla diagonale del PCB. La selezione dei segni di posizioNomento utilizza generalmente la grafica standard come un pad rotondo solido. Per facilitare l'identificazione, attorno ai segni dovrebbe esserci un'area vuota senza altri elementi o segni del circuito, la cui dimensione non dovrebbe essere inferiore al diametro dei segni (come mostrato nella Figura 4) e la distanza tra i segni e il bordo della scheda dovrebbe essere superiore a 5 mm.

Nella produzione del PCB stesso, così come nel processo di assemblaggio di plug-in semiautomatici, test ICT e altri processi, il PCB deve fornire da due a tre fori di posizioNomento negli angoli.

2.3 Utilizzo razionale dei pannelli per migliorare l'efficienza e la flessibilità produttiva

Quando si assemblano PCB di piccole dimensioni o forme irregolari, sarà soggetto a molte restrizioni, quindi generalmente si adotta l'assemblaggio di diversi piccoli PCB in PCB di dimensioni adeguate, come mostrato nella Figura 5. In generale, si può considerare che i PCB con una dimensione di un singolo lato inferiore a 150 mm adottino il metodo di giunzione. Con due, tre, quattro, ecc., la dimensione del PCB di grandi dimensioni può essere giuntata Tutto'intervTuttoo di elaborazione appropriato. Generalmente, un PCB con una larghezza di 150 mm~250 mm e una lunghezza di 250 mm~350 mm è la dimensione più appropriata per l'assemblaggio automatico.

Un altro modo della scheda è quello di disporre il PCB con SMD su entrambi i lati di un'ortografia positiva e negativa in una scheda di grandi dimensioni, tale scheda è comunemente nota come Yin e Yang, generalmente Tuttoo scopo di risparmiare sul costo della scheda schermo, ovvero, attraverso tale scheda, originariamente erano necessari due lati della scheda schermo, ora è sufficiente aprire una scheda schermo. Inoltre, quando i tecnici preparano il programma di funzioNomento della macchina SMT, anche l'efficienza di programmazione del PCB di Yin e Yang è maggiore.

Quando la scheda è divisa, la connessione tra le sottoschede può essere realizzata con scanalature a V a doppia faccia, fori a fessura lunghi e fori rotondi, ecc., ma il design deve essere considerato il più possibile per realizzare la linea di separazione in linea retta, per facilitare la scheda, ma anche considerare che il lato di separazione non può essere troppo vicino Tuttoa linea del PCB in modo che il PCB sia facile da danneggiare quando la scheda.

Esiste anche una scheda molto economica e non si riferisce Tuttoa scheda PCB, ma Tuttoa mesh della scheda grafica a griglia. Con l'applicazione di una macchina da stampa automatica per pasta saldante, l'attuale macchina da stampa più avanzata (come DEK265) ha consentito la dimensione della rete di acciaio di 790×790 mm, l'impostazione di un modello di rete PCB multi-lato, la possibilità di ottenere un pezzo di rete di acciaio per la stampa di più prodotti, è una pratica molto conveniente, particolarmente adatta Tuttoe caratteristiche del prodotto di piccoli lotti e a una varietà di produttori.

2.4 Considerazioni sul progetto di testabilità

Il progetto di testabilità di SMT è principalmente per l'attuale situazione delle apparecchiature ICT. I problemi di test per la produzione post-produzione vengono presi in considerazione nei progetti delle PMI PCB a montaggio superficiale e di circuiti. Per migliorare la progettazione della testabilità, dovrebbero essere considerati due requisiti di progettazione del processo e di progettazione elettrica.

2.4.1 Requisiti della progettazione del processo

La precisione del posizioNomento, la procedura di produzione del substrato, la dimensione del substrato e il tipo di sonda sono tutti fattori che influiscono sull'affidabilità della sonda.

(1) foro di posizioNomento. L'errore di posizioNomento dei fori sul substrato deve essere compreso tra ±0,05 mm. Impostare almeno due fori di posizioNomento il più distanti possibile. L'uso di fori di posizioNomento non metTuttoici per ridurre lo spessore del rivestimento di saldatura non può soddisfare i requisiti di tolleranza. Se il substrato viene prodotto nel suo insieme e poi testato separatamente, i fori di posizioNomento devono essere posizionati sulla scheda madre e su ogni singolo substrato.

(2) Il diametro del punto di prova non è inferiore a 0,4 mm e la distanza tra punti di prova adiacenti è superiore a 2,54 mm, non inferiore a 1,27 mm.

(3) I componenti la cui altezza è superiore a *mm non devono essere posizionati sulla superficie di prova, poiché ciò causerebbe uno scarso contatto tra la sonda del dispositivo di prova online e il punto di prova.

(4) Posizionare il punto di prova a 1,0 mm di distanza dal componente per evitare danni da impatto tra la sonda e il componente. Non devono esserci componenti o punti di prova entro 3,2 mm dTutto'anello del foro di posizioNomento.

(5) Il punto di prova non deve essere posizionato entro 5 mm dal bordo del PCB, utilizzato per garantire il dispositivo di bloccaggio. Lo stesso bordo di processo è solitamente richiesto nelle apparecchiature di produzione di nastri trasportatori e nelle apparecchiature SMT.

(6) Tutti i punti di rilevamento devono essere costituiti da materiali stagnati o metTuttoici conduttivi con consistenza morbida, facile penetrazione e non ossidati, selezionati per garantire un contatto affidabile e prolungare la durata della sonda.

(7) il punto di prova non può essere coperto da resistenza di saldatura o inchiostro di testo, altrimenti ridurrà l'area di contatto del punto di prova e ridurrà l'affidabilità del test.

2.4.2 Requisiti per la progettazione elettrica

(1) Il punto di prova SMC/SMD della superficie del componente deve essere condotto il più lontano possibile verso la superficie di saldatura attraverso il foro e il diametro del foro deve essere maggiore di 1 mm. In questo modo, è possibile utilizzare letti di aghi unilaterali per i test online, riducendo così i costi dei test online.

(2) Ogni nodo elettrico deve avere un punto di test e ogni IC deve avere un punto di test di POTENZA e TERRA e il più vicino possibile a questo componente, entro un raggio di 2,54 mm dTutto'IC.

(3) La larghezza del punto di prova può essere ampliata fino a 40 mil quando è impostata sul percorso del circuito.

(4) Distribuire uniformemente i punti di prova sul circuito stampato. Se la sonda è concentrata in una determinata area, la pressione più elevata deformerà la piastra o il letto dell'ago sotto test, impedendo ulteriormente a parte della sonda di raggiungere il punto di prova.

(5) La linea di alimentazione sul circuito stampato deve essere divisa in regioni per impostare il punto di interruzione del test in modo che quando il condensatore di disaccoppiamento dell'alimentazione o altri componenti sul circuito stampato appaiono in cortocircuito verso l'alimentatore, trovare il punto di guasto in modo più rapido e preciso. Quando si progettano i punti di interruzione, è necessario considerare la capacità di trasporto di energia dopo la ripresa del punto di interruzione del test.

La Figura 6 mostra un esempio di progettazione del punto di prova. Il tampone di test viene posizionato vicino al conduttore del componente mediante il cavo di prolunga oppure il nodo di test viene utilizzato dal tampone perforato. È severamente vietato selezionare il nodo di prova sul giunto di saldatura del componente. Questo test può far estrudere il giunto di saldatura virtuale nella posizione ideale sotto la pressione della sonda, in modo che il difetto di saldatura virtuale venga coperto e si verifichi il cosiddetto "effetto mascheramento del difetto". La sonda potrebbe agire direttamente sul punto finale o sul pin del componente a causa della polarizzazione della sonda causata dTutto'errore di posizioNomento, che potrebbe causare danni al componente.

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3. Considerazioni conclusive sulla progettazione PCB

Quanto sopra sono alcuni dei principi fondamentali che dovrebbero essere considerati nella progettazione del PCB. Nella progettazione di produzione di PCB orientata Tutto'assemblaggio elettronico, ci sono molti dettagli, come la disposizione ragionevole dello spazio di accoppiamento con le parti strutturali, la distribuzione ragionevole della grafica e del testo serigrafati, la distribuzione appropriata della posizione del dispositivo di riscaldamento pesante o di grandi dimensioni. Nella fase di progettazione del PCB, è necessario impostare il punto di prova e lo spazio di prova nella posizione appropriata e considerare l'interferenza tra lo stampo e i componenti distribuiti vicini quando i giunti vengono instTuttoati mediante il processo di rivettatura a trazione e a pressione. Un progettista di PCB non considera solo come ottenere buone prestazioni elettriche e un bel layout, ma anche un punto altrettanto importante che è la producibilità nella progettazione di PCB, al fine di ottenere alta qualità, alta efficienza e basso costo.