Hvilke produksjonsproblemer bør vurderes i PCB-design

1. Forord til PCB-design

Med den økende markedskonkurransen for kommunikasjon og elektroniske produkter, forkortes livssyklusen til produktene. Oppgraderingen av originale produkter og utgivelseshastigheten til nye produkter spiller en stadig mer kritisk rolle i bedriftens overlevelse og utvikling. I produksjonsleddet har hvordan man kan få nye produkter med høyere produksjonsevne og produksjonskvalitet med mindre innkjøringstid i produksjonen blitt mer og mer konkurranseevnen etterstrevet av mennesker med syn.

Ved produksjon av elektroniske produkter, med miniatyrisering og kompleksitet av produkter, blir monteringstettheten til kretskort høyere og høyere. Følgelig krever den nye generasjonen av SMT-monteringsprosessen, som har blitt mye brukt, designere til å vurdere produksjonsevnen helt i begynnelsen. Når den dårlige produksjonsevnen er forårsaket av dårlig omtanke i designet, er det bundet til å endre designet, noe som uunngåelig vil forlenge tiden for produktintroduksjon og øke kostnadene ved introduksjon. Selv om PCB-oppsettet er litt endret, er kostnaden for å lage det trykte kortet og SMT-loddepasta-utskriftsskjermkortet opp til tusenvis eller titusenvis av yuan, og den analoge kretsen må til og med feilsøkes på nytt. Forsinkelsen av importtiden kan føre til at bedriften går glipp av muligheten i markedet og er i en strategisk ugunstig posisjon. Men hvis produktet produseres uten modifikasjoner, vil det uunngåelig ha produksjonsfeil eller øke produksjonskostnadene, noe som vil være mer kostbart. Derfor, når bedrifter designer nye produkter, jo tidligere konstruksjonsevnen vurderes, jo mer bidrar til effektiv introduksjon av nye produkter.

2. Innhold som skal vurderes i PCB-design

Produserbarheten av PCB-design er delt inn i to kategorier, den ene er prosesseringsteknologien for å produsere trykte kretskort; Den andre refererer til kretsen og strukturen til komponentene og trykte kretskort i monteringsprosessen. For prosesseringsteknologien for å produsere trykte kretskort vil de generelle PCB-produsentene, på grunn av påvirkningen av deres produksjonskapasitet, gi designere svært detaljerte krav, noe som er relativt bra i praksis. Men etter forfatterens forståelse er det virkelige i praksis som ikke har fått nok oppmerksomhet, den andre typen, nemlig produksjonsdesign for elektronisk montering. Fokuset i denne artikkelen er også å beskrive produserbarhetsproblemene som designere må vurdere i stadiet av PCB-design.

Produserbarhetsdesign for elektronisk montering krever at PCB-designere vurderer følgende i begynnelsen av PCB-design:

2.1 Hensiktsmessig valg av monteringsmodus og komponentoppsett i PCB-design

Valget av monteringsmodus og komponentoppsettet er et svært viktig aspekt ved PCB-fremstillingsevne, som har stor innvirkning på monteringseffektivitet, kostnad og produktkvalitet. Faktisk har forfatteren kommet i kontakt med ganske mye PCB, og det mangler fortsatt hensyn i noen helt grunnleggende prinsipper.

(1) Velg riktig monteringsmetode

Generelt, i henhold til forskjellige monteringstettheter av PCB, anbefales følgende monteringsmetoder:

Som kretsdesigner bør jeg ha en korrekt forståelse av PCB-monteringsprosessen, slik at jeg kan unngå å gjøre noen prinsipielle feil. Når du velger monteringsmodus, i tillegg til å vurdere monteringstettheten til PCB og vanskeligheten med ledninger, er det nødvendig å vurdere den typiske prosessflyten til denne monteringsmodusen og nivået på prosessutstyret til selve bedriften. Hvis bedriften ikke har en god bølgesveiseprosess, kan du velge den femte monteringsmetoden i tabellen ovenfor, noe som kan gi deg mye trøbbel. Det er også verdt å merke seg at hvis bølgeloddeprosessen er planlagt for sveiseoverflaten, bør det unngås å komplisere prosessen ved å plassere noen få SMDS på sveiseoverflaten.

(2) Komponentoppsett

Utformingen av PCB-komponenter har en svært viktig innvirkning på produksjonseffektivitet og kostnader og er en viktig indeks for å måle PCB-designen til tilkoblingsmuligheten. Generelt sett er komponentene arrangert så jevnt, regelmessig og pent som mulig, og arrangert i samme retning og polaritetsfordeling. Det vanlige arrangementet er praktisk for inspeksjon og bidrar til å forbedre lapp-/plugghastigheten, jevn fordeling bidrar til varmeavledning og optimalisering av sveiseprosessen. På den annen side, for å forenkle prosessen, bør PCB-designere Alle sammentid være klar over at bare én gruppesveiseprosess med reflow-sveising og bølgesveising kan brukes på hver side av PCB-en. Dette er spesielt bemerkelsesverdig i monteringstettheten, PCB sveiseoverflaten må fordeles med flere patchkomponenter. Konstruktøren bør vurdere hvilken gruppesveiseprosess som skal brukes for de monterte komponentene på sveiseoverflaten. Fortrinnsvis kan en bølgeloddeprosess etter patch-herding brukes til å sveise pinnene til de perforerte enhetene på komponentoverflaten samtidig. Imidlertid har bølgesveiselappkomponenter relativt strenge begrensninger, kun 0603 og over størrelse chip motstand, SOT, SOIC (pinneavstand ≥1 mm og høyde mindre enn 2,0 mm) sveising. For komponenter fordelt på sveiseoverflaten, bør retningen til tappene være vinkelrett på overføringsretningen til PCB under bølgetoppsveising, for å sikre at sveiseendene eller ledningene på begge sider av komponentene er nedsenket i sveising samtidig. Arrangementsrekkefølgen og avstanden mellom tilstøtende komponenter bør også oppfylle kravene til bølgetoppsveising for å unngå "skjermingseffekten", som vist i fig. 1. Ved bruk av bølgelodding SOIC og andre multi-pin komponenter, bør settes i retning av tinn flyt på to (hver side 1) lodde føtter, for å forhindre kontinuerlig sveising.

Komponenter av lignende type bør plasseres i samme retning på brettet, noe som gjør det enklere å montere, inspisere og sveise komponentene. For eksempel kan det å ha de negative polene til Alle sammene radielle kondensatorer vendt mot høyre side av platen, å ha Alle sammene DIP-hakkene vendt i samme retning osv. fremskynde instrumenteringen og gjøre det lettere å finne feil. Som vist i figur 2, siden brett A bruker denne metoden, er det lett å finne den reverserte kondensatoren, mens brett B bruker mer tid på å finne den. Faktisk kan et selskap standardisere orienteringen til Alle sammene kretskortkomponentene den lager. Noen brettoppsett tillater ikke nødvendigvis dette, men det bør være en innsats.

Hvilke produksjonsproblemer bør vurderes i PCB-design

Også lignende komponenttyper bør jordes sammen så mye som mulig, med Alle sammene komponentføttene i samme retning, som vist i figur 3.

Imidlertid har forfatteren faktisk støtt på ganske mange PCBS, hvor monteringstettheten er for høy, og sveiseoverflaten til PCB må også fordeles med høye komponenter som tantalkondensator og patch-induktans, samt tynn-mellomrom SOIC og TSOP. I dette tilfellet er det kun mulig å bruke dobbeltsidig trykt loddepasta for tilbakestrømssveising, og plug-in-komponenter bør konsentreres så langt det er mulig i distribusjonen av komponenter for å tilpasses manuell sveising. En annen mulighet er at de perforerte elementene på komponentflaten bør fordeles så langt som mulig i noen få rette hovedlinjer for å imøtekomme den selektive bølgeloddeprosessen, som kan unngå manuell sveising og forbedre effektiviteten, og sikre kvaliteten på sveisingen. Diskret loddeleddfordeling er et stort tabu ved selektiv bølgelodding, som vil mangedoble behandlingstiden.

Når du justerer posisjonen til komponenter i den trykte tavlefilen, er det nødvendig å være oppmerksom på en-til-en-korrespondansen mellom komponenter og silketrykksymboler. Hvis komponentene flyttes uten tilsvarende flytting av silketrykksymbolene ved siden av komponentene, vil det bli en stor kvalitetsfare i produksjonen, fordi i faktisk produksjon er silketrykksymboler bransjespråket som kan lede produksjonen.

2.2 PCB skal være utstyrt med klemkanter, posisjoneringsmerker og prosessposisjoneringshull som er nødvendige for automatisk produksjon.

For øyeblikket er elektronisk montering en av bransjene med en grad av automatisering, automatiseringsutstyret som brukes i produksjonen krever automatisk overføring av PCB, slik at overføringsretningen til PCB (vanligvis for langsideretningen), øvre og nedre hver har en ikke mindre enn 3-5 mm bred klemkant, for å lette automatisk girkasse, unngå nær kanten av festebrettet automatisk på grunn av klemmebrettet.

Rollen til posisjoneringsmarkører er at PCB trenger å gi minst to eller tre posisjoneringsmarkører for det optiske identifikasjonssystemet for å nøyaktig lokalisere PCB og korrigere PCB-bearbeidingsfeil for monteringsutstyret som er mye brukt i optisk posisjonering. Av posisjoneringsmarkørene som vanligvis brukes, må to fordeles på diagonalen til kretskortet. Valget av posisjonsmerker bruker vanligvis standardgrafikk som en solid rund pute. For å lette identifiseringen bør det være et tomt område rundt merkene uten andre kretsfunksjoner eller merker, hvis størrelse ikke bør være mindre enn diameteren på merkene (som vist i figur 4), og avstanden mellom merkene og kanten av brettet bør være mer enn 5 mm.

Ved selve produksjonen av PCB, så vel som i monteringsprosessen av semi-automatisk plug-in, IKT-testing og andre prosesser, må PCB gi to til tre posisjoneringshull i hjørnene.

2.3 Rasjonell bruk av paneler for å forbedre produksjonseffektiviteten og fleksibiliteten

Ved montering av PCB med små størrelser eller uregelmessige former, vil det være underlagt mange begrensninger, så det er generelt vedtatt å sette sammen flere små PCB til PCB av pase størrelse, som vist i figur 5. Generelt kan PCB med en enkelt sidestørrelse på mindre enn 150 mm vurderes å ta i bruk skjøtemetoden. Med to, tre, fire osv. kan størrelsen på store PCB skjøtes til riktig behandlingsområde. Generelt er PCB med en bredde på 150 mm ~ 250 mm og lengde på 250 mm ~ 350 mm den mer pase størrelsen ved automatisk montering.

En annen måte for styret er å ordne PCB med SMD på begge sider av en positiv og negativ stavemåte til et stort bord, et slikt brett er vanligvis kjent som Yin og Yang, generelt for vurderingen av å spare kostnadene for skjermkortet, det vil si gjennom et slikt brett, trenger man opprinnelig to sider av skjermkortet, trenger nå bare å åpne et skjermbrett. I tillegg, når teknikerne forbereder kjøreprogrammet til SMT-maskinen, er PCB-programmeringseffektiviteten til Yin og Yang også høyere.

Når platen er delt, kan forbindelsen mellom underplatene gjøres av dobbeltsidige V-formede spor, lange sporhull og runde hull, etc., men utformingen må vurderes så langt det er mulig for å gjøre separasjonslinjen i en rett linje, for å lette platen, men også ta hensyn til at separasjonssiden ikke kan være for nær PCB-linjen slik at kortet er lett å skade når kortet er lett.

Det er også et veldig økonomisk brett og refererer ikke til PCB-kortet, men til nettet til det grafiske rutenettet. Med bruken av en automatisk loddepasta-trykkpresse, har den nåværende mer avanserte trykkpressen (som DEK265) tillatt størrelsen på 790×790 mm stålnett, satt opp et flersidig PCB-nettingsmønster, kan oppnå et stykke stålnett for utskrift av flere produkter, er en svært kostnadsbesparende praksis, spesielt egnet for produktvarianter og produktvarianter.

2.4 Hensyn til testbarhetsdesign

Testbarhetsdesignet til SMT er hovedsakelig for dagens IKT-utstyrssituasjon. Testproblemer for etterproduksjon tas i betraktning i krets- og overflatemonterte PCB SMB-design. For å forbedre design for testbarhet, bør to krav til prosessdesign og elektrisk design vurderes.

2.4.1 Krav til prosessdesign

Nøyaktigheten av posisjonering, substratfremstillingsprosedyre, substratstørrelse og sondetype er Alle sammene faktorer som påvirker påliTeligheten til sonden.

(1) posisjoneringshull. Feilen ved plassering av hull på underlaget bør være innenfor ±0,05 mm. Sett minst to posisjoneringshull så langt fra hverandre som mulig. Bruk av ikke-metAlle sammeniske posisjoneringshull for å redusere tykkelsen på loddebelegget kan ikke oppfylle toleransekravene. Hvis substratet er produsert som en helhet og deretter testet separat, må posisjoneringshullene være plassert på hovedkortet og hvert enkelt substrat.

(2) Diameteren til testpunktet er ikke mindre enn 0,4 mm, og avstanden mellom tilstøtende testpunkter er mer enn 2,54 mm, ikke mindre enn 1,27 mm.

(3) Komponenter hvis høyde er høyere enn *mm bør ikke plasseres på testoverflaten, noe som vil føre til dårlig kontakt mellom sonden til online-testfestet og testpunktet.

(4) Plasser testpunktet 1,0 mm unna komponenten for å unngå støtskader mellom sonden og komponenten. Det skal ikke være noen komponenter eller testpunkter innenfor 3,2 mm fra ringen til posisjoneringshullet.

(5) Testpunktet skal ikke settes innenfor 5 mm fra PCB-kanten, som brukes til å sikre klemfestet. Den samme prosesskanten kreves vanligvis i produksjonsutstyr for transportbånd og SMT-utstyr.

(6) Alle sammene deteksjonspunkter skal være fortinnet eller metAlle sammenledende materialer med myk tekstur, lett penetrering og ikke-oksidasjon skal velges for å sikre påliTelig kontakt og forlenge levetiden til sonden.

(7) testpunktet kan ikke dekkes av loddemotstand eller tekstblekk, ellers vil det redusere kontaktområdet til testpunktet og redusere testens påliTelighet.

2.4.2 Krav til elektrisk prosjektering

(1) SMC/SMD-testpunktet til komponentoverflaten skal føres til sveiseoverflaten gjennom hullet så langt som mulig, og hulldiameteren bør være større enn 1 mm. På denne måten kan enkeltsidige nålesenger brukes til testing på nett, og dermed redusere kostnadene ved testing på nett.

(2) Hver elektrisk node må ha et testpunkt, og hver IC må ha et testpunkt med STRØM og JORD, og ​​så nær denne komponenten som mulig, innenfor området 2,54 mm fra IC.

(3) Bredden på testpunktet kan forstørres til 40 mil bred når den er satt på kretsrutingen.

(4) Fordel testpunktene jevnt på den trykte tavlen. Hvis sonden er konsentrert i et bestemt område, vil det høyere trykket deformere platen eller nålesjiktet som testes, noe som ytterligere hindrer en del av sonden i å nå testpunktet.

(5) Strømforsyningslinjen på kretskortet bør deles inn i regioner for å stille inn testbruddpunktet slik at når strømavkoblingskondensatoren eller andre komponenter på kretskortet ser ut til å kortslutte til strømforsyningen, finner du feilpunktet raskere og mer nøyaktig. Ved utforming av bruddpunkter bør den kraftbærende kapasiteten etter gjenopptagelse av testbruddpunktet vurderes.

Figur 6 viser et eksempel på en testpunktdesign. Testputen settes nær ledningen til komponenten av forlengelsesledningen eller testnoden brukes av den perforerte puten. Testnoden er strengt forbudt å velges på loddeforbindelsen til komponenten. Denne testen kan få den virtuelle sveiseskjøten til å ekstrudere til den ideelle posisjonen under trykket fra sonden, slik at den virtuelle sveisefeilen dekkes til og den såkalte "feilmaskeringseffekten" oppstår. Sonden kan virke direkte på endepunktet eller tappen til komponenten på grunn av forspenningen til sonden forårsaket av posisjoneringsfeilen, som kan forårsake skade på komponenten.

Hvilke produksjonsproblemer bør vurderes i PCB-design?

3. Sluttkommentarer om PCB Design

Ovennevnte er noen av hovedprinsippene som bør vurderes i PCB-design. I produksjonsdesignet av PCB orientert mot elektronisk montering, er det ganske mange detaljer, for eksempel det rimelige arrangementet av matchende plass med strukturelle deler, rimelig fordeling av silketrykkgrafikk og tekst, pase fordeling av plassering av tunge eller store varmeanordninger, I designstadiet av PCB er det nødvendig å sette opp testpunktet og testrommet i den aktuelle posisjonen og koblingen mellom komponentene og koblingene i den aktuelle posisjonen, instAlle sammenert ved trekk- og trykknagleprosessen. En PCB-designer vurderer ikke bare hvordan man oppnår god elektrisk yTelse og en vakker layout, men også et like viktig poeng som er produksjonsbarhet i PCB-design, for å oppnå høy kvalitet, høy effektivitet, lave kostnader.