Garantir la fiabilitat dels dissenys de productes electrònics és crucial. El disseny de la manufacturabilitat engloba tres aspectes clau: el disseny de la manufacturabilitat de les plaques de circuits impresos (PCB), el disseny del muntatge de les PCBA i el disseny de fabricació rendible. Entre aquests, el disseny de la manufacturabilitat de les PCB se centra en la perspectiva de fabricació de les plaques de circuits impresos, considerant els paràmetres del procés per millorar el rendiment de la producció i reduir els costos de comunicació. Les consideracions de disseny inclouen l'amplada i l'espaiat de les línies, les distàncies entre forats i línies i entre forats i forats, totes les quals s'han d'abordar durant la fase de disseny.
La importància del disseny de PCB
En el desenvolupament de productes electrònics, la placa de circuit imprès (PCB) serveix com a suport físic per al contingut del disseny, realitzant totes les intencions de disseny i les funcions del producte. Per tant, el disseny de PCB és un vincle indispensable en qualsevol projecte. El disseny de la fabricabilitat de les PCB requereix l'atenció dels enginyers per garantir que el disseny s'alineï amb les capacitats de fabricació.
Errors comuns de disseny
Després de completar el disseny de la placa de circuit imprès (PCB), es produeix la placa de circuit imprès física. Sovint, la PCB dissenyada no es pot fabricar a causa de desajustos entre el procés de disseny i l'equip de producció. Els enginyers de disseny han d'entendre les capacitats del procés de producció durant la fase de disseny per evitar aquests problemes.
Paper de l'anàlisi DFM
El programari d'anàlisi de Disseny per a la Fabricabilitat (DFM) realitza comprovacions de fabricabilitat a la PCB dissenyada segons els paràmetres del procés de producció. Ajuda els enginyers de disseny a identificar possibles problemes de fabricabilitat abans de la producció, servint com a pont entre el disseny i la fabricació.
Estudis de casos d'elements d'inspecció DFM
El programari d'anàlisi de manufacturabilitat de wonderfulpcb DFM Services ha desenvolupat 19 elements principals i 52 regles d'inspecció detallades per a l'anàlisi de plaques nues de PCB. Aquestes regles cobreixen una àmplia gamma de possibles problemes de fabricació. A continuació es mostren alguns casos clàssics en què l'anàlisi DFM ha ajudat els usuaris a resoldre problemes:
1. Curtcircuit del fitxer de disseny d'Allegro
A la inspecció de la xarxa elèctrica del DFM, es va detectar un curtcircuit entre la font d'alimentació i la terra. En comprovar el fitxer de la PCB a l'Allegro, es va trobar que els forats de terra de dissipació de calor de dos pads SMD estaven curtcircuitats amb la capa d'alimentació, i els forats de terra no estaven aïllats a la capa d'alimentació, cosa que va provocar un curtcircuit.
2. Fitxer de disseny de PADS Curtcircuit de línia 2D
La comprovació de la xarxa elèctrica del DFM va revelar un curtcircuit entre la font d'alimentació i la terra. La verificació per part de l'enginyer de disseny va mostrar que una línia 2D a la cinquena capa no es va cancel·lar en convertir el fitxer Gerber, cosa que va provocar un curtcircuit a la xarxa elèctrica.
3. Altium Design File Circuit Obert
La comprovació de la xarxa elèctrica de DFM va identificar un circuit obert a tota la xarxa de terra a la segona capa. L'ús d'Altium Designer per obrir el fitxer va revelar que tots els forats de terra estaven aïllats de la làmina de coure, cosa que provocava un circuit obert a la xarxa de terra.
4. Falta la finestra de la màscara de soldadura
La inspecció d'anomalies de la finestra de la màscara de soldadura del DFM va trobar que faltava la màscara de soldadura a les zones destinades a la soldadura. Sense una finestra a la màscara de soldadura, la zona no es pot soldar, cosa que pot provocar problemes de muntatge.
5. Perforació perduda
La inspecció d'anàlisi de perforacions fallides va identificar forats que falten per als pins dels dispositius DIP. Sense aquests forats, els dispositius DIP no es poden inserir ni soldar. Si es realitza una perforació més tard, és possible que el forat no tingui recobriment de coure, cosa que provocarà un circuit obert que no es pot solucionar.
Funcions de detecció DFM
1. Anàlisi de circuits
Amplada mínima de línia: Els enginyers de disseny han d'assegurar-se que les amplades de pista siguin adequades per gestionar el corrent previst. Una amplada de pista insuficient pot provocar un sobreescalfament i una possible fallada.
Espaiat mínim: Un espai adequat entre les pistes és essencial per evitar curtcircuits i interferències de senyal. L'espai ha de complir els requisits de voltatge i les capacitats de fabricació.
Espaiat SMD: L'espai adequat entre els coixinets SMD és crucial per evitar ponts de soldadura i garantir connexions fiables.
Mida del coixinet: Les dimensions de les pastilles afecten la qualitat de la soldadura. Les pastilles massa petites poden provocar unions de soldadura deficients, mentre que les pastilles excessivament grans poden causar una desalineació dels components.
Revestiment de coure de graella: Tot i que el recobriment de coure en malla pot millorar la dissipació de calor, l'espaiat en malla i l'amplada de línia excessivament petits poden complicar els processos de fabricació.
Mida de l'anell del forat: Una mida adequada de l'anell de forats és necessària per a una soldadura correcta. Els anells de forats petits poden provocar dificultats de soldadura, mentre que els anells de forats de via petits poden causar circuits oberts.
Forat a línia: Una distància insuficient entre els forats i les traces pot provocar curtcircuits durant la fabricació a causa de les toleràncies del procés.
Senyal elèctric: Els errors de disseny, com ara traces trencades o angles aguts, poden causar problemes de fabricació i d'integritat del senyal.
Coure a la vora de la placa: Les traces de coure massa a prop de la vora de la placa poden provocar exposició durant el modelat i possibles problemes d'instal·lació.
Coixinet al forat: Els coixinets amb forats poden afectar la qualitat de la soldadura i la col·locació dels components.
Curtcircuit obert: Detectar circuits oberts o curtcircuits a causa d'errors de disseny és essencial per evitar fallades funcionals.
2. Anàlisi de perforació
Obertura de perforació: Les mides petites dels forats poden augmentar els costos de producció i poden anar més enllà de les capacitats de fabricació.
Forat a forat: Una separació insuficient entre els forats pot provocar la trencament de la broca i curtcircuits.
Forat a vora de la placa: Els forats massa a prop de la vora de la placa poden causar la ruptura de l'anell de soldadura i afectar la qualitat de la soldadura.
Densitat de forats: Una densitat de forats elevada pot augmentar el temps i els costos de producció. Una densitat excessiva de forats també pot afectar el preu i els terminis de lliurament.
Forats especials: Els forats especials com els mig forats o els forats quadrats requereixen una atenció especial durant el disseny per garantir la seva fabricabilitat.
Forats amb fuites: Els errors de disseny, com ara la manca de forats, poden provocar circuits oberts o problemes de muntatge.
Forats excessius:
