Zajištění spolehlivosti návrhů elektronických výrobků je klíčové. Návrh vyrobitelnosti zahrnuje tři klíčové aspekty: návrh vyrobitelnosti desek plošných spojů (PCB), návrh sestavy desek plošných spojů (PCBA) a nákladově efektivní návrh výroby. Mezi nimi se návrh vyrobitelnosti desek plošných spojů zaměřuje na výrobní perspektivu desek plošných spojů a zohledňuje procesní parametry za účelem zlepšení výtěžnosti výroby a snížení nákladů na komunikaci. Mezi konstrukční aspekty patří šířka a rozteč čar, vzdálenosti mezi čarami a mezi otvory, což vše je třeba řešit během fáze návrhu.
Důležitost návrhu desek plošných spojů
Při vývoji elektronických produktů slouží deska plošných spojů (PCB) jako fyzické médium pro návrhový obsah, které realizuje všechny návrhové záměry a funkce produktu. Proto je návrh desek plošných spojů nepostradatelným článkem v každém projektu. Návrh vyrobitelnosti desek plošných spojů vyžaduje pozornost inženýrů, aby se zajistilo, že návrh odpovídá výrobním možnostem.
Běžná úskalí návrhu
Po dokončení návrhu desky plošných spojů se vyrábí fyzická deska plošných spojů. Navrženou desku plošných spojů často nelze vyrobit kvůli nesouladům mezi návrhovým procesem a výrobním zařízením. Konstruktéři musí během fáze návrhu rozumět možnostem výrobního procesu, aby se těmto problémům vyhnuli.
Role DFM analýzy
Software pro analýzu Design for Manufacturality (DFM) provádí kontroly vyrobitelnosti navržené desky plošných spojů podle parametrů výrobního procesu. Pomáhá konstruktérům identifikovat potenciální problémy s vyrobitelností před zahájením výroby a slouží jako most mezi návrhem a výrobou.
Případové studie položek kontroly DFM
Software wonderfulpcb DFM Services pro analýzu vyrobitelnosti vyvinul 19 hlavních položek a 52 podrobných kontrolních pravidel pro analýzu holých desek plošných spojů. Tato pravidla pokrývají širokou škálu potenciálních výrobních problémů. Níže uvádíme několik klasických případů, kdy analýza DFM pomohla uživatelům vyřešit problémy:
1. Zkrat v návrhovém souboru Allegro
Při inspekci elektrické sítě DFM byl zjištěn zkrat mezi napájecím zdrojem a zemí. Při kontrole souboru desky plošných spojů v programu Allegro bylo zjištěno, že zemnící otvory pro odvod tepla dvou SMD kontaktů byly zkratovány s napájecí vrstvou a zemnící otvory nebyly v napájecí vrstvě izolovány, což vedlo ke zkratu.
2. Návrhový soubor PADS pro 2D zkrat vedení
Kontrola elektrické sítě DFM odhalila zkrat mezi napájením a zemí. Ověření projektantem ukázalo, že 2D čára na páté vrstvě nebyla při převodu souboru Gerber zrušena, což vedlo ke zkratu v elektrické síti.
3. Otevřený obvod Altium Design File
Kontrola elektrické sítě DFM identifikovala přerušený obvod v celé zemní síti na druhé vrstvě. Otevření souboru v Altium Designeru ukázalo, že všechny zemnící otvory byly izolovány od měděné fólie, což způsobilo přerušený obvod v zemní síti.
4. Chybí okénko pájecí masky
Kontrola abnormalit v okně pájecí masky DFM zjistila, že pájecí maska chybí v oblastech určených k pájení. Bez okénka v pájecí masce nelze danou oblast pájet, což může vést k problémům s montáží.
5. Chybějící vrtání
Kontrola vrtání z důvodu analýzy chybějících otvorů odhalila chybějící otvory pro piny DIP zařízení. Bez těchto otvorů nelze DIP zařízení zasunout a připájet. Pokud se vrtání provede později, otvor může postrádat měděný povlak, což má za následek přerušený obvod, který nelze opravit.
Funkce detekce DFM
1. Analýza obvodů
Minimální šířka čáry: Konstruktéři musí zajistit, aby šířka vodičů byla dostatečná pro zvládnutí očekávaného proudu. Nedostatečná šířka vodičů může vést k přehřátí a potenciální poruše.
Minimální rozteč: Dostatečná vzdálenost mezi vodiči je nezbytná pro prevenci zkratů a rušení signálu. Rozteče by měly odpovídat požadavkům na napětí a výrobním možnostem.
Rozteč SMD: Správná vzdálenost mezi SMD kontakty je zásadní pro prevenci pájecích můstků a zajištění spolehlivého spojení.
Velikost podložky: Rozměry plošek ovlivňují kvalitu pájení. Příliš malé plošky mohou vést ke špatným pájeným spojům, zatímco nadměrně velké plošky mohou způsobit špatné zarovnání součástek.
Mřížkové měděné pokovování: I když pokovování mřížky mědí může zlepšit odvod tepla, příliš malá rozteč mřížky a šířka čar může komplikovat výrobní procesy.
Velikost kroužku s otvorem: Pro správné pájení je nezbytná dostatečná velikost kroužku s otvorem. Malé kroužky s otvorem mohou vést k potížím s pájením, zatímco malé kroužky s průchozím otvorem mohou způsobit přerušení obvodu.
Otvor k čáře: Nedostatečná vzdálenost mezi otvory a vodiči může v důsledku procesních tolerancí vést ke zkratům během výroby.
Elektrický signál: Chyby v návrhu, jako jsou přerušené vodiče nebo ostré úhly, mohou způsobit výrobní problémy a problémy s integritou signálu.
Měď k okraji desky: Měděné stopy příliš blízko okraje desky mohou vést k odkrytí během lisování a potenciálním problémům s instalací.
Podložka na díře: Pájecí plošky s otvory mohou ovlivnit kvalitu pájení a umístění součástek.
Otevřený zkrat: Detekce přerušených nebo zkratovaných obvodů v důsledku konstrukčních chyb je nezbytná pro prevenci funkčních poruch.
2. Analýza vrtání
Vrtací otvor: Malé rozměry vrtaných otvorů mohou zvýšit výrobní náklady a mohou být nad rámec výrobních možností.
Díra k díře: Nedostatečná vzdálenost mezi otvory může vést k zlomení vrtáku a zkratům.
Otvor k okraji desky: Otvory příliš blízko okraje desky mohou způsobit zlomení pájecího kroužku a ovlivnit kvalitu pájení.
Hustota otvorů: Vysoká hustota otvorů může prodloužit výrobní dobu a náklady. Nadměrná hustota otvorů může také ovlivnit cenu a dodací lhůty.
Speciální otvory: Speciální otvory, jako jsou poloviční otvory nebo čtvercové otvory, vyžadují při návrhu zvláštní pozornost, aby byla zajištěna vyrobitelnost.
Netěsnící otvory: Chyby v návrhu, jako například chybějící vyvrtané otvory, mohou vést k přerušení obvodů nebo problémům s montáží.
Přebytečné otvory:
