Det er afgørende at sikre pålideligheden af elektroniske produktdesign. Design af fremstillingsevne omfatter tre nøgleaspekter: PCB-fremstillingsevnedesign, PCBA-samlingsdesign og omkostningseffektivt produktionsdesign. Blandt disse fokuserer PCB-fremstillingsevnedesign på produktionsperspektivet for printkort, hvor der tages hensyn til procesparametre for at forbedre produktionsudbyttet og reducere kommunikationsomkostningerne. Designovervejelser omfatter linjebredde og -afstand, hul-til-linje og hul-til-hul-afstande, som alle skal tages i betragtning i designfasen.
Vigtigheden af PCB-design
I udvikling af elektroniske produkter fungerer printkortet som det fysiske medium for designindholdet og realiserer alle designintentioner og produktfunktioner. Derfor er printkortdesign et uundværligt led i ethvert projekt. Design med henblik på fremstilling af printkort kræver ingeniørers opmærksomhed for at sikre, at designet stemmer overens med produktionskapaciteten.
Almindelige faldgruber i designet
Efter printkortdesignet er færdigt, produceres det fysiske printkort. Ofte kan det designede printkort ikke fremstilles på grund af uoverensstemmelser mellem designprocessen og produktionsudstyret. Designingeniører skal forstå produktionsprocessens muligheder i designfasen for at undgå sådanne problemer.
DFM-analysens rolle
Design for Manufacturability (DFM) analysesoftware udfører fremstillingsevnekontroller på det designede printkort i henhold til produktionsprocesparametre. Det hjælper designingeniører med at identificere potentielle fremstillingsevneproblemer før produktion og fungerer som en bro mellem design og produktion.
Casestudier af DFM-inspektionsemner
wonderfulpcb DFM Services' software til fremstillingsbarhedsanalyse har udviklet 19 hovedpunkter og 52 detaljerede inspektionsregler til analyse af PCB-plader. Disse regler dækker en bred vifte af potentielle produktionsproblemer. Nedenfor er nogle klassiske tilfælde, hvor DFM-analyse har hjulpet brugere med at løse problemer:
1. Kortslutning i Allegro Design-fil
I inspektionen af DFM's elektriske netværk blev der registreret en kortslutning mellem strømforsyningen og jord. Ved kontrol af PCB-filen i Allegro blev det konstateret, at jordhullerne til varmeafledning på to SMD-pads var kortsluttet med effektlaget, og at jordhullerne ikke var isoleret i effektlaget, hvilket resulterede i en kortslutning.
2. PADS Designfil 2D Linjekortslutning
Kontrollen af DFM'ens elektriske netværk afslørede en kortslutning mellem strømforsyning og jord. Verifikation foretaget af layoutingeniøren viste, at en 2D-linje på det femte lag ikke blev annulleret under konverteringen af Gerber-filen, hvilket førte til en kortslutning i det elektriske netværk.
3. Altium Design File Open Circuit
DFM-kontrollen af det elektriske netværk identificerede et åbent kredsløb i hele jordnetværket på det andet lag. Brug af Altium Designer til at åbne filen afslørede, at alle jordhullerne var isoleret fra kobberfolien, hvilket forårsagede et åbent kredsløb i jordnetværket.
4. Loddemaskevindue mangler
Undersøgelsen af unormaliteten i DFM-loddemaskevinduet viste, at loddemasken manglede i områder, der var beregnet til lodning. Uden et vindue i loddemasken kan området ikke loddes, hvilket kan føre til potentielle samlingsproblemer.
5. Manglende boring
Den manglende boreanalyseinspektion identificerede manglende huller til DIP-enhedens ben. Uden disse huller kan DIP-enheder ikke indsættes og loddes. Hvis boringen udføres senere, kan hullet mangle kobberbelægning, hvilket resulterer i et åbent kredsløb, der ikke kan afhjælpes.
DFM-detektionsfunktioner
1. Kredsløbsanalyse
Minimum linjebredde: Designingeniører skal sikre, at sporbredderne er tilstrækkelige til at håndtere den forventede strøm. Utilstrækkelig sporbredde kan føre til overophedning og potentiel fejl.
Minimumsafstand: Tilstrækkelig afstand mellem sporene er afgørende for at forhindre kortslutninger og signalforstyrrelser. Afstanden skal opfylde spændingskrav og produktionskapaciteter.
SMD-afstand: Korrekt afstand mellem SMD-pads er afgørende for at forhindre loddebroer og sikre pålidelige forbindelser.
Pudestørrelse: Pudedimensioner påvirker lodningskvaliteten. Puder, der er for små, kan resultere i dårlige loddeforbindelser, mens for store puder kan forårsage forkert justering af komponenterne.
Gitterkobberbelægning: Mens gitterkobberbelægning kan forbedre varmeafledningen, kan for lille gitterafstand og linjebredde komplicere fremstillingsprocesserne.
Hulringstørrelse: Tilstrækkelig hulringstørrelse er nødvendig for korrekt lodning. Små hulringe kan føre til loddeproblemer, mens små via-hulringe kan forårsage åbne kredsløb.
Hul til linje: Utilstrækkelig afstand mellem huller og spor kan resultere i kortslutninger under fremstillingen på grund af procestolerancer.
Elektrisk signal: Designfejl såsom ødelagte spor eller skarpe vinkler kan forårsage produktionsudfordringer og problemer med signalintegriteten.
Kobber til kanten af pladen: Kobberspor for tæt på pladens kant kan føre til eksponering under støbning og potentielle installationsproblemer.
Pude på hullet: Puder med huller kan påvirke lodningskvaliteten og komponentplaceringen.
Åben kortslutning: Det er vigtigt at detektere åbne eller kortsluttede kredsløb på grund af designfejl for at forhindre funktionelle fejl.
2. Boreanalyse
Boreåbning: Små borehuller kan øge produktionsomkostningerne og kan være uden for produktionskapaciteten.
Hul til hul: Utilstrækkelig afstand mellem hullerne kan føre til borebrud og kortslutninger.
Hul til printkortkant: Huller for tæt på printkortkanten kan forårsage brud på loderingen og påvirke lodningens kvalitet.
Hultæthed: Høj hultæthed kan øge produktionstiden og omkostningerne. For høj hultæthed kan også påvirke pris og leveringsplaner.
Specialhuller: Specialhuller som halve huller eller firkantede huller kræver særlig opmærksomhed under design for at sikre fremstillingsevne.
Utætte huller: Designfejl såsom manglende borehuller kan føre til åbne kredsløb eller samlingsproblemer.
Overskydende huller:
