Garantizar la fiabilidad del diseño de productos electrónicos es crucial. El diseño de fabricación abarca tres aspectos clave: fabricación de PCB, ensamblaje de PCBA y fabricación rentable. Entre ellos, el diseño de fabricación de PCB se centra en la fabricación de las placas PCB, considerando los parámetros del proceso para mejorar el rendimiento de la producción y reducir los costes de comunicación. Las consideraciones de diseño incluyen el ancho y el espaciado de las líneas, así como las distancias entre orificios y líneas, todo lo cual debe abordarse durante la fase de diseño.
La importancia del diseño de PCB
En el desarrollo de productos electrónicos, la PCB sirve como soporte físico para el contenido del diseño, materializando todas las intenciones de diseño y las funciones del producto. Por lo tanto, el diseño de PCB es un elemento indispensable en cualquier proyecto. El diseño de PCB para la fabricación requiere la atención de los ingenieros para garantizar que el diseño se ajuste a las capacidades de fabricación.
Errores de diseño comunes
Tras completar el diseño de la PCB, se produce la placa de circuito impreso. A menudo, la PCB diseñada no se puede fabricar debido a discrepancias entre el proceso de diseño y el equipo de producción. Los ingenieros de diseño deben comprender las capacidades del proceso de producción durante la fase de diseño para evitar estos problemas.
Papel del análisis DFM
El software de análisis de Diseño para Fabricabilidad (DFM) realiza comprobaciones de fabricación en la PCB diseñada según los parámetros del proceso de producción. Ayuda a los ingenieros de diseño a identificar posibles problemas de fabricación antes de la producción, actuando como puente entre el diseño y la fabricación.
Estudios de casos de elementos de inspección de DFM
El software de análisis de manufacturabilidad de WonderfulPCB DFM Services ha desarrollado 19 elementos principales y 52 reglas de inspección detalladas para el análisis de placas PCB. Estas reglas abarcan una amplia gama de posibles problemas de fabricación. A continuación, se presentan algunos casos clásicos en los que el análisis DFM ha ayudado a los usuarios a resolver problemas:
1. Archivo de diseño de Allegro Cortocircuito
Durante la inspección de la red eléctrica del DFM, se detectó un cortocircuito entre la fuente de alimentación y la tierra. Al revisar el archivo de la PCB en Allegro, se observó que los orificios de tierra de disipación de calor de dos almohadillas SMD estaban cortocircuitados con la capa de alimentación, y que dichos orificios no estaban aislados en la capa de alimentación, lo que provocó un cortocircuito.
2. Archivo de diseño PADS Cortocircuito de línea 2D
La comprobación de la red eléctrica del DFM reveló un cortocircuito entre la fuente de alimentación y la tierra. La verificación realizada por el ingeniero de diseño mostró que una línea 2D en la quinta capa no se canceló al convertir el archivo Gerber, lo que provocó un cortocircuito en la red eléctrica.
3. Circuito abierto del archivo de diseño Altium
La comprobación de la red eléctrica DFM identificó un circuito abierto en toda la red de tierra de la segunda capa. Al abrir el archivo con Altium Designer, se reveló que todos los orificios de tierra estaban aislados de la lámina de cobre, lo que provocaba un circuito abierto en la red de tierra.
4. Falta la ventana de la máscara de soldadura
La inspección de anomalías en la ventana de la máscara de soldadura del DFM reveló que faltaba máscara de soldadura en las zonas destinadas a la soldadura. Sin una ventana en la máscara de soldadura, la zona no se puede soldar, lo que podría causar problemas de ensamblaje.
5. Perforación faltante
La inspección del análisis de perforación fallida identificó la falta de orificios para los pines del dispositivo DIP. Sin estos orificios, los dispositivos DIP no pueden insertarse ni soldarse. Si se perfora posteriormente, el orificio podría carecer de cobre, lo que resultaría en un circuito abierto irreparable.
Funciones de detección de DFM
1. Análisis de circuitos
Ancho mínimo de línea: Los ingenieros de diseño deben asegurarse de que el ancho de las pistas sea adecuado para soportar la corriente prevista. Un ancho de pista insuficiente puede provocar sobrecalentamiento y posibles fallos.
Espacio mínimo: Un espacio adecuado entre las pistas es esencial para evitar cortocircuitos e interferencias de señal. El espacio debe cumplir con los requisitos de voltaje y las capacidades de fabricación.
Espaciado SMD: Un espaciado adecuado entre las almohadillas SMD es crucial para evitar puentes de soldadura y garantizar conexiones fiables.
Tamaño de las almohadillas: Las dimensiones de las almohadillas afectan la calidad de la soldadura. Las almohadillas demasiado pequeñas pueden dar lugar a uniones de soldadura deficientes, mientras que las almohadillas excesivamente grandes pueden provocar la desalineación de los componentes.
Recubrimiento de cobre en rejilla: Si bien el recubrimiento de cobre en rejilla puede mejorar la disipación del calor, un espaciado y ancho de línea excesivamente pequeños pueden complicar los procesos de fabricación.
Tamaño del anillo del orificio: Un tamaño adecuado del anillo del orificio es necesario para una soldadura correcta. Los anillos de orificio pequeños pueden provocar dificultades de soldadura, mientras que los anillos de orificio pasante pequeños pueden causar circuitos abiertos.
Distancia entre orificios y pistas: Una distancia insuficiente entre los orificios y las pistas puede provocar cortocircuitos durante la fabricación debido a las tolerancias del proceso.
Señal eléctrica: Los errores de diseño, como pistas rotas o ángulos agudos, pueden causar dificultades en la fabricación y problemas de integridad de la señal.
Cobre en el borde de la placa: Las pistas de cobre demasiado cerca del borde de la placa pueden quedar expuestas durante el moldeo y causar posibles problemas de instalación.
Almohadilla en el orificio: Las almohadillas con orificios pueden afectar la calidad de la soldadura y la colocación de los componentes.
Circuito abierto o cortocircuito: Detectar circuitos abiertos o cortocircuitos debidos a errores de diseño es esencial para prevenir fallos de funcionamiento.
2. Análisis de perforación
Diámetro de perforación: Los orificios de perforación pequeños pueden aumentar los costos de producción y estar fuera del alcance de las capacidades de fabricación.
Distancia entre agujeros: Una separación insuficiente entre agujeros puede provocar la rotura de la broca y cortocircuitos.
Distancia del orificio al borde de la placa: Los orificios demasiado cerca del borde de la placa pueden provocar la rotura del anillo de soldadura y afectar la calidad de la soldadura.
Densidad de orificios: Una alta densidad de orificios puede aumentar el tiempo y los costos de producción. Una densidad excesiva de orificios también puede afectar el precio y los plazos de entrega.
Agujeros especiales: Los agujeros especiales, como los medios agujeros o los agujeros cuadrados, requieren una atención especial durante el diseño para garantizar su fabricación.
Agujeros con fugas: Los errores de diseño, como la falta de agujeros de perforación, pueden provocar circuitos abiertos o problemas de montaje.
Agujeros sobrantes:
