Garantire l'affidabilità della progettazione di prodotti elettronici è fondamentale. La progettazione della producibilità comprende tre aspetti chiave: la progettazione della producibilità dei PCB, la progettazione dell'assemblaggio dei PCBA e la progettazione di una produzione economicamente vantaggiosa. Tra questi, la progettazione della producibilità dei PCB si concentra sulla prospettiva produttiva delle schede PCB, considerando i parametri di processo per migliorare la resa produttiva e ridurre i costi di comunicazione. Le considerazioni progettuali includono la larghezza e la spaziatura delle linee, le distanze tra le linee e tra i fori, tutti fattori che devono essere considerati durante la fase di progettazione.
L'importanza della progettazione PCB
Nello sviluppo di prodotti elettronici, il PCB funge da supporto fisico per i contenuti di progettazione, realizzando tutte le intenzioni progettuali e le funzioni del prodotto. Pertanto, la progettazione del PCB è un elemento indispensabile in qualsiasi progetto. La progettazione della producibilità dei PCB richiede l'attenzione degli ingegneri per garantire che il progetto sia in linea con le capacità produttive.
Errori comuni nella progettazione
Dopo aver completato la progettazione del PCB, viene prodotto il circuito stampato fisico. Spesso, il PCB progettato non può essere prodotto a causa di discrepanze tra il processo di progettazione e le attrezzature di produzione. I progettisti devono comprendere le capacità del processo produttivo durante la fase di progettazione per evitare tali problemi.
Ruolo dell'analisi DFM
Il software di analisi Design for Manufacturability (DFM) esegue controlli di producibilità sul PCB progettato in base ai parametri del processo produttivo. Aiuta i progettisti a identificare potenziali problemi di producibilità prima della produzione, fungendo da ponte tra progettazione e produzione.
Casi di studio sugli elementi di ispezione DFM
Il software di analisi di producibilità di wonderfulpcb DFM Services ha sviluppato 19 elementi principali e 52 regole di ispezione dettagliate per l'analisi di schede PCB nude. Queste regole coprono un'ampia gamma di potenziali problemi di produzione. Di seguito sono riportati alcuni casi classici in cui l'analisi DFM ha aiutato gli utenti a risolvere i problemi:
1. Cortocircuito del file di progettazione Allegro
Durante l'ispezione della rete elettrica DFM, è stato rilevato un cortocircuito tra l'alimentatore e la massa. Esaminando il file PCB in Allegro, è emerso che i fori di massa per la dissipazione del calore di due pad SMD erano in cortocircuito con il livello di potenza e che i fori di massa non erano isolati nel livello di potenza, con conseguente cortocircuito.
2. File di progettazione PADS 2D Cortocircuito di linea
Il controllo della rete elettrica DFM ha rivelato un cortocircuito tra l'alimentazione e la terra. La verifica da parte dell'ingegnere di layout ha mostrato che una linea 2D sul quinto livello non è stata annullata durante la conversione del file Gerber, causando un cortocircuito nella rete elettrica.
3. Circuito aperto del file Altium Design
Il controllo della rete elettrica DFM ha identificato un circuito aperto nell'intera rete di terra del secondo strato. Utilizzando Altium Designer per aprire il file, è emerso che tutti i fori di terra erano isolati dalla lamina di rame, causando un circuito aperto nella rete di terra.
4. Manca la finestra della maschera di saldatura
L'ispezione delle anomalie della finestra della maschera di saldatura DFM ha rilevato che la maschera di saldatura mancava nelle aree destinate alla saldatura. Senza una finestra nella maschera di saldatura, l'area non può essere saldata, causando potenziali problemi di assemblaggio.
5. Mancanza di foratura
L'analisi di foratura mancante ha identificato fori mancanti per i pin dei dispositivi DIP. Senza questi fori, i dispositivi DIP non possono essere inseriti e saldati. Se la foratura viene eseguita in un secondo momento, il foro potrebbe non essere ramato, causando un circuito aperto che non può essere riparato.
Funzioni di rilevamento DFM
1. Analisi del circuito
Larghezza minima della linea: I progettisti devono assicurarsi che le larghezze delle tracce siano adeguate a gestire la corrente prevista. Una larghezza delle tracce insufficiente può causare surriscaldamento e potenziali guasti.
Spaziatura minima: Una spaziatura adeguata tra le tracce è essenziale per prevenire cortocircuiti e interferenze di segnale. La spaziatura deve soddisfare i requisiti di tensione e le capacità produttive.
Spaziatura SMD: La corretta spaziatura tra i pad SMD è fondamentale per evitare ponti di saldatura e garantire connessioni affidabili.
Dimensione pad: Le dimensioni delle piazzole influiscono sulla qualità della saldatura. Piazzole troppo piccole possono causare saldature di scarsa qualità, mentre piazzole eccessivamente grandi possono causare disallineamenti dei componenti.
Placcatura in rame della griglia: Mentre la placcatura in rame della griglia può migliorare la dissipazione del calore, una spaziatura della griglia e una larghezza delle linee eccessivamente ridotte possono complicare i processi di produzione.
Misura dell'anello del foro: Per una saldatura corretta è necessario che il foro sia di dimensioni adeguate. Fori troppo piccoli possono causare difficoltà di saldatura, mentre fori troppo piccoli possono causare circuiti aperti.
Da buca a linea: Una distanza insufficiente tra fori e tracce può causare cortocircuiti durante la produzione a causa delle tolleranze di processo.
Segnale elettrico: Errori di progettazione come tracce interrotte o angoli acuti possono causare difficoltà di produzione e problemi di integrità del segnale.
Rame al bordo della scheda: Tracce di rame troppo vicine al bordo della scheda possono causare esposizione durante lo stampaggio e potenziali problemi di installazione.
Pad sul buco: I pad con fori possono influire sulla qualità della saldatura e sul posizionamento dei componenti.
Cortocircuito aperto: Rilevare circuiti aperti o cortocircuiti dovuti a errori di progettazione è essenziale per prevenire guasti funzionali.
2. Analisi di perforazione
Apertura di perforazione: Le dimensioni ridotte dei fori di perforazione possono aumentare i costi di produzione e andare oltre le capacità produttive.
Buca a buca: Una spaziatura insufficiente tra i fori può causare la rottura della punta del trapano e cortocircuiti.
Dal foro al bordo della tavola: Fori troppo vicini al bordo della scheda possono causare la rottura dell'anello di saldatura e compromettere la qualità della saldatura.
Densità dei fori: Un'elevata densità di fori può aumentare i tempi e i costi di produzione. Un'eccessiva densità di fori può anche influire su prezzi e tempi di consegna.
Fori speciali: Fori speciali come mezzi fori o fori quadrati richiedono un'attenzione particolare durante la progettazione per garantirne la producibilità.
Perdite da fori: Errori di progettazione, come fori mancanti, possono causare circuiti aperti o problemi di assemblaggio.
Fori in eccesso:
