Garantir a confiabilidade dos projetos de produtos eletrônicos é crucial. O projeto de manufaturabilidade abrange três aspectos principais: projeto de manufaturabilidade de PCB, projeto de montagem de PCBA e projeto de manufatura com boa relação custo-benefício. Entre eles, o projeto de manufaturabilidade de PCB concentra-se na perspectiva de fabricação de placas de PCB, considerando parâmetros de processo para melhorar o rendimento da produção e reduzir os custos de comunicação. As considerações de projeto incluem largura e espaçamento de linha, distâncias furo a linha e furo a furo, todos os quais devem ser considerados durante a fase de projeto.
A importância do design de PCB
No desenvolvimento de produtos eletrônicos, o PCB serve como meio físico para o conteúdo do projeto, concretizando todas as intenções do projeto e as funções do produto. Portanto, o design do PCB é um elo indispensável em qualquer projeto. O projeto de manufaturabilidade de PCBs exige a atenção dos engenheiros para garantir que o projeto esteja alinhado com as capacidades de fabricação.
Armadilhas comuns de design
Após a conclusão do projeto do PCB, a placa de circuito físico é produzida. Muitas vezes, o PCB projetado não pode ser fabricado devido a incompatibilidades entre o processo de projeto e o equipamento de produção. Os engenheiros de projeto devem compreender as capacidades do processo de produção durante a fase de projeto para evitar tais problemas.
Papel da Análise DFM
O software de análise de Design for Manufacturability (DFM) realiza verificações de fabricabilidade na placa de circuito impresso projetada, de acordo com os parâmetros do processo de produção. Ele ajuda os engenheiros de projeto a identificar potenciais problemas de fabricabilidade antes da produção, servindo como uma ponte entre o projeto e a fabricação.
Estudos de caso de itens de inspeção do DFM
O software de análise de fabricabilidade da wonderfulpcb DFM Services desenvolveu 19 itens principais e 52 regras detalhadas de inspeção para análise de placas PCB nuas. Essas regras abrangem uma ampla gama de potenciais problemas de fabricação. Abaixo estão alguns casos clássicos em que a análise DFM auxiliou usuários na resolução de problemas:
1. Curto-circuito no arquivo de design do Allegro
Na inspeção da rede elétrica do DFM, foi detectado um curto-circuito entre a fonte de alimentação e o aterramento. Ao verificar o arquivo da placa de circuito impresso no Allegro, constatou-se que os furos de aterramento para dissipação de calor de duas placas SMD estavam em curto-circuito com a camada de alimentação, e os furos de aterramento não estavam isolados na camada de alimentação, resultando em um curto-circuito.
2. Arquivo de projeto PADS Curto-circuito de linha 2D
A verificação da rede elétrica do DFM revelou um curto-circuito entre a fonte de alimentação e o aterramento. A verificação feita pelo engenheiro de layout mostrou que uma linha 2D na quinta camada não foi cancelada durante a conversão do arquivo Gerber, levando a um curto-circuito na rede elétrica.
3. Circuito aberto do arquivo Altium Design
A verificação da rede elétrica do DFM identificou um circuito aberto em toda a rede de aterramento na segunda camada. O uso do Altium Designer para abrir o arquivo revelou que todos os furos de aterramento estavam isolados da folha de cobre, causando um circuito aberto na rede de aterramento.
4. Janela da máscara de solda ausente
A inspeção de anormalidade na janela da máscara de solda do DFM constatou que a máscara de solda estava ausente em áreas destinadas à soldagem. Sem uma janela na máscara de solda, a área não pode ser soldada, levando a potenciais problemas de montagem.
5. Perfuração Faltando
A inspeção de análise de perfuração falhou, identificando furos ausentes para pinos de dispositivos DIP. Sem esses furos, os dispositivos DIP não podem ser inseridos e soldados. Se a perfuração for realizada posteriormente, o furo pode ficar sem revestimento de cobre, resultando em um circuito aberto que não pode ser corrigido.
Funções de detecção de DFM
1. Análise de circuitos
Largura mínima da linha: Os engenheiros de projeto devem garantir que a largura das trilhas seja adequada para suportar a corrente esperada. Uma largura de trilha insuficiente pode levar ao superaquecimento e a possíveis falhas.
Espaçamento mínimo: O espaçamento adequado entre as trilhas é essencial para evitar curtos-circuitos e interferências de sinal. O espaçamento deve atender aos requisitos de tensão e às capacidades de fabricação.
Espaçamento SMD: O espaçamento adequado entre os pads SMD é crucial para evitar pontes de solda e garantir conexões confiáveis.
Dimensões das ilhas de solda: As dimensões das ilhas de solda afetam a qualidade da soldagem. Ilhas muito pequenas podem resultar em juntas de solda de má qualidade, enquanto ilhas excessivamente grandes podem causar desalinhamento dos componentes.
Revestimento de cobre em grade: Embora o revestimento de cobre em grade possa melhorar a dissipação de calor, um espaçamento excessivamente pequeno na grade e uma largura de linha reduzida podem complicar os processos de fabricação.
Dimensões do anel de furos: O tamanho adequado do anel de furos é essencial para uma soldagem correta. Anéis de furos pequenos podem dificultar a soldagem, enquanto anéis de furos muito pequenos podem causar circuitos abertos.
Distância entre furo e trilha: Uma distância insuficiente entre furos e trilhas pode resultar em curtos-circuitos durante a fabricação devido às tolerâncias do processo.
Sinal elétrico: erros de projeto, como trilhas interrompidas ou ângulos agudos, podem causar desafios de fabricação e problemas de integridade do sinal.
Cobre na borda da placa: Trilhas de cobre muito próximas da borda da placa podem ficar expostas durante a moldagem e causar problemas na instalação.
Pad no furo: Pads com furos podem afetar a qualidade da soldagem e o posicionamento dos componentes.
Circuito aberto ou curto-circuito: Detectar circuitos abertos ou curtos-circuitos devido a erros de projeto é essencial para evitar falhas funcionais.
2. Análise de Perfuração
Abertura de perfuração: Furos de tamanho reduzido podem aumentar os custos de produção e podem estar além das capacidades de fabricação.
Distância entre furos: O espaçamento insuficiente entre os furos pode levar à quebra da broca e a curtos-circuitos.
Distância do furo à borda da placa: Furos muito próximos da borda da placa podem causar a quebra do anel de solda e afetar a qualidade da soldagem.
Densidade de furos: Uma alta densidade de furos pode aumentar o tempo e os custos de produção. Densidade excessiva de furos também pode afetar o preço e os prazos de entrega.
Furos especiais: Furos especiais, como furos semicirculares ou furos quadrados, exigem atenção especial durante o projeto para garantir a viabilidade de fabricação.
Vazamentos em Orifícios: Erros de projeto, como a ausência de furos para perfuração, podem levar a circuitos abertos ou problemas de montagem.
Furos em excesso:
