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 as larguras das trilhas sejam adequadas para lidar com a corrente esperada. Largura de trilha insuficiente pode levar a superaquecimento e potencial falha.
Espaçamento mínimo: O espaçamento adequado entre as trilhas é essencial para evitar curtos-circuitos e interferências no 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.
Tamanho da almofada: As dimensões das almofadas afetam a qualidade da soldagem. Almofadas muito pequenas podem resultar em juntas de solda de baixa qualidade, enquanto almofadas excessivamente grandes podem causar desalinhamento dos componentes.
Revestimento de cobre em grade: Embora o revestimento de cobre da grade possa melhorar a dissipação de calor, espaçamento da grade e largura da linha excessivamente pequenos podem complicar os processos de fabricação.
Tamanho do anel do furo: O tamanho adequado dos anéis de furo é necessário para uma soldagem adequada. Anéis de furo pequenos podem causar dificuldades de soldagem, enquanto anéis de furo passante pequenos podem causar circuitos abertos.
Buraco para linha: 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 quebradas ou ângulos agudos, podem causar desafios de fabricação e problemas de integridade do sinal.
Cobre até a borda da placa: Traços de cobre muito próximos da borda da placa podem causar exposição durante a moldagem e possíveis problemas de instalação.
Almofada no buraco: Almofadas com furos podem afetar a qualidade da soldagem e o posicionamento dos componentes.
Curto-circuito aberto: Detectar circuitos abertos ou curtos devido a erros de projeto é essencial para evitar falhas funcionais.
2. Análise de Perfuração
Abertura de perfuração: Furos de perfuração pequenos podem aumentar os custos de produção e podem estar além das capacidades de fabricação.
Buraco a Buraco: Espaçamento insuficiente entre os furos pode levar à quebra da broca e curto-circuitos.
Furo até a borda da placa: Furos muito próximos da borda da placa podem causar quebra do anel de solda e afetar a qualidade da soldagem.
Densidade do buraco: Alta densidade de furos pode aumentar o tempo e os custos de produção. A densidade excessiva de furos também pode afetar o preço e os prazos de entrega.
Furos especiais: Furos especiais, como meios furos ou furos quadrados, exigem atenção especial durante o projeto para garantir a capacidade de fabricação.
Furos com vazamento: Erros de projeto, como furos faltantes, podem levar a circuitos abertos ou problemas de montagem.
Furos em excesso:
