Обеспечение надежности электронных продуктов имеет решающее значение. Проектирование технологичности охватывает три ключевых аспекта: проектирование технологичности печатных плат, проектирование сборки печатных плат и экономически эффективное проектирование производства. Среди них проектирование технологичности печатных плат фокусируется на перспективе производства печатных плат, учитывая параметры процесса для повышения производительности и снижения затрат на связь. Проектные соображения включают ширину и интервал линий, расстояния между линиями и отверстиями, все из которых должны быть учтены на этапе проектирования.
Важность проектирования печатной платы
При разработке электронных продуктов печатная плата служит физическим носителем для содержания дизайна, реализуя все замыслы дизайна и функции продукта. Поэтому проектирование печатной платы является неотъемлемым звеном в любом проекте. Проектирование технологичности печатных плат требует внимания инженеров, чтобы гарантировать, что проект соответствует производственным возможностям.
Распространенные ошибки дизайна
После завершения проектирования печатной платы производится физическая печатная плата. Часто спроектированная печатная плата не может быть изготовлена из-за несоответствий между процессом проектирования и производственным оборудованием. Инженеры-конструкторы должны понимать возможности производственного процесса на этапе проектирования, чтобы избежать подобных проблем.
Роль DFM-анализа
Аналитическое программное обеспечение Design for Manufacturability (DFM) выполняет проверки технологичности разработанной печатной платы в соответствии с параметрами производственного процесса. Оно помогает инженерам-конструкторам выявлять потенциальные проблемы технологичности до начала производства, выступая в качестве моста между проектированием и производством.
Примеры объектов инспекции DFM
wonderfulpcb DFM Services программное обеспечение для анализа технологичности разработало 19 основных пунктов и 52 подробных правила инспекции для анализа пустых плат печатных плат. Эти правила охватывают широкий спектр потенциальных производственных проблем. Ниже приведены некоторые классические случаи, когда анализ DFM помог пользователям в решении проблем:
1. Короткое замыкание в файле дизайна Allegro
При проверке электрической сети DFM было обнаружено короткое замыкание между источником питания и землей. При проверке файла печатной платы в Allegro было обнаружено, что отверстия заземления теплоотвода двух SMD-площадок были закорочены со слоем питания, а отверстия заземления не были изолированы в слое питания, что привело к короткому замыканию.
2. Файл проекта PADS 2D Линия Короткое замыкание
Проверка электросети DFM выявила короткое замыкание между источником питания и землей. Проверка инженером-компоновщиком показала, что при конвертации Gerber-файла не была отменена 2D-линия на пятом слое, что привело к короткому замыканию в электросети.
3. Открытая схема файла Altium Design
Проверка электрической сети DFM выявила обрыв цепи во всей сети заземления на втором слое. Использование Altium Designer для открытия файла показало, что все отверстия заземления были изолированы от медной фольги, что привело к обрыву цепи в сети заземления.
4. Отсутствует окно паяльной маски
Проверка неисправностей окна паяльной маски DFM выявила, что паяльная маска отсутствовала в областях, предназначенных для пайки. Без окна в паяльной маске область не может быть запаяна, что приводит к потенциальным проблемам сборки.
5. Отсутствующее бурение
Проверка анализа пропущенных отверстий выявила отсутствие отверстий для штырьков DIP-устройства. Без этих отверстий DIP-устройства не могут быть вставлены и спаяны. Если сверление будет выполнено позже, отверстие может не иметь медного покрытия, что приведет к разомкнутой цепи, которую невозможно будет исправить.
Функции обнаружения DFM
1. Анализ схемы
Минимальная ширина линии: Инженеры-конструкторы должны убедиться, что ширина дорожек достаточна для ожидаемого тока. Недостаточная ширина дорожек может привести к перегреву и потенциальному отказу.
Минимальный интервал: Соответствующее расстояние между дорожками необходимо для предотвращения коротких замыканий и помех сигнала. Расстояние должно соответствовать требованиям по напряжению и производственным возможностям.
Расстояние между SMD-компонентами: Правильное расстояние между контактными площадками SMD имеет решающее значение для предотвращения образования перемычек припоя и обеспечения надежности соединений.
Размер колодки: Размеры контактных площадок влияют на качество пайки. Слишком маленькие контактные площадки могут привести к плохим паяным соединениям, а слишком большие контактные площадки могут вызвать несоосность компонентов.
Покрытие сетки медью: Хотя медное покрытие сетки может улучшить рассеивание тепла, слишком малый шаг сетки и ширина линий могут усложнить производственные процессы.
Размер кольца отверстия: Для правильной пайки необходим соответствующий размер кольца с отверстием. Маленькие кольца с отверстием могут привести к трудностям пайки, а маленькие кольца с отверстием могут привести к разрыву цепи.
Отверстие к линии: Недостаточное расстояние между отверстиями и дорожками может привести к коротким замыканиям в процессе производства из-за технологических допусков.
Электрический сигнал: Ошибки проектирования, такие как оборванные дорожки или острые углы, могут привести к проблемам при производстве и проблемам с целостностью сигнала.
Медь до края платы: Расположение медных дорожек слишком близко к краю платы может привести к обнажению во время формовки и потенциальным проблемам при установке.
Накладка на отверстие: Контактные площадки с отверстиями могут повлиять на качество пайки и размещение компонентов.
Открытое короткое замыкание: Обнаружение обрывов или коротких замыканий, вызванных ошибками проектирования, имеет важное значение для предотвращения функциональных отказов.
2. Анализ бурения
Отверстие для сверления: Небольшие размеры отверстий могут привести к увеличению производственных затрат и выйти за рамки производственных возможностей.
От лунки к лунке: Недостаточное расстояние между отверстиями может привести к поломке сверла и короткому замыканию.
Расстояние от отверстия до края доски: Расположение отверстий слишком близко к краю платы может привести к поломке паяльного кольца и повлиять на качество пайки.
Плотность отверстий: Высокая плотность отверстий может увеличить время производства и затраты. Чрезмерная плотность отверстий также может повлиять на цену и графики поставок.
Специальные отверстия: Специальные отверстия, такие как полуотверстия или квадратные отверстия, требуют особого внимания при проектировании для обеспечения технологичности.
Протекающие отверстия: Ошибки проектирования, такие как отсутствие просверленных отверстий, могут привести к разрыву цепей или проблемам при сборке.
Лишние отверстия:
