การรับประกันความน่าเชื่อถือของการออกแบบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ถือเป็นสิ่งสำคัญ การออกแบบเพื่อการผลิตครอบคลุมสามประเด็นหลัก ได้แก่ การออกแบบเพื่อการผลิต PCB การออกแบบการประกอบ PCBA และการออกแบบการผลิตที่คุ้มต้นทุน ในจำนวนนี้ การออกแบบเพื่อการผลิต PCB มุ่งเน้นไปที่มุมมองการผลิตของบอร์ด PCB โดยพิจารณาพารามิเตอร์กระบวนการเพื่อปรับปรุงผลผลิตและลดต้นทุนการสื่อสาร การพิจารณาการออกแบบรวมถึงความกว้างและระยะห่างของเส้น ระยะห่างระหว่างเส้นและรู ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องได้รับการจัดการในขั้นตอนการออกแบบ
ความสำคัญของการออกแบบ PCB
ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ PCB ทำหน้าที่เป็นสื่อทางกายภาพสำหรับเนื้อหาการออกแบบ โดยตระหนักถึงเจตนาการออกแบบและฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์ทั้งหมด ดังนั้น การออกแบบ PCB จึงเป็นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้ในทุกโครงการ การออกแบบ PCB ให้สามารถผลิตได้ต้องอาศัยความเอาใจใส่ของวิศวกรเพื่อให้แน่ใจว่าการออกแบบสอดคล้องกับความสามารถในการผลิต
ข้อผิดพลาดทั่วไปในการออกแบบ
หลังจากออกแบบ PCB เสร็จแล้ว ก็จะผลิตแผงวงจรจริงขึ้นมา โดยส่วนใหญ่แล้ว PCB ที่ออกแบบไว้จะไม่สามารถผลิตได้เนื่องจากกระบวนการออกแบบและอุปกรณ์การผลิตไม่ตรงกัน วิศวกรออกแบบจะต้องเข้าใจความสามารถของกระบวนการผลิตในระหว่างขั้นตอนการออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้
บทบาทของการวิเคราะห์ DFM
ซอฟต์แวร์วิเคราะห์การออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) จะทำการตรวจสอบความสามารถในการผลิตของ PCB ที่ออกแบบไว้ตามพารามิเตอร์ของกระบวนการผลิต ช่วยให้วิศวกรออกแบบระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นเกี่ยวกับความสามารถในการผลิตได้ก่อนการผลิต โดยทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างการออกแบบและการผลิต
กรณีศึกษาการตรวจสอบรายการ DFM
ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ความสามารถในการผลิตของ DFM Services ได้พัฒนาผลิตภัณฑ์หลัก 19 รายการและกฎการตรวจสอบโดยละเอียด 52 ข้อสำหรับการวิเคราะห์แผงวงจรเปล่า PCB กฎเหล่านี้ครอบคลุมปัญหาการผลิตที่อาจเกิดขึ้นได้หลากหลาย ด้านล่างนี้เป็นกรณีคลาสสิกบางส่วนที่การวิเคราะห์ DFM ช่วยให้ผู้ใช้แก้ไขปัญหาได้:
1. ไฟล์ออกแบบ Allegro ลัดวงจร
จากการตรวจสอบเครือข่ายไฟฟ้าของ DFM พบว่ามีไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างแหล่งจ่ายไฟและกราวด์ เมื่อตรวจสอบไฟล์ PCB ใน Allegro พบว่ารูกราวด์ระบายความร้อนของแผ่น SMD สองแผ่นเกิดไฟฟ้าลัดวงจรกับชั้นพลังงาน และรูกราวด์ไม่ได้แยกออกจากกันในชั้นพลังงาน ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร
2. ไฟล์ออกแบบ PADS เส้น 2D ลัดวงจร
การตรวจสอบเครือข่ายไฟฟ้าของ DFM เผยให้เห็นไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างแหล่งจ่ายไฟและกราวด์ การตรวจสอบโดยวิศวกรเลย์เอาต์แสดงให้เห็นว่าเส้น 2 มิติในเลเยอร์ที่ XNUMX ไม่ถูกยกเลิกเมื่อแปลงไฟล์ Gerber ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในเครือข่ายไฟฟ้า
3. วงจรเปิดไฟล์ออกแบบ Altium
การตรวจสอบเครือข่ายไฟฟ้าของ DFM พบว่ามีวงจรเปิดในเครือข่ายกราวด์ทั้งหมดในชั้นที่สอง การใช้ Altium Designer เพื่อเปิดไฟล์เผยให้เห็นว่ารูกราวด์ทั้งหมดถูกแยกออกจากแผ่นทองแดง ทำให้เกิดวงจรเปิดในเครือข่ายกราวด์
4. หน้าต่างหน้ากากประสานหายไป
การตรวจสอบความผิดปกติของหน้าต่างหน้ากากประสานของ DFM พบว่าหน้ากากประสานหายไปในบริเวณที่ตั้งใจจะบัดกรี หากไม่มีหน้าต่างในหน้ากากประสาน พื้นที่ดังกล่าวจะไม่สามารถบัดกรีได้ ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาในการประกอบ
5. ขาดการเจาะ
การตรวจสอบการวิเคราะห์การเจาะที่พลาดพบรูที่หายไปสำหรับพินอุปกรณ์ DIP หากไม่มีรูเหล่านี้ อุปกรณ์ DIP จะไม่สามารถใส่และบัดกรีได้ หากเจาะในภายหลัง รูอาจไม่มีทองแดงชุบ ส่งผลให้วงจรเปิดซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้
ฟังก์ชันการตรวจจับ DFM
1. การวิเคราะห์วงจร
ความกว้างของเส้นขั้นต่ำ: วิศวกรออกแบบต้องแน่ใจว่าความกว้างของรอยเชื่อมนั้นเพียงพอต่อการจัดการกระแสไฟฟ้าที่คาดว่าจะเกิดขึ้น ความกว้างของรอยเชื่อมที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและอาจเกิดความล้มเหลวได้
ระยะห่างขั้นต่ำ: ระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างวงจรเป็นสิ่งสำคัญเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรและการรบกวนสัญญาณ ระยะห่างควรเป็นไปตามข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้าและความสามารถในการผลิต
ระยะห่าง SMD: ระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างแผ่น SMD ถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อป้องกันสะพานบัดกรีและเพื่อให้แน่ใจว่าเชื่อมต่อได้อย่างน่าเชื่อถือ
ขนาดแผ่น: ขนาดของแผ่นรองจะส่งผลต่อคุณภาพการบัดกรี แผ่นรองที่มีขนาดเล็กเกินไปอาจทำให้จุดบัดกรีไม่แน่น ในขณะที่แผ่นรองที่มีขนาดใหญ่เกินไปอาจทำให้ชิ้นส่วนไม่เรียงกัน
การชุบทองแดงแบบกริด: แม้ว่าการชุบทองแดงแบบกริดจะช่วยเพิ่มการกระจายความร้อนได้ แต่ระยะห่างระหว่างกริดและความกว้างของเส้นที่เล็กเกินไปอาจทำให้กระบวนการผลิตซับซ้อนได้
ขนาดแหวนรู: จำเป็นต้องมีขนาดรูวงแหวนที่เหมาะสมเพื่อการบัดกรีที่เหมาะสม รูวงแหวนขนาดเล็กอาจทำให้เกิดปัญหาในการบัดกรี ในขณะที่รูวงแหวนขนาดเล็กอาจทำให้เกิดวงจรเปิดได้
จากหลุมถึงเส้น: ระยะห่างระหว่างรูและรอยที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในระหว่างการผลิตเนื่องจากความคลาดเคลื่อนของกระบวนการ
สัญญาณไฟฟ้า: ข้อผิดพลาดในการออกแบบ เช่น รอยหักหรือมุมแหลมอาจทำให้เกิดความท้าทายในการผลิตและปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณ
ทองแดงถึงขอบบอร์ด: รอยทองแดงที่อยู่ใกล้ขอบกระดานมากเกินไปอาจทำให้เกิดการเปิดเผยในระหว่างการขึ้นรูป และอาจเกิดปัญหาในการติดตั้งได้
แผ่นรองบนหลุม: แผ่นรองที่มีรูอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพการบัดกรีและการจัดวางส่วนประกอบ
เปิดไฟฟ้าลัดวงจร: การตรวจจับวงจรเปิดหรือไฟฟ้าลัดวงจรอันเนื่องมาจากข้อผิดพลาดในการออกแบบถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อป้องกันความล้มเหลวในการทำงาน
2. การวิเคราะห์การเจาะ
ช่องเจาะ: ขนาดรูเจาะที่เล็กอาจเพิ่มต้นทุนการผลิต และอาจเกินขีดความสามารถในการผลิตได้
หลุมต่อหลุม: ระยะห่างระหว่างรูที่ไม่เพียงพออาจทำให้ดอกสว่านหักและเกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้
รูถึงขอบกระดาน: รูที่อยู่ใกล้กับขอบบอร์ดมากเกินไปอาจทำให้แหวนบัดกรีแตกและส่งผลต่อคุณภาพการบัดกรีได้
ความหนาแน่นของรู: ความหนาแน่นของรูที่สูงอาจเพิ่มเวลาและต้นทุนในการผลิต ความหนาแน่นของรูที่มากเกินไปอาจส่งผลต่อราคาและกำหนดการส่งมอบด้วย
รูพิเศษ: รูพิเศษ เช่น รูครึ่งรูหรือรูสี่เหลี่ยม จำเป็นต้องได้รับความเอาใจใส่เป็นพิเศษในระหว่างการออกแบบเพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการผลิต
รูรั่ว: ข้อผิดพลาดในการออกแบบ เช่น การขาดรูเจาะ อาจทำให้เกิดวงจรเปิดหรือปัญหาในการประกอบได้
รูส่วนเกิน:
