Elektronik ürün tasarımlarının güvenilirliğini sağlamak hayati önem taşır. Üretilebilirlik tasarımı üç temel yönü kapsar: PCB üretilebilirlik tasarımı, PCBA montaj tasarımı ve maliyet etkin üretim tasarımı. Bunlar arasında PCB üretilebilirlik tasarımı, üretim verimini iyileştirmek ve iletişim maliyetlerini azaltmak için süreç parametrelerini göz önünde bulundurarak PCB kartlarının üretim perspektifine odaklanır. Tasarım hususları arasında hat genişliği ve aralığı, delik-hat ve delik-delik mesafeleri bulunur ve bunların hepsi tasarım aşamasında ele alınmalıdır.
PCB Tasarımının Önemi
Elektronik ürün geliştirmede PCB, tasarım içeriği için fiziksel ortam görevi görerek tüm tasarım amaçlarını ve ürün işlevlerini gerçekleştirir. Bu nedenle PCB tasarımı, herhangi bir projede vazgeçilmez bir bağlantıdır. PCB'lerin üretilebilirlik tasarımı, tasarımın üretim yetenekleriyle uyumlu olduğundan emin olmak için mühendislerin dikkatini gerektirir.
Yaygın Tasarım Hataları
PCB tasarımı tamamlandıktan sonra fiziksel devre kartı üretilir. Genellikle, tasarlanan PCB, tasarım süreci ile üretim ekipmanı arasındaki uyumsuzluklar nedeniyle üretilemez. Tasarım mühendisleri, bu tür sorunlardan kaçınmak için tasarım aşamasında üretim süreci yeteneklerini anlamalıdır.
DFM Analizinin Rolü
Üretilebilirlik Tasarımı (DFM) analiz yazılımı, tasarlanan PCB üzerinde üretim süreci parametrelerine göre üretilebilirlik kontrolleri gerçekleştirir. Tasarım mühendislerinin üretimden önce potansiyel üretilebilirlik sorunlarını belirlemesine yardımcı olur ve tasarım ile üretim arasında bir köprü görevi görür.
DFM Muayene Öğesi Vaka Çalışmaları
wonderfulpcb DFM Services üretilebilirlik analiz yazılımı, PCB çıplak kart analizi için 19 ana madde ve 52 ayrıntılı inceleme kuralı geliştirmiştir. Bu kurallar çok çeşitli olası üretim sorunlarını kapsar. Aşağıda DFM analizinin kullanıcıların sorunları çözmesine yardımcı olduğu bazı klasik durumlar verilmiştir:
1. Allegro Tasarım Dosyası Kısa Devre
DFM elektrik şebekesi incelemesinde, güç kaynağı ile toprak arasında kısa devre tespit edildi. Allegro'daki PCB dosyasını kontrol ettikten sonra, iki SMD pedinin ısı dağıtma toprak deliklerinin güç katmanıyla kısa devre yaptığı ve toprak deliklerinin güç katmanında izole edilmediği ve bunun sonucunda kısa devre olduğu bulundu.
2. PADS Tasarım Dosyası 2D Hat Kısa Devresi
DFM elektrik şebekesi kontrolü güç kaynağı ile toprak arasında kısa devre olduğunu ortaya koydu. Düzen mühendisi tarafından yapılan doğrulama, Gerber dosyasını dönüştürürken beşinci katmandaki 2D hattının iptal edilmediğini ve bunun da elektrik şebekesinde kısa devreye yol açtığını gösterdi.
3. Altium Tasarım Dosyası Açık Devre
DFM elektrik şebekesi kontrolü, ikinci katmandaki tüm toprak şebekesinde açık bir devre tespit etti. Dosyayı açmak için Altium Designer kullanıldığında, tüm toprak deliklerinin bakır folyodan izole edildiği ve toprak şebekesinde açık bir devreye neden olduğu ortaya çıktı.
4. Lehim Maskesi Penceresi Eksik
DFM lehim maskesi penceresi anormallik incelemesi, lehimleme için ayrılmış alanlarda lehim maskesinin eksik olduğunu tespit etti. Lehim maskesinde bir pencere olmadan, alan lehimlenemez ve bu da olası montaj sorunlarına yol açar.
5. Eksik Sondaj
Kaçırılan delme analizi incelemesi, DIP cihaz pimleri için eksik delikleri tespit etti. Bu delikler olmadan, DIP cihazları yerleştirilemez ve lehimlenemez. Daha sonra delme yapılırsa, delikte bakır kaplama olmayabilir ve bu da düzeltilemeyen açık bir devreye neden olabilir.
DFM Algılama Fonksiyonları
1. Devre Analizi
Minimum Çizgi Genişliği: Tasarım mühendisleri, iz genişliklerinin beklenen akımı idare edebilecek kadar yeterli olduğundan emin olmalıdır. Yetersiz iz genişliği aşırı ısınmaya ve potansiyel arızaya yol açabilir.
Minimum Boşluk: Kısa devreleri ve sinyal parazitini önlemek için izler arasındaki yeterli aralık esastır. Aralık, voltaj gereksinimlerini ve üretim kapasitelerini karşılamalıdır.
SMD Aralığı: Lehim köprülerini önlemek ve güvenilir bağlantılar sağlamak için SMD pedler arasındaki uygun boşluklar çok önemlidir.
Ped Boyutu: Ped boyutları lehimleme kalitesini etkiler. Çok küçük pedler kötü lehim bağlantılarına neden olabilirken, aşırı büyük pedler bileşen hizalamasında bozulmaya neden olabilir.
Izgara Bakır Kaplama: Izgara bakır kaplama ısı dağılımını artırabilirken, aşırı küçük ızgara aralığı ve hat genişliği üretim süreçlerini karmaşıklaştırabilir.
Delik Halkası Boyutu: Uygun lehimleme için yeterli delik halkası boyutu gereklidir. Küçük delik halkaları lehimleme zorluklarına yol açabilirken, küçük delik halkaları açık devrelere neden olabilir.
Delikten Çizgiye: Delikler ve izler arasındaki mesafenin yetersiz olması, proses toleransları nedeniyle imalat sırasında kısa devrelere neden olabilir.
Elektrik Sinyali: Kırık izler veya keskin açılar gibi tasarım hataları, üretim zorluklarına ve sinyal bütünlüğü sorunlarına yol açabilir.
Bakır Tahtanın Kenarına: Bakır izlerinin levha kenarına çok yakın olması, kalıplama sırasında açığa çıkmaya ve olası montaj sorunlarına yol açabilir.
Deliğe Ped Takmak: Delikli pedler lehimleme kalitesini ve bileşen yerleşimini etkileyebilir.
Açık Kısa Devre: Tasarım hatalarından kaynaklanan açık veya kısa devrelerin tespiti fonksiyonel arızaların önlenmesi açısından önemlidir.
2. Sondaj Analizi
Delme Açıklığı: Küçük matkap deliği boyutları üretim maliyetlerini artırabilir ve üretim kapasitelerinin ötesinde olabilir.
Delikten Deliğe: Delikler arasındaki boşlukların yetersiz olması matkap ucunun kırılmasına ve kısa devreye neden olabilir.
Delikten Tahta Kenarına: Kart kenarına çok yakın delikler lehim halkasının kırılmasına ve lehimleme kalitesinin etkilenmesine neden olabilir.
Delik Yoğunluğu: Yüksek delik yoğunluğu üretim süresini ve maliyetlerini artırabilir. Aşırı delik yoğunluğu ayrıca fiyatı ve teslimat programlarını etkileyebilir.
Özel Delikler: Yarım delikler veya kare delikler gibi özel delikler, üretilebilirliğin sağlanması için tasarım sırasında özel dikkat gerektirir.
Sızdıran Delikler: Eksik matkap delikleri gibi tasarım hataları açık devrelere veya montaj sorunlarına yol açabilir.
Fazla Delikler:
