As an essential part of electronic products, placa de circuit imprès (PCB) plays a key role in realizing the function of electronic products, which leads to the increasingly prominent importance of PCB design, because the performance of PCB design directly determines the function and cost of electronic products. Good PCB design can keep electronic products from many problems, thus ensuring that products can be smoothly manufactured and meet all the needs of practical applications.

Of all the elements that contribute to PCB design, manufacturing Design (DFM) is absolutely essential because it links PCB design with PCB manufacturing in order to find problems early and solve them in time throughout the life cycle of electronic products. One myth is that the complexity of PCB design will increase as manufacturability of electronics is considered at the PCB design stage. In the design life cycle of electronic products, DFM can not only make electronic products participate in automatic production smoothly, and save labor costs in the manufacturing process, but also effectively shorten the manufacturing time to ensure the timely completion of the final electronic products.

Fabricabilitat de PCB

En combinar la fabricabilitat amb el disseny de PCB, el disseny de fabricació és un factor clau que condueix a una fabricació eficient, d’alta qualitat i de baix cost. The research of PCB manufacturability covers a wide range, usually divided into PCB manufacturing and PCB assembly.

LPCB production

For PCB manufacturing, the following aspects should be considered: PCB size, PCB shape, process edge and Mark point. Si aquests aspectes no es tenen totalment en compte en l’etapa de disseny de PCB, és possible que les màquines automàtiques de laminació de xips no puguin acceptar taules de PCB prefabricades tret que es prenguin mesures de processament addicionals. Per empitjorar les coses, algunes plaques no es poden fabricar automàticament mitjançant soldadura manual. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

Cada instal·lador de xips té la seva mida de PCB desitjada, que varia segons els paràmetres de cada instal·lador. Per exemple, l’instal·lador de xips accepta una mida màxima de PCB de 500 mm * 450 mm i una mida mínima de PCB de 30 mm * 30 mm. Això no vol dir que no puguem manejar components de taulers de PCB menors de 30 mm per 30 mm i que puguem confiar en taules de trencaclosques quan es requereixin mides més petites. Quan només es pot confiar en la instal·lació manual i els costos laborals augmenten i els cicles de producció estan fora de control, les màquines SMT amb xip mai no acceptaran plaques PCB massa grans o massa petites. Therefore, in the PCB design stage, the PCB size requirements set by automatic installation and manufacturing must be fully considered, and it must be controlled within the effective range.

La següent figura il·lustra el document de disseny de la placa PCB completat pel programari Huaqiu DFM. As a 5×2 board, each square unit is a single piece, measuring 50mm by 20mm. The connection between each unit is achieved by V-cut/V-scoring technology. In this image, the entire square is shown with a final size of 100mm by 100mm. Segons els requisits anteriors, es pot concloure que la mida del tauler es troba dins del rang acceptable.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. Un PCB normal ha de tenir una forma rectangular amb una proporció de llargada a amplada de 4: 3 o 5: 4 (millor). If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Per evitar que això passi, el PCB ha de ser dissenyat en una forma comuna durant la fase de disseny de PCB per complir els requisits SMT. No obstant això, això és difícil de fer a la pràctica. Quan la forma d’alguns productes electrònics ha de ser irregular, s’han d’utilitzar forats de segell per donar al PCB final una forma normal. Quan es munten, els deflectors auxiliars redundants es poden treure del PCB per satisfer els requisits d’instal·lació i espai automàtics.

La imatge següent mostra el PCB de forma irregular i el programari Huaqiu DFM afegeix la vora de processament. The whole circuit board size is 80mm * 52mm, and the square area is the size of the actual PCB. The size of the upper right corner area is 40mm by 20mm, which is the auxiliary craft edge produced by the bridge of the stamp hole.

2.png

3. Costat del procés

To meet the requirements of automatic manufacturing, process edges must be placed on the PCB to secure the PCB.

In PCB design stage, 5mm wide process edge should be set aside in advance, without leaving any components and wiring. La guia tècnica se sol col·locar al costat curt del PCB, però es pot seleccionar el costat curt quan la relació d’aspecte supera el 80%. Després del muntatge, la vora del procés es pot eliminar com a funció de producció auxiliar.

4. Mark point

For PCBS with components installed, Mark points should be added as a common reference point to ensure that component locations are accurately determined for each assembly device. Therefore, Mark points are SMT manufacturing benchmarks required for automated manufacturing.

Components require 2 Mark points and PCBS require 3 Mark points. These marks should be placed on the edges of the PCB board and cover all SMT components. La distància central entre el punt de marcatge i la vora de la placa ha de ser com a mínim de 5 mm. For PCBS with double-sided SMT components, Mark points should be placed on both sides. If the components are too close together to place Mark points on the board, they can be placed on the edge of the process.

LPCB assembly

PCB assembly, or PCBA for short, is actually the process of welding components onto bare boards. Per tal de complir els requisits de fabricació automàtica, el muntatge de PCB té alguns requisits per al disseny del paquet de muntatge i del muntatge.

1. Embalatge de components

Durant el disseny del PCBA, si els paquets de components no compleixen els estàndards adequats i els components estan massa junts, no es produirà la instal·lació automàtica.

Per tal d’obtenir el millor embalatge de components, s’ha d’utilitzar un programari professional de disseny EDA per complir les normes internacionals d’embalatge de components. During PCB design, the aerial view area must not overlap with other areas, and the automatic IC SMT machine will be able to accurately identify and mount the surface.

2. Component layout

El disseny de components és una tasca important en el disseny de PCB perquè el seu rendiment està directament relacionat amb la complexitat de l’aspecte i el procés de fabricació de PCB.

Durant el disseny dels components, s’haurien de determinar les superfícies de muntatge dels components SMD i THD. Aquí configurem la part frontal del PCB com a component A i la part posterior com a component B. The assembly layout should consider the assembly form, including single layer single package assembly, double layer single package assembly, single layer mixed package assembly, Side A mixed package and side B single package assembly and side A THD and side B SMD assembly. Un muntatge diferent requereix diferents processos i tècniques de fabricació. Therefore, in terms of component layout, the best component layout should be selected to make manufacturing simple and easy, so as to improve the manufacturing efficiency of the whole process.

In addition, consideration must be given to the orientation of component layout, spacing between components, heat dissipation, and component height.

In general, component orientation should be consistent. Components are laid out in accordance with the principle of minimum tracking distance, based on which components with polarity markers should have uniform polarity directions, and components without polarity markers should be neatly aligned along the X or Y axis. L’alçada del component ha de ser de fins a 4 mm i la direcció de transmissió entre el component i el PCB ha de ser de 90 °.

To improve the welding speed of components and facilitate subsequent inspection, the spacing between components should be consistent. Components in the same network should be close to each other and a safe distance should be left between different networks according to the voltage drop. Silkscreen and pad must not overlap, otherwise components will not be installed.

Due to the actual operating temperature of the PCB and the thermal characteristics of the electrical components, heat dissipation should be considered. El disseny dels components s’hauria de centrar en la dissipació de calor. Si cal, utilitzeu un ventilador o dissipador de calor. S’han de seleccionar els radiadors adequats per als components de potència i els components sensibles a la calor s’han de situar lluny del calor. The high component should be placed after the low component.

More details should be focused on PCB DFM, and experience should be accumulated in practice. Per exemple, els requisits de disseny de PCB de senyal d’alta velocitat tenen requisits especials d’impedància i s’han de discutir amb el fabricant de la placa abans de la fabricació real per determinar la impedància i la informació de capes. Per tal de preparar-se per a la producció de plaques de PCB de mida petita amb cablejat dens, s’ha de discutir amb el fabricant de PCB l’amplada mínima del cablejat i la capacitat de fabricació del diàmetre del forat passant per garantir una producció suau d’aquests PCBS.