Jako základní součást elektronických produktů plošných spojů (PCB) hraje klíčovou roli při realizaci funkce elektronických výrobků, což vede ke stále výraznější důležitosti designu PCB, protože výkon konstrukce PCB přímo určuje funkci a cenu elektronických produktů. Dobrá konstrukce desek plošných spojů může zabránit elektronickým výrobkům před mnoha problémy, a tím zajistit, aby výrobky mohly být plynule vyráběny a splňovaly všechny potřeby praktických aplikací.

Manufacturing Design (DFM) je ze všech prvků, které přispívají k návrhu DPS, naprosto zásadní, protože spojuje návrh DPS s výrobou DPS, aby bylo možné včas najít problémy a včas je vyřešit během celého životního cyklu elektronických produktů. 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.

Vyrobitelnost DPS

Díky kombinaci vyrobitelnosti s návrhem desky plošných spojů je výrobní design klíčovým faktorem vedoucím k efektivní výrobě, vysoké kvalitě a nízkým nákladům. 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. Pokud tyto aspekty nejsou plně zohledněny ve fázi návrhu desky plošných spojů, nemusí být automatické laminovací stroje na čipy schopny přijímat prefabrikované desky plošných spojů, pokud nejsou přijata další opatření ke zpracování. Aby toho nebylo málo, některé desky nelze vyrobit automaticky pomocí ručního svařování. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

Každý instalátor čipů má svou vlastní požadovanou velikost DPS, která se liší podle parametrů každého instalátoru. Instalátor čipů například akceptuje maximální velikost DPS 500 mm * 450 mm a minimální velikost DPS 30 mm * 30 mm. To neznamená, že nemůžeme zvládnout součásti desek plošných spojů menší než 30 mm x 30 mm a že se můžeme spolehnout na desky skládačky, když jsou požadovány menší velikosti. Když se můžete spolehnout pouze na ruční instalaci a náklady na pracovní sílu rostou a výrobní cykly jsou mimo kontrolu, stroje SMT s čipy nikdy nepřijmou příliš velké nebo příliš malé desky plošných spojů. 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.

Následující obrázek ilustruje dokument návrhu desky PCB vyplněný softwarem Huaqiu DFM. Jako deska 5 × 2 je každá čtvercová jednotka z jednoho kusu o rozměrech 50 mm x 20 mm. 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. Podle výše uvedených požadavků lze usoudit, že velikost desky je v přijatelném rozmezí.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. Normální PCB by měl mít obdélníkový tvar s poměrem délky k šířce 4: 3 nebo 5: 4 (nejlepší). If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Aby se tomu zabránilo, musí být deska plošných spojů během fáze návrhu desky plošných spojů navržena ve společném tvaru, aby splňovala požadavky SMT. To je však v praxi obtížné provést. Když musí být tvar některých elektronických produktů nepravidelný, musí být použity otvory pro razítko, aby konečný plošný spoj získal normální tvar. Po sestavení lze z desky plošných spojů odstranit nadbytečné pomocné přepážky, aby byly splněny požadavky na automatickou instalaci a prostor.

Následující obrázek ukazuje PCB s nepravidelným tvarem a hranu zpracování přidává software Huaqiu DFM. 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. Procesní strana

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

Ve fázi návrhu desky plošných spojů by měla být předem odložena 5 mm široká hrana procesu, aniž by byly ponechány jakékoli součásti a kabely. Technický průvodce je obvykle umístěn na kratší straně desky plošných spojů, ale krátkou stranu lze vybrat, když poměr stran překročí 80%. Po sestavení lze okraj procesu odebrat jako pomocnou produkční roli.

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. Body značky jsou tedy měřítky výroby SMT vyžadovanými pro automatizovanou výrobu.

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. Středová vzdálenost mezi bodem značky a okrajem desky by měla být alespoň 5 mm. U PCBS s oboustrannými součástmi SMT by měly být značkovací body umístěny na obou stranách. 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

Sestavování desek plošných spojů nebo zkráceně PCBA je ve skutečnosti proces svařování součástí na holé desky. Aby byly splněny požadavky automatické výroby, má montáž desek plošných spojů určité požadavky na montážní balíček a rozvržení sestavy.

1. Balení součástí

Pokud během návrhu PCBA balíčky součástí nesplňují příslušné standardy a komponenty jsou příliš blízko sebe, automatická instalace neproběhne.

Aby bylo možné získat nejlepší balení komponent, měl by být použit profesionální software pro návrh EDA, který bude vyhovovat mezinárodním standardům balení komponent. 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

Rozložení součástek je důležitým úkolem při návrhu DPS, protože jeho výkon přímo souvisí se složitostí vzhledu a výrobního postupu DPS.

Během rozložení komponent by měly být určeny montážní povrchy součástí SMD a THD. Zde nastavíme přední stranu DPS jako stranu komponenty A a zadní stranu jako součást 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. Různá montáž vyžaduje různé výrobní postupy a techniky. 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.

Orientace komponent by obecně měla být konzistentní. 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. Výška součásti by měla být až 4 mm a směr přenosu mezi komponentou a deskou plošných spojů by měl být 90 °.

Aby se zlepšila rychlost svařování součástí a usnadnila následná kontrola, měly by být vzdálenosti mezi součástmi konzistentní. 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. Uspořádání komponentů by se mělo zaměřit na odvod tepla. V případě potřeby použijte ventilátor nebo chladič. Pro napájecí komponenty by měly být zvoleny vhodné radiátory a tepelně citlivé součásti by měly být umístěny mimo teplo. Vysoká složka by měla být umístěna za nízkou složkou.

Další podrobnosti by se měly zaměřit na PCB DFM a zkušenosti by měly být shromažďovány v praxi. Například požadavky na návrh desky plošných spojů vysokorychlostního signálu mají speciální požadavky na impedanci a měly by být projednány s výrobcem desky před skutečnou výrobou, aby se určily informace o impedanci a vrstvení. Aby se připravila výroba na malých deskách plošných spojů s hustým zapojením, měla by být s výrobcem desek plošných spojů projednána minimální šířka a průměr průchozího otvoru, aby byla zajištěna hladká výroba těchto desek plošných spojů.