Als wesentlicher Bestandteil elektronischer Produkte, Leiterplatte (PCB) spielt eine Schlüsselrolle bei der Realisierung der Funktion elektronischer Produkte, was zu einer immer größeren Bedeutung des PCB-Designs führt, da die Leistung des PCB-Designs direkt die Funktion und Kosten von elektronischen Produkten bestimmt. Gutes PCB-Design kann elektronische Produkte vor vielen Problemen bewahren und so sicherstellen, dass Produkte reibungslos hergestellt werden können und alle Anforderungen praktischer Anwendungen erfüllen.

Von allen Elementen, die zum PCB-Design beitragen, ist das Manufacturing Design (DFM) ein absolutes Muss, da es das PCB-Design mit der PCB-Fertigung verbindet, um Probleme frühzeitig zu erkennen und während des gesamten Lebenszyklus elektronischer Produkte rechtzeitig zu lösen. 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.

PCB-Herstellbarkeit

Durch die Kombination von Herstellbarkeit mit PCB-Design ist das Fertigungsdesign ein Schlüsselfaktor für eine effiziente Fertigung, hohe Qualität und niedrige Kosten. 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. Werden diese Aspekte in der PCB-Designphase nicht vollständig berücksichtigt, können Chip-Laminierautomaten ohne zusätzliche Verarbeitungsmaßnahmen möglicherweise keine vorgefertigten Leiterplatten aufnehmen. Erschwerend kommt hinzu, dass einige Bleche nicht automatisch durch manuelles Schweißen hergestellt werden können. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

Jeder Chip-Installer hat seine eigene gewünschte PCB-Größe, die je nach den Parametern jedes Installers variiert. Der Chip-Installer akzeptiert beispielsweise eine maximale PCB-Größe von 500 mm * 450 mm und eine minimale PCB-Größe von 30 mm * 30 mm. Dies bedeutet nicht, dass wir keine Leiterplattenkomponenten mit einer Größe von weniger als 30 mm x 30 mm verarbeiten können und uns auf Puzzleplatten verlassen können, wenn kleinere Größen erforderlich sind. Wenn Sie sich nur auf die manuelle Installation verlassen können und die Arbeitskosten steigen und Produktionszyklen außer Kontrolle geraten, akzeptieren Chip-SMT-Maschinen niemals zu große oder zu kleine Leiterplatten. 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.

Die folgende Abbildung zeigt das PCB-Designdokument, das von der Huaqiu DFM-Software erstellt wurde. Als 5×2-Platte ist jede quadratische Einheit ein einzelnes Stück mit den Maßen 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. Gemäß den obigen Anforderungen kann gefolgert werden, dass die Größe der Platine im akzeptablen Bereich liegt.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. Eine normale Leiterplatte sollte eine rechteckige Form mit einem Verhältnis von Länge zu Breite von 4:3 oder 5:4 (am besten) haben. If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Um dies zu verhindern, muss die Leiterplatte während der PCB-Designphase in einer gemeinsamen Form entworfen werden, um die SMT-Anforderungen zu erfüllen. Dies ist jedoch in der Praxis schwierig. Wenn die Form einiger elektronischer Produkte unregelmäßig sein muss, müssen Stanzlöcher verwendet werden, um der endgültigen Leiterplatte eine normale Form zu verleihen. Im zusammengebauten Zustand können redundante Zusatzleitbleche von der Leiterplatte entfernt werden, um die automatische Installation und den Platzbedarf zu erfüllen.

Das Bild unten zeigt die Leiterplatte mit unregelmäßiger Form, und die Bearbeitungskante wird von der Huaqiu DFM-Software hinzugefügt. 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. Prozessseite

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

In der PCB-Designphase sollte im Voraus eine 5 mm breite Prozesskante beiseite gelegt werden, ohne Komponenten und Verdrahtung zu hinterlassen. Der technische Leitfaden wird normalerweise auf der kurzen Seite der Leiterplatte platziert, aber die kurze Seite kann ausgewählt werden, wenn das Seitenverhältnis 80 % überschreitet. Nach der Montage kann die Prozesskante als Produktionshilfsrolle entnommen werden.

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. Daher sind Markierungspunkte SMT-Fertigungs-Benchmarks, die für die automatisierte Fertigung erforderlich sind.

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. Der Achsabstand zwischen Markierungspunkt und Plattenkante sollte mindestens 5 mm betragen. Bei Leiterplatten mit doppelseitigen SMT-Bauteilen sollten die Markierungspunkte auf beiden Seiten platziert werden. 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. Um die Anforderungen der automatischen Fertigung zu erfüllen, stellt die Leiterplattenbestückung einige Anforderungen an das Bestückungspaket und das Bestückungslayout.

1. Verpackung von Komponenten

Wenn Komponentenpakete während des PCBA-Entwurfs die entsprechenden Standards nicht erfüllen und Komponenten zu nahe beieinander liegen, wird keine automatische Installation durchgeführt.

Um die beste Komponentenverpackung zu erhalten, sollte professionelle EDA-Designsoftware verwendet werden, um die internationalen Standards für die Komponentenverpackung zu erfüllen. 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

Das Komponentenlayout ist eine wichtige Aufgabe beim PCB-Design, da seine Leistung direkt mit der Komplexität des PCB-Erscheinungsbilds und des Herstellungsprozesses zusammenhängt.

Beim Bauteillayout sollten die Bestückungsflächen von SMD- und THD-Bauteilen bestimmt werden. Hier legen wir die Vorderseite der Leiterplatte als Seite der Komponente A und die Rückseite als Seite der Komponente B fest. 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. Unterschiedliche Montage erfordert unterschiedliche Herstellungsverfahren und -techniken. 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.

Im Allgemeinen sollte die Ausrichtung der Komponenten konsistent sein. 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. Die Bauteilhöhe sollte bis zu 4mm betragen und die Übertragungsrichtung zwischen Bauteil und Leiterplatte sollte 90° betragen.

Um die Schweißgeschwindigkeit von Bauteilen zu verbessern und die anschließende Prüfung zu erleichtern, sollte der Abstand zwischen den Bauteilen einheitlich sein. 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. Das Layout der Komponenten sollte sich auf die Wärmeableitung konzentrieren. Verwenden Sie ggf. einen Lüfter oder Kühlkörper. Für die Leistungskomponenten sollten geeignete Strahler ausgewählt werden und wärmeempfindliche Komponenten sollten von Hitze ferngehalten werden. Die hohe Komponente sollte nach der niedrigen Komponente platziert werden.

Weitere Details sollten auf PCB DFM fokussiert und Erfahrungen in der Praxis gesammelt werden. Die Designanforderungen für Hochgeschwindigkeits-Signal-PCBs haben beispielsweise spezielle Impedanzanforderungen und sollten vor der eigentlichen Herstellung mit dem Leiterplattenhersteller besprochen werden, um Impedanz- und Schichtinformationen zu ermitteln. Um die Produktion auf kleinen Leiterplatten mit dichter Verdrahtung vorzubereiten, sollten die minimale Verdrahtungsbreite und die Durchgangslochdurchmesser-Fertigungskapazität mit dem Leiterplattenhersteller besprochen werden, um eine reibungslose Produktion dieser Leiterplatten zu gewährleisten.