Como parte esencial de los productos electrónicos, placa de circuito impreso (PCB) juega un papel clave en la realización de la función de los productos electrónicos, lo que lleva a la importancia cada vez más prominente del diseño de PCB, porque el desempeño del diseño de PCB determina directamente la función y el costo de los productos electrónicos. Un buen diseño de PCB puede evitar que los productos electrónicos sufran muchos problemas, lo que garantiza que los productos se puedan fabricar sin problemas y satisfagan todas las necesidades de las aplicaciones prácticas.

De todos los elementos que contribuyen al diseño de PCB, el Diseño de fabricación (DFM) es absolutamente esencial porque vincula el diseño de PCB con la fabricación de PCB para encontrar problemas temprano y resolverlos a tiempo a lo largo del ciclo de vida de los productos electrónicos. 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.

Capacidad de fabricación de PCB

Al combinar la capacidad de fabricación con el diseño de PCB, el diseño de fabricación es un factor clave que conduce a una fabricación eficiente, alta calidad y bajo costo. 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 estos aspectos no se tienen en cuenta completamente en la etapa de diseño de PCB, es posible que las máquinas laminadoras de chips automáticas no acepten placas de PCB prefabricadas a menos que se tomen medidas de procesamiento adicionales. Para empeorar las cosas, algunas placas no se pueden fabricar automáticamente mediante soldadura manual. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

Cada instalador de chips tiene su propio tamaño de PCB deseado, que varía según los parámetros de cada instalador. Por ejemplo, el instalador del chip acepta un tamaño máximo de PCB de 500 mm * 450 mm y un tamaño mínimo de PCB de 30 mm * 30 mm. Esto no significa que no podamos manejar componentes de placa PCB de menos de 30 mm por 30 mm, y podemos confiar en las placas de sierra de calar cuando se requieren tamaños más pequeños. Cuando solo puede confiar en la instalación manual y los costos de mano de obra están aumentando y los ciclos de producción están fuera de control, las máquinas SMT con chip nunca aceptarán placas PCB que sean demasiado grandes o demasiado pequeñas. 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 siguiente figura ilustra el documento de diseño de la placa PCB completado por el software Huaqiu DFM. Como un tablero de 5 × 2, cada unidad cuadrada es una sola pieza, que mide 50 mm por 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. De acuerdo con los requisitos anteriores, se puede concluir que el tamaño del tablero está dentro del rango aceptable.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. Una PCB normal debe tener forma rectangular con una relación de largo a ancho de 4: 3 o 5: 4 (mejor). If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Para evitar que esto suceda, la PCB debe diseñarse con una forma común durante la fase de diseño de la PCB para cumplir con los requisitos de SMT. Sin embargo, esto es difícil de hacer en la práctica. Cuando la forma de algunos productos electrónicos deba ser irregular, se deben usar orificios de sello para darle a la PCB final una forma normal. Una vez ensamblados, los deflectores auxiliares redundantes se pueden quitar de la PCB para cumplir con los requisitos de instalación y espacio automáticos.

La siguiente imagen muestra la PCB con forma irregular, y el software Huaqiu DFM agrega el borde de procesamiento. 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.

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3. Lado del proceso

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

En la etapa de diseño de PCB, el borde de proceso de 5 mm de ancho debe reservarse con anticipación, sin dejar ningún componente ni cableado. La guía técnica generalmente se coloca en el lado corto de la PCB, pero el lado corto se puede seleccionar cuando la relación de aspecto excede el 80%. Después del ensamblaje, el borde del proceso se puede quitar como una función de producción 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. Por lo tanto, los puntos Mark son puntos de referencia de fabricación SMT necesarios para la fabricación automatizada.

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 distancia central entre el punto de marca y el borde de la placa debe ser de al menos 5 mm. Para PCBS con componentes SMT de doble cara, los puntos de marca deben colocarse en ambos lados. 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. Para cumplir con los requisitos de fabricación automática, el ensamblaje de PCB tiene algunos requisitos para el paquete de ensamblaje y el diseño del ensamblaje.

1. Embalaje de componentes

Durante el diseño de PCBA, si los paquetes de componentes no cumplen con los estándares apropiados y los componentes están demasiado juntos, no se producirá la instalación automática.

Para obtener el mejor empaque de componentes, se debe utilizar un software de diseño EDA profesional para cumplir con los estándares internacionales de empaque de componentes. 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 diseño de los componentes es una tarea importante en el diseño de PCB porque su rendimiento está directamente relacionado con la complejidad de la apariencia y el proceso de fabricación de PCB.

Durante el diseño de los componentes, se deben determinar las superficies de ensamblaje de los componentes SMD y THD. Aquí, configuramos la parte frontal de la PCB como el lado del componente A y la parte posterior como el lado del componente 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 montaje diferente requiere diferentes procesos y técnicas de fabricación. 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.

En general, la orientación de los componentes debe ser coherente. 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. La altura del componente debe ser de hasta 4 mm y la dirección de transmisión entre el componente y la PCB debe ser de 90 °.

Para mejorar la velocidad de soldadura de los componentes y facilitar la inspección posterior, el espacio entre los componentes debe ser constante. 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 diseño de los componentes debe centrarse en la disipación de calor. Si es necesario, use un ventilador o disipador de calor. Deben seleccionarse radiadores apropiados para los componentes de energía y los componentes sensibles al calor deben colocarse lejos del calor. El componente alto debe colocarse después del componente bajo.

Deberían centrarse más detalles en PCB DFM, y debería acumularse experiencia en la práctica. Por ejemplo, los requisitos de diseño de PCB de señal de alta velocidad tienen requisitos de impedancia especiales y deben discutirse con el fabricante de la placa antes de la fabricación real para determinar la impedancia y la información de capas. Con el fin de prepararse para la producción en placas de PCB de tamaño pequeño con cableado denso, el ancho mínimo del cableado y la capacidad de fabricación del diámetro del orificio pasante deben discutirse con el fabricante de PCB para garantizar una producción sin problemas de estos PCBS.