En tant qu’élément essentiel des produits électroniques, circuit imprimé (PCB) joue un rôle clé dans la réalisation de la fonction des produits électroniques, ce qui conduit à l’importance de plus en plus importante de la conception de PCB, car les performances de la conception de PCB déterminent directement la fonction et le coût des produits électroniques. Une bonne conception de PCB peut éviter de nombreux problèmes aux produits électroniques, garantissant ainsi que les produits peuvent être fabriqués en douceur et répondre à tous les besoins des applications pratiques.

De tous les éléments qui contribuent à la conception de circuits imprimés, la conception de fabrication (DFM) est absolument essentielle car elle relie la conception de circuits imprimés à la fabrication de circuits imprimés afin de détecter rapidement les problèmes et de les résoudre à temps tout au long du cycle de vie des produits électroniques. Un mythe est que la complexité de la conception des PCB augmentera à mesure que la fabricabilité de l’électronique est prise en compte au stade de la conception des PCB. Dans le cycle de vie de la conception des produits électroniques, DFM peut non seulement faire en sorte que les produits électroniques participent à la production automatique en douceur et réduire les coûts de main-d’œuvre dans le processus de fabrication, mais aussi raccourcir efficacement le temps de fabrication pour assurer l’achèvement en temps opportun des produits électroniques finaux.

Possibilité de fabrication des PCB

En combinant la fabricabilité avec la conception de circuits imprimés, la conception de fabrication est un facteur clé menant à une fabrication efficace, de haute qualité et à faible coût. La recherche de la fabricabilité des PCB couvre un large éventail, généralement divisé en fabrication de PCB et assemblage de PCB.

Production de LPCB

Pour la fabrication de circuits imprimés, les aspects suivants doivent être pris en compte : la taille du circuit imprimé, la forme du circuit imprimé, le bord du processus et le point de marquage. Si ces aspects ne sont pas pleinement pris en compte au stade de la conception des circuits imprimés, les machines de laminage de puces automatiques peuvent ne pas être en mesure d’accepter les circuits imprimés préfabriqués, à moins que des mesures de traitement supplémentaires ne soient prises. Pour aggraver les choses, certaines plaques ne peuvent pas être fabriquées automatiquement par soudage manuel. En conséquence, le cycle de fabrication sera plus long et les coûts de main-d’œuvre augmenteront.

1. Taille du circuit imprimé

Chaque installateur de puce a sa propre taille de PCB souhaitée, qui varie en fonction des paramètres de chaque installateur. Par exemple, l’installateur de puce accepte une taille de PCB maximale de 500 mm * 450 mm et une taille de PCB minimale de 30 mm * 30 mm. Cela ne signifie pas que nous ne pouvons pas gérer les composants de cartes de circuits imprimés de moins de 30 mm sur 30 mm et que nous pouvons nous fier aux cartes de puzzle lorsque des tailles plus petites sont requises. Lorsque vous ne pouvez compter que sur une installation manuelle et que les coûts de main-d’œuvre augmentent et que les cycles de production sont hors de contrôle, les machines SMT à puce n’accepteront jamais les cartes de circuits imprimés trop grandes ou trop petites. Par conséquent, au stade de la conception des circuits imprimés, les exigences de taille des circuits imprimés définies par l’installation et la fabrication automatiques doivent être pleinement prises en compte, et elles doivent être contrôlées dans la plage efficace.

La figure suivante illustre le document de conception de carte PCB complété par le logiciel Huaqiu DFM. En tant que planche 5 × 2, chaque unité carrée est une seule pièce, mesurant 50 mm sur 20 mm. La connexion entre chaque unité est réalisée par la technologie V-cut/V-scoring. Dans cette image, le carré entier est affiché avec une taille finale de 100 mm sur 100 mm. Selon les exigences ci-dessus, on peut conclure que la taille du panneau se situe dans la plage acceptable.

2. Forme PCB

En plus de la taille du PCB, toutes les machines SMT à puce ont des exigences pour la forme du PCB. Un PCB normal doit être de forme rectangulaire avec un rapport longueur/largeur de 4:3 ou 5:4 (le meilleur). Si le PCB est de forme irrégulière, des mesures supplémentaires doivent être prises avant l’assemblage du CMS, ce qui entraîne une augmentation des coûts. Pour éviter que cela ne se produise, le PCB doit être conçu dans une forme commune pendant la phase de conception du PCB pour répondre aux exigences SMT. Cependant, cela est difficile à faire dans la pratique. Lorsque la forme de certains produits électroniques doit être irrégulière, des trous de tampon doivent être utilisés pour donner au PCB final une forme normale. Une fois assemblés, les déflecteurs auxiliaires redondants peuvent être retirés du PCB pour répondre aux exigences d’installation automatique et d’espace.

L’image ci-dessous montre le PCB avec une forme irrégulière, et le bord de traitement est ajouté par le logiciel Huaqiu DFM. La taille totale du circuit imprimé est de 80 mm * 52 mm et la surface carrée correspond à la taille du circuit imprimé réel. La taille de la zone du coin supérieur droit est de 40 mm sur 20 mm, ce qui correspond au bord de l’artisanat auxiliaire produit par le pont du trou du tampon.

2.png

3. Côté processus

Pour répondre aux exigences de la fabrication automatique, des bords de processus doivent être placés sur le PCB pour sécuriser le PCB.

Au stade de la conception du PCB, un bord de processus de 5 mm de large doit être mis de côté à l’avance, sans laisser de composants ni de câblage. Le guide technique est généralement placé sur le petit côté du PCB, mais le petit côté peut être sélectionné lorsque le rapport hauteur/largeur dépasse 80%. Après l’assemblage, le bord de processus peut être retiré en tant que rôle de production auxiliaire.

4. Marquer le point

Pour les circuits imprimés avec des composants installés, des points de repère doivent être ajoutés comme point de référence commun pour garantir que les emplacements des composants sont déterminés avec précision pour chaque dispositif d’assemblage. Par conséquent, les points Mark sont des repères de fabrication CMS requis pour la fabrication automatisée.

Les composants nécessitent 2 points de marquage et les PCB nécessitent 3 points de marquage. Ces marques doivent être placées sur les bords de la carte PCB et couvrir tous les composants CMS. L’entraxe entre le point de repère et le bord de la plaque doit être d’au moins 5 mm. Pour les circuits imprimés avec des composants CMS double face, les points de repère doivent être placés des deux côtés. Si les composants sont trop proches les uns des autres pour placer des points de repère sur la carte, ils peuvent être placés sur le bord du processus.

assemblage LPCB

L’assemblage de PCB, ou PCBA en abrégé, est en fait le processus de soudage de composants sur des cartes nues. Afin de répondre aux exigences de la fabrication automatique, l’assemblage de circuits imprimés a certaines exigences en matière d’emballage d’assemblage et de disposition d’assemblage.

1. Emballage des composants

Lors de la conception de PCBA, si les packages de composants ne répondent pas aux normes appropriées et que les composants sont trop proches les uns des autres, l’installation automatique ne se produira pas.

Afin d’obtenir le meilleur emballage de composants, un logiciel de conception EDA professionnel doit être utilisé pour se conformer aux normes internationales d’emballage de composants. Lors de la conception du PCB, la zone de vue aérienne ne doit pas se chevaucher avec d’autres zones, et la machine automatique IC SMT sera en mesure d’identifier et de monter avec précision la surface.

2. Disposition des composants

La disposition des composants est une tâche importante dans la conception de circuits imprimés, car ses performances sont directement liées à la complexité de l’apparence et du processus de fabrication des circuits imprimés.

Lors de la disposition des composants, les surfaces d’assemblage des composants SMD et THD doivent être déterminées. Ici, nous définissons l’avant du PCB comme côté composant A et l’arrière comme côté composant B. La disposition de l’assemblage doit prendre en compte la forme de l’assemblage, y compris l’assemblage de colis simple couche, l’assemblage de colis unique double couche, l’assemblage de colis mixte monocouche, l’assemblage de colis mixte face A et le colis unique face B et l’assemblage SMD face A THD et face B. Un assemblage différent nécessite des procédés et des techniques de fabrication différents. Par conséquent, en termes de disposition des composants, la meilleure disposition des composants doit être sélectionnée pour rendre la fabrication simple et facile, de manière à améliorer l’efficacité de fabrication de l’ensemble du processus.

De plus, il faut tenir compte de l’orientation de la disposition des composants, de l’espacement entre les composants, de la dissipation thermique et de la hauteur des composants.

En général, l’orientation des composants doit être cohérente. Les composants sont disposés conformément au principe de distance de suivi minimale, sur la base duquel les composants avec des marqueurs de polarité doivent avoir des directions de polarité uniformes, et les composants sans marqueurs de polarité doivent être soigneusement alignés le long de l’axe X ou Y. La hauteur du composant doit atteindre 4 mm et le sens de transmission entre le composant et le PCB doit être de 90°.

Pour améliorer la vitesse de soudage des composants et faciliter l’inspection ultérieure, l’espacement entre les composants doit être constant. Les composants d’un même réseau doivent être proches les uns des autres et une distance de sécurité doit être laissée entre les différents réseaux en fonction de la chute de tension. La sérigraphie et le tampon ne doivent pas se chevaucher, sinon les composants ne seront pas installés.

En raison de la température de fonctionnement réelle du PCB et des caractéristiques thermiques des composants électriques, la dissipation thermique doit être prise en compte. La disposition des composants doit se concentrer sur la dissipation de la chaleur. Si nécessaire, utilisez un ventilateur ou un dissipateur thermique. Des radiateurs appropriés doivent être sélectionnés pour les composants électriques et les composants sensibles à la chaleur doivent être placés à l’abri de la chaleur. La composante haute doit être placée après la composante basse.

Plus de détails devraient être concentrés sur PCB DFM, et l’expérience devrait être accumulée dans la pratique. Par exemple, les exigences de conception de circuits imprimés de signaux haute vitesse ont des exigences d’impédance spéciales et doivent être discutées avec le fabricant de cartes avant la fabrication réelle pour déterminer les informations d’impédance et de superposition. Afin de préparer la production sur des cartes de circuits imprimés de petite taille avec un câblage dense, la largeur de câblage minimale et la capacité de fabrication de diamètre de trou traversant doivent être discutées avec le fabricant de circuits imprimés pour assurer une production en douceur de ces circuits imprimés.