Sebagai bagian penting dari produk elektronik, printed circuit board (PCB) memainkan peran kunci dalam mewujudkan fungsi produk elektronik, yang mengarah pada pentingnya desain PCB yang semakin menonjol, karena kinerja desain PCB secara langsung menentukan fungsi dan biaya produk elektronik. Desain PCB yang baik dapat menjaga produk elektronik dari banyak masalah, sehingga memastikan bahwa produk dapat diproduksi dengan lancar dan memenuhi semua kebutuhan aplikasi praktis.

Dari semua elemen yang berkontribusi pada desain PCB, Manufacturing Design (DFM) sangat penting karena menghubungkan desain PCB dengan manufaktur PCB untuk menemukan masalah lebih awal dan menyelesaikannya tepat waktu sepanjang siklus hidup produk elektronik. 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.

kemampuan manufaktur PCB

Dengan menggabungkan kemampuan manufaktur dengan desain PCB, desain manufaktur adalah faktor kunci yang mengarah ke manufaktur yang efisien, kualitas tinggi dan biaya rendah. 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. Jika aspek-aspek ini tidak sepenuhnya diperhitungkan pada tahap desain PCB, mesin laminasi chip otomatis mungkin tidak dapat menerima papan PCB prefabrikasi kecuali tindakan pemrosesan tambahan diambil. Lebih buruk lagi, beberapa pelat tidak dapat dibuat secara otomatis menggunakan pengelasan manual. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

Setiap penginstal chip memiliki ukuran PCB yang diinginkan, yang bervariasi sesuai dengan parameter masing-masing penginstal. Misalnya, penginstal chip menerima ukuran PCB maksimum 500mm * 450mm dan ukuran PCB minimum 30mm * 30mm. Ini tidak berarti bahwa kami tidak dapat menangani komponen papan PCB yang lebih kecil dari 30mm kali 30mm, dan dapat mengandalkan papan jigsaw ketika diperlukan ukuran yang lebih kecil. Ketika Anda hanya dapat mengandalkan instalasi manual dan biaya tenaga kerja meningkat dan siklus produksi di luar kendali, mesin chip SMT tidak akan pernah menerima papan PCB yang terlalu besar atau terlalu kecil. 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.

Gambar berikut mengilustrasikan dokumen desain papan PCB yang dilengkapi dengan perangkat lunak Huaqiu DFM. Sebagai papan 5 × 2, setiap unit persegi adalah satu bagian, berukuran 50mm kali 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. Menurut persyaratan di atas, dapat disimpulkan bahwa ukuran papan berada dalam kisaran yang dapat diterima.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. PCB normal harus berbentuk persegi panjang dengan rasio panjang dan lebar 4:3 atau 5:4 (terbaik). If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Untuk mencegah hal ini terjadi, PCB harus dirancang dalam bentuk yang sama selama fase desain PCB untuk memenuhi persyaratan SMT. Namun, hal ini sulit dilakukan dalam praktiknya. Jika bentuk beberapa produk elektronik harus tidak beraturan, lubang stempel harus digunakan untuk memberikan bentuk normal pada PCB akhir. Saat dirakit, baffle tambahan yang berlebihan dapat dilepas dari PCB untuk memenuhi pemasangan otomatis dan persyaratan ruang.

Gambar di bawah menunjukkan PCB dengan bentuk tidak beraturan, dan tepi pemrosesan ditambahkan oleh perangkat lunak 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. Sisi proses

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

Pada tahap desain PCB, tepi proses selebar 5mm harus disisihkan terlebih dahulu, tanpa meninggalkan komponen dan kabel apa pun. Panduan teknis biasanya ditempatkan di sisi pendek PCB, tetapi sisi pendek dapat dipilih ketika rasio aspek melebihi 80%. Setelah perakitan, tepi proses dapat dilepas sebagai peran produksi tambahan.

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. Oleh karena itu, poin Mark adalah tolok ukur manufaktur SMT yang diperlukan untuk manufaktur otomatis.

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. Jarak tengah antara titik Mark dan tepi pelat harus minimal 5 mm. Untuk PCB dengan komponen SMT dua sisi, titik Tanda harus ditempatkan di kedua sisi. 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

Perakitan PCB, atau disingkat PCBA, sebenarnya adalah proses pengelasan komponen ke papan telanjang. Untuk memenuhi persyaratan manufaktur otomatis, perakitan PCB memiliki beberapa persyaratan untuk paket perakitan dan tata letak perakitan.

1. Pengemasan komponen

Selama desain PCBA, jika paket komponen tidak memenuhi standar yang sesuai dan komponen terlalu berdekatan, pemasangan otomatis tidak akan terjadi.

Untuk mendapatkan pengemasan komponen terbaik, perangkat lunak desain EDA profesional harus digunakan untuk memenuhi standar pengemasan komponen internasional. 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

Tata letak komponen merupakan tugas penting dalam desain PCB karena kinerjanya berhubungan langsung dengan kompleksitas tampilan PCB dan proses pembuatannya.

Selama tata letak komponen, permukaan perakitan komponen SMD dan THD harus ditentukan. Di sini, kita mengatur bagian depan PCB sebagai sisi komponen A dan bagian belakang sebagai sisi komponen 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. Perakitan yang berbeda membutuhkan proses dan teknik manufaktur yang berbeda. 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.

Secara umum, orientasi komponen harus konsisten. 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. Ketinggian komponen harus mencapai 4mm, dan arah transmisi antara komponen dan PCB harus 90°.

Untuk meningkatkan kecepatan pengelasan komponen dan memfasilitasi pemeriksaan selanjutnya, jarak antar komponen harus konsisten. Komponen dalam jaringan yang sama harus berdekatan satu sama lain dan jarak aman harus dibiarkan antara jaringan yang berbeda sesuai dengan penurunan tegangan. Silkscreen dan pad tidak boleh tumpang tindih, jika tidak, komponen tidak akan dipasang.

Due to the actual operating temperature of the PCB and the thermal characteristics of the electrical components, heat dissipation should be considered. Tata letak komponen harus fokus pada pembuangan panas. Jika perlu, gunakan kipas angin atau heat sink. Radiator yang sesuai harus dipilih untuk komponen daya dan komponen yang peka terhadap panas harus ditempatkan jauh dari panas. Komponen tinggi harus ditempatkan setelah komponen rendah.

Rincian lebih lanjut harus difokuskan pada DFM PCB, dan pengalaman harus diakumulasikan dalam praktik. Misalnya, persyaratan desain PCB sinyal berkecepatan tinggi memiliki persyaratan impedansi khusus dan harus didiskusikan dengan produsen papan sebelum pembuatan sebenarnya untuk menentukan informasi impedansi dan pelapisan. Untuk mempersiapkan produksi pada papan PCB berukuran kecil dengan kabel padat, lebar kabel minimum dan kapasitas produksi diameter lubang harus didiskusikan dengan produsen PCB untuk memastikan kelancaran produksi PCB ini.