Come parte essenziale dei prodotti elettronici, circuito stampato (PCB) svolge un ruolo chiave nella realizzazione della funzione dei prodotti elettronici, il che porta all’importanza sempre più importante della progettazione PCB, poiché le prestazioni della progettazione PCB determinano direttamente la funzione e il costo dei prodotti elettronici. Una buona progettazione del PCB può impedire ai prodotti elettronici di affrontare molti problemi, garantendo così che i prodotti possano essere fabbricati senza problemi e soddisfare tutte le esigenze delle applicazioni pratiche.

Di tutti gli elementi che contribuiscono alla progettazione PCB, il Manufacturing Design (DFM) è assolutamente essenziale perché collega la progettazione PCB con la produzione PCB al fine di individuare i problemi in anticipo e risolverli in tempo durante tutto il ciclo di vita dei prodotti elettronici. Un mito è che la complessità della progettazione del PCB aumenterà man mano che la producibilità dell’elettronica viene considerata nella fase di progettazione del PCB. Nel ciclo di vita della progettazione dei prodotti elettronici, DFM non solo può far partecipare i prodotti elettronici alla produzione automatica senza problemi e risparmiare sui costi di manodopera nel processo di produzione, ma anche ridurre efficacemente i tempi di produzione per garantire il completamento tempestivo dei prodotti elettronici finali.

Producibilità PCB

Combinando la producibilità con la progettazione PCB, la progettazione di produzione è un fattore chiave che porta a una produzione efficiente, alta qualità e basso costo. La ricerca sulla producibilità dei PCB copre una vasta gamma, solitamente suddivisa in produzione di PCB e assemblaggio di PCB.

Produzione LPCB

Per la produzione di PCB, è necessario considerare i seguenti aspetti: dimensioni del PCB, forma del PCB, bordo di processo e punto di marcatura. Se questi aspetti non vengono presi completamente in considerazione nella fase di progettazione del PCB, le laminatrici automatiche di chip potrebbero non essere in grado di accettare schede PCB prefabbricate a meno che non vengano prese ulteriori misure di elaborazione. A peggiorare le cose, alcune lamiere non possono essere realizzate automaticamente utilizzando la saldatura manuale. Di conseguenza, il ciclo di produzione sarà più lungo e il costo del lavoro aumenterà.

1. Dimensioni PCB

Ogni installatore di chip ha la propria dimensione PCB desiderata, che varia in base ai parametri di ciascun installatore. Ad esempio, il programma di installazione del chip accetta una dimensione massima del PCB di 500 mm * 450 mm e una dimensione minima del PCB di 30 mm * 30 mm. Ciò non significa che non possiamo gestire componenti di schede PCB inferiori a 30 mm per 30 mm e che possiamo fare affidamento su schede per seghetto alternativo quando sono necessarie dimensioni inferiori. Quando puoi fare affidamento solo sull’installazione manuale e i costi di manodopera sono in aumento e i cicli di produzione sono fuori controllo, le macchine SMT con chip non accetteranno mai schede PCB troppo grandi o troppo piccole. Pertanto, nella fase di progettazione del PCB, i requisiti di dimensione del PCB stabiliti dall’installazione e dalla produzione automatici devono essere considerati pienamente e devono essere controllati all’interno dell’intervallo effettivo.

La figura seguente illustra il documento di progettazione della scheda PCB completato dal software Huaqiu DFM. Come una tavola 5×2, ogni unità quadrata è un pezzo unico, che misura 50 mm per 20 mm. La connessione tra ogni unità è ottenuta con la tecnologia V-cut/V-scoring. In questa immagine, l’intero quadrato è mostrato con una dimensione finale di 100 mm per 100 mm. In base ai requisiti di cui sopra, si può concludere che la dimensione della scheda rientra nell’intervallo accettabile.

2. Forma PCB

Oltre alle dimensioni del PCB, tutte le macchine SMT con chip hanno requisiti per la forma del PCB. Un normale PCB dovrebbe essere di forma rettangolare con un rapporto lunghezza/larghezza di 4:3 o 5:4 (migliore). Se il PCB ha una forma irregolare, è necessario adottare misure aggiuntive prima dell’assemblaggio SMT, con conseguente aumento dei costi. Per evitare che ciò accada, il PCB deve essere progettato in una forma comune durante la fase di progettazione del PCB per soddisfare i requisiti SMT. Tuttavia, questo è difficile da fare in pratica. Quando la forma di alcuni prodotti elettronici deve essere irregolare, è necessario utilizzare dei fori per timbri per conferire al PCB finale una forma normale. Una volta assemblati, i deflettori ausiliari ridondanti possono essere rimossi dal PCB per soddisfare l’installazione automatica e i requisiti di spazio.

L’immagine sotto mostra il PCB con forma irregolare e il bordo di elaborazione viene aggiunto dal software Huaqiu DFM. L’intera dimensione del circuito è 80 mm * 52 mm e l’area quadrata è la dimensione del PCB effettivo. La dimensione dell’area dell’angolo in alto a destra è 40 mm per 20 mm, che è il bordo del mestiere ausiliario prodotto dal ponte del foro del timbro.

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3. Lato processo

Per soddisfare i requisiti della produzione automatica, i bordi di processo devono essere posizionati sul PCB per fissare il PCB.

Nella fase di progettazione del PCB, il bordo di processo largo 5 mm deve essere accantonato in anticipo, senza lasciare componenti e cablaggio. La guida tecnica è solitamente posizionata sul lato corto del PCB, ma il lato corto può essere selezionato quando le proporzioni superano l’80%. Dopo l’assemblaggio, il bordo di processo può essere rimosso come ruolo di produzione ausiliario.

4. Segna punto

Per i PCB con componenti installati, è necessario aggiungere i punti Mark come punto di riferimento comune per garantire che le posizioni dei componenti siano determinate con precisione per ciascun dispositivo di assemblaggio. Pertanto, i punti Mark sono benchmark di produzione SMT richiesti per la produzione automatizzata.

I componenti richiedono 2 punti Mark e i PCB richiedono 3 punti Mark. Questi segni devono essere posizionati sui bordi della scheda PCB e coprire tutti i componenti SMT. La distanza centrale tra il punto Mark e il bordo della piastra deve essere di almeno 5 mm. Per PCB con componenti SMT a doppia faccia, i punti di contrassegno devono essere posizionati su entrambi i lati. Se i componenti sono troppo vicini tra loro per posizionare i punti Mark sulla lavagna, possono essere posizionati sul bordo del processo.

Assemblaggio LPCB

L’assemblaggio PCB, o PCBA in breve, è in realtà il processo di saldatura dei componenti su schede nude. Per soddisfare i requisiti della produzione automatica, l’assemblaggio PCB ha alcuni requisiti per il pacchetto di assemblaggio e il layout di assemblaggio.

1. Imballaggio dei componenti

Durante la progettazione PCBA, se i pacchetti dei componenti non soddisfano gli standard appropriati e i componenti sono troppo vicini tra loro, l’installazione automatica non verrà eseguita.

Per ottenere il miglior imballaggio dei componenti, è necessario utilizzare un software di progettazione EDA professionale per conformarsi agli standard internazionali di imballaggio dei componenti. Durante la progettazione del PCB, l’area della vista aerea non deve sovrapporsi ad altre aree e la macchina IC SMT automatica sarà in grado di identificare e montare con precisione la superficie.

2. Disposizione dei componenti

Il layout dei componenti è un compito importante nella progettazione di PCB perché le sue prestazioni sono direttamente correlate alla complessità dell’aspetto del PCB e del processo di produzione.

Durante il layout dei componenti, devono essere determinate le superfici di assemblaggio dei componenti SMD e THD. Qui, impostiamo la parte anteriore del PCB come lato del componente A e la parte posteriore come lato del componente B. Il layout dell’assieme deve considerare la forma dell’assieme, compreso l’assieme dell’imballo singolo a strato singolo, l’assieme dell’imballo singolo a doppio strato, l’assieme dell’imballo misto a strato singolo, l’assieme del pacchetto misto lato A e l’assieme del pacchetto singolo lato B e il lato A THD e l’assieme SMD lato B. Un assemblaggio diverso richiede processi e tecniche di produzione diversi. Pertanto, in termini di layout dei componenti, è necessario selezionare il miglior layout dei componenti per rendere la produzione semplice e facile, in modo da migliorare l’efficienza produttiva dell’intero processo.

Inoltre, è necessario considerare l’orientamento della disposizione dei componenti, la spaziatura tra i componenti, la dissipazione del calore e l’altezza dei componenti.

In generale, l’orientamento dei componenti dovrebbe essere coerente. I componenti sono disposti secondo il principio della distanza di tracciamento minima, in base al quale i componenti con indicatori di polarità dovrebbero avere direzioni di polarità uniformi e i componenti senza indicatori di polarità dovrebbero essere allineati ordinatamente lungo l’asse X o Y. L’altezza del componente deve essere fino a 4 mm e la direzione di trasmissione tra il componente e il PCB deve essere di 90°.

Per migliorare la velocità di saldatura dei componenti e facilitare la successiva ispezione, la distanza tra i componenti dovrebbe essere coerente. I componenti della stessa rete devono essere vicini tra loro e deve essere lasciata una distanza di sicurezza tra reti diverse in base alla caduta di tensione. Serigrafia e tampone non devono sovrapporsi, altrimenti i componenti non verranno installati.

A causa dell’effettiva temperatura di esercizio del PCB e delle caratteristiche termiche dei componenti elettrici, è necessario considerare la dissipazione del calore. La disposizione dei componenti dovrebbe concentrarsi sulla dissipazione del calore. Se necessario, utilizzare un ventilatore o un dissipatore di calore. I radiatori appropriati dovrebbero essere selezionati per i componenti di potenza e i componenti sensibili al calore dovrebbero essere collocati lontano dal calore. Il componente alto deve essere posizionato dopo il componente basso.

Maggiori dettagli dovrebbero essere focalizzati sul PCB DFM e l’esperienza dovrebbe essere accumulata nella pratica. Ad esempio, i requisiti di progettazione del PCB del segnale ad alta velocità hanno requisiti di impedenza speciali e dovrebbero essere discussi con il produttore della scheda prima della produzione effettiva per determinare le informazioni sull’impedenza e sulla stratificazione. Per prepararsi alla produzione su schede PCB di piccole dimensioni con cablaggio denso, la larghezza minima del cablaggio e la capacità di produzione del diametro del foro passante dovrebbero essere discusse con il produttore di PCB per garantire una produzione regolare di questi PCB.