Kā būtiska elektronisko izstrādājumu sastāvdaļa, drukātās shēmas plate (PCB) ir galvenā loma elektronisko izstrādājumu funkcijas apzināšanā, kas izraisa arvien lielāku PCB dizaina nozīmi, jo PCB dizaina veiktspēja tieši nosaka elektronisko izstrādājumu funkciju un izmaksas. Labs PCB dizains var pasargāt elektroniskos izstrādājumus no daudzām problēmām, tādējādi nodrošinot produktu nevainojamu ražošanu un atbilstību visām praktisko pielietojumu vajadzībām.

No visiem elementiem, kas veicina PCB dizainu, ražošanas dizains (DFM) ir absolūti būtisks, jo tas saista PCB dizainu ar PCB ražošanu, lai laikus atrastu problēmas un laikus tās atrisinātu visā elektronisko izstrādājumu dzīves ciklā. Viens mīts ir tāds, ka PCB dizaina sarežģītība palielināsies, jo PCB projektēšanas stadijā tiek apsvērta elektronikas ražošana. Elektronisko izstrādājumu projektēšanas dzīves ciklā DFM var ne tikai likt elektroniskajiem izstrādājumiem vienmērīgi piedalīties automātiskajā ražošanā un ietaupīt darbaspēka izmaksas ražošanas procesā, bet arī efektīvi saīsināt ražošanas laiku, lai nodrošinātu savlaicīgu gala elektronisko izstrādājumu pabeigšanu.

PCB ražošana

Apvienojot ražojamību ar PCB dizainu, ražošanas dizains ir galvenais faktors, kas nodrošina efektīvu ražošanu, augstu kvalitāti un zemas izmaksas. PCB izgatavošanas pētījumi aptver plašu diapazonu, parasti tos iedala PCB ražošanā un PCB montāžā.

LPCB ražošana

PCB ražošanā jāņem vērā šādi aspekti: PCB izmērs, PCB forma, procesa mala un atzīmes punkts. Ja šie aspekti netiek pilnībā ņemti vērā PCB projektēšanas stadijā, automātiskās mikroshēmu laminēšanas mašīnas, iespējams, nevarēs pieņemt saliekamās PCB plāksnes, ja netiks veikti papildu apstrādes pasākumi. Sliktāk, dažas plāksnes nevar izgatavot automātiski, izmantojot manuālu metināšanu. Līdz ar to ražošanas cikls būs garāks un darbaspēka izmaksas palielināsies.

1. PCB izmērs

Katram mikroshēmas uzstādītājam ir savs vēlamais PCB izmērs, kas mainās atkarībā no katra uzstādītāja parametriem. Piemēram, mikroshēmas uzstādītājs pieņem maksimālo PCB izmēru 500 mm * 450 mm un minimālo PCB izmēru 30 mm * 30 mm. Tas nenozīmē, ka mēs nevaram rīkoties ar PCB plātņu sastāvdaļām, kas ir mazākas par 30 mm līdz 30 mm, un varam paļauties uz finierzāģa plāksnēm, ja ir nepieciešami mazāki izmēri. Ja varat paļauties tikai uz manuālu uzstādīšanu un darbaspēka izmaksas pieaug un ražošanas cikli nekontrolējas, mikroshēmu SMT mašīnas nekad nepieņems pārāk lielas vai pārāk mazas PCB plates. Tāpēc PCB projektēšanas stadijā ir pilnībā jāņem vērā PCB izmēra prasības, ko nosaka automātiskā uzstādīšana un ražošana, un tā ir jākontrolē efektīvajā diapazonā.

Nākamajā attēlā parādīts PCB plates dizaina dokuments, kas aizpildīts ar Huaqiu DFM programmatūru. Kā 5 × 2 dēlis, katra kvadrātveida vienība ir viens gabals, kura izmērs ir 50 mm līdz 20 mm. Savienojums starp katru vienību tiek panākts ar V-cut/V-scoring tehnoloģiju. Šajā attēlā viss kvadrāts ir parādīts ar galīgo izmēru 100 mm līdz 100 mm. Saskaņā ar iepriekš minētajām prasībām var secināt, ka dēļa izmērs ir pieņemamā diapazonā.

2. PCB forma

Papildus PCB izmēram visām mikroshēmu SMT mašīnām ir prasības attiecībā uz PCB formu. Parastajai PCB jābūt taisnstūra formai ar garuma un platuma attiecību 4: 3 vai 5: 4 (vislabāk). Ja PCB ir neregulāras formas, pirms SMT montāžas ir jāveic papildu pasākumi, kā rezultātā palielinās izmaksas. Lai tas nenotiktu, PCB projektēšanas posmā ir jāveido vienota forma, lai tas atbilstu SMT prasībām. Tomēr to ir grūti izdarīt praksē. Ja dažu elektronisko izstrādājumu formai jābūt neregulārai, jāizmanto spiedoga caurumi, lai gala PCB iegūtu normālu formu. Saliekot, no PCB var noņemt liekos papildu deflektorus, lai tie atbilstu automātiskai uzstādīšanai un telpas prasībām.

Zemāk redzamajā attēlā parādīta neregulāras formas PCB, un apstrādes malu pievieno Huaqiu DFM programmatūra. Visa shēmas plates izmērs ir 80 mm * 52 mm, un kvadrātveida laukums ir faktiskās PCB izmērs. Augšējā labā stūra laukuma izmērs ir 40 mm līdz 20 mm, kas ir palīglīdzekļa mala, ko rada spiedoga cauruma tilts.

2.png

3. Procesa puse

Lai izpildītu automātiskās ražošanas prasības, PCB ir jānovieto procesa malas, lai nostiprinātu PCB.

PCB projektēšanas stadijā iepriekš jāatstāj 5 mm plata procesa mala, neatstājot nekādas sastāvdaļas un vadus. Tehnisko rokasgrāmatu parasti novieto uz PCB īsās puses, bet īso pusi var izvēlēties, ja malu attiecība pārsniedz 80%. Pēc montāžas procesa malu var noņemt kā papildu ražošanas lomu.

4. Atzīmējiet punktu

PCBS ar uzstādītām sastāvdaļām marķējuma punkti jāpievieno kā kopējs atskaites punkts, lai nodrošinātu, ka komponentu atrašanās vietas ir precīzi noteiktas katrai montāžas ierīcei. Tāpēc Marka punkti ir SMT ražošanas etaloni, kas nepieciešami automatizētai ražošanai.

Komponentiem nepieciešami 2 atzīmes punkti, bet PCBS – 3 atzīmes punkti. Šīs zīmes jānovieto uz PCB plates malām un jāaptver visas SMT sastāvdaļas. Attālumam no centra līdz plāksnes malai jābūt vismaz 5 mm. PCBS ar divpusējiem SMT komponentiem marķējuma punkti jāievieto abās pusēs. Ja komponenti ir pārāk tuvu viens otram, lai uz tāfeles novietotu atzīmes punktus, tos var novietot uz procesa malas.

LPCB montāža

PCB montāža vai īsumā PCBA faktiski ir komponentu metināšanas process uz tukšiem dēļiem. Lai izpildītu automātiskās ražošanas prasības, PCB montāžai ir dažas prasības montāžas iepakojumam un montāžas izkārtojumam.

1. Komponentu iepakojums

PCBA projektēšanas laikā, ja komponentu iepakojumi neatbilst atbilstošajiem standartiem un komponenti ir pārāk tuvu viens otram, automātiska instalēšana nenotiks.

Lai iegūtu vislabāko sastāvdaļu iepakojumu, jāizmanto profesionāla EDA projektēšanas programmatūra, kas atbilst starptautiskajiem komponentu iepakojuma standartiem. Projektējot PCB, gaisa skata laukums nedrīkst pārklāties ar citām zonām, un automātiskā IC SMT iekārta varēs precīzi noteikt un uzstādīt virsmu.

2. Komponentu izkārtojums

Komponentu izkārtojums ir svarīgs PCB dizaina uzdevums, jo tā veiktspēja ir tieši saistīta ar PCB izskata un ražošanas procesa sarežģītību.

Komponentu izkārtojuma laikā ir jānosaka SMD un THD sastāvdaļu montāžas virsmas. Šeit mēs iestatījām PCB priekšpusi kā komponenta A pusi un aizmuguri kā komponenta B pusi. Montāžas izkārtojumā jāņem vērā montāžas forma, ieskaitot viena slāņa viena iepakojuma komplektu, divslāņu viena iepakojuma komplektu, viena slāņa jaukta iepakojuma komplektu, A puses jauktu iepakojumu un B puses viena iepakojuma komplektu un A puses THD un sānu B SMD montāžu. Dažādai montāžai nepieciešami dažādi ražošanas procesi un metodes. Tāpēc komponentu izkārtojuma ziņā jāizvēlas labākais komponentu izkārtojums, lai padarītu ražošanu vienkāršu un vieglu, lai uzlabotu visa procesa ražošanas efektivitāti.

Turklāt jāņem vērā komponentu izkārtojuma orientācija, attālums starp komponentiem, siltuma izkliedēšana un detaļu augstums.

Kopumā komponentu orientācijai jābūt konsekventai. Komponenti ir izvietoti saskaņā ar minimālā izsekošanas attāluma principu, pamatojoties uz kuru komponentiem ar polaritātes marķieriem jābūt vienādiem polaritātes virzieniem, un komponentiem bez polaritātes marķieriem jābūt kārtīgi izlīdzinātiem gar X vai Y asi. Komponenta augstumam jābūt līdz 4 mm, un pārraides virzienam starp komponentu un PCB jābūt 90 °.

Lai uzlabotu komponentu metināšanas ātrumu un atvieglotu turpmāku pārbaudi, attālumam starp komponentiem jābūt vienādiem. Viena tīkla komponentiem jāatrodas tuvu viens otram, un starp dažādiem tīkliem jāatstāj drošs attālums atbilstoši sprieguma kritumam. Sietspiede un spilventiņš nedrīkst pārklāties, pretējā gadījumā komponenti netiks uzstādīti.

Ņemot vērā PCB faktisko darba temperatūru un elektrisko komponentu termiskās īpašības, jāņem vērā siltuma izkliede. Komponentu izkārtojumam jābūt vērstam uz siltuma izkliedi. Ja nepieciešams, izmantojiet ventilatoru vai radiatoru. Strāvas komponentiem jāizvēlas piemēroti radiatori, un karstumjutīgas sastāvdaļas jānovieto prom no karstuma. Augstais komponents jānovieto aiz zemā komponenta.

Sīkāka informācija būtu jākoncentrē uz PCB DFM, un pieredze būtu jāuzkrāj praksē. Piemēram, ātrgaitas signāla PCB konstrukcijas prasībām ir īpašas pretestības prasības, un tās jāapspriež ar plates ražotāju pirms faktiskās ražošanas, lai noteiktu pretestību un slāņošanas informāciju. Lai sagatavotos ražošanai uz maza izmēra PCB plāksnēm ar blīvu vadu, minimālais vadu platums un cauruma diametra ražošanas jauda jāapspriež ar PCB ražotāju, lai nodrošinātu vienmērīgu šo PCBS ražošanu.