Als essentieel onderdeel van elektronische producten, printplaat (PCB) speelt een sleutelrol bij het realiseren van de functie van elektronische producten, wat leidt tot het steeds prominentere belang van PCB-ontwerp, omdat de prestaties van PCB-ontwerp direct de functie en kosten van elektronische producten bepalen. Een goed PCB-ontwerp kan elektronische producten van veel problemen afhouden, waardoor producten soepel kunnen worden vervaardigd en aan alle behoeften van praktische toepassingen kunnen worden voldaan.

Van alle elementen die bijdragen aan PCB-ontwerp, is manufacturing Design (DFM) absoluut essentieel omdat het PCB-ontwerp koppelt aan PCB-productie om problemen vroeg op te sporen en op tijd op te lossen gedurende de levenscyclus van elektronische producten. 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.

PCB-produceerbaarheid:

Door maakbaarheid te combineren met PCB-ontwerp, is fabricageontwerp een sleutelfactor die leidt tot efficiënte productie, hoge kwaliteit en lage kosten. 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. Als deze aspecten niet volledig in aanmerking worden genomen in de PCB-ontwerpfase, kunnen automatische chiplamineermachines mogelijk geen geprefabriceerde printplaten accepteren, tenzij aanvullende verwerkingsmaatregelen worden genomen. Tot overmaat van ramp kunnen sommige platen niet automatisch worden gemaakt met handmatig lassen. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

Elke chipinstaller heeft zijn eigen gewenste PCB-grootte, die varieert volgens de parameters van elke installer. De chipinstaller accepteert bijvoorbeeld een maximale PCB-grootte van 500 mm * 450 mm en een minimale PCB-grootte van 30 mm * 30 mm. Dit betekent niet dat we geen printplaatcomponenten kunnen verwerken die kleiner zijn dan 30 mm bij 30 mm, en dat we kunnen vertrouwen op decoupeerzaagborden wanneer kleinere afmetingen vereist zijn. Wanneer u alleen kunt vertrouwen op handmatige installatie en de arbeidskosten stijgen en de productiecycli uit de hand lopen, zullen chip-SMT-machines nooit printplaten accepteren die te groot of te klein zijn. 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.

De volgende afbeelding illustreert het ontwerpdocument van de printplaat dat is voltooid door Huaqiu DFM-software. Als een bord van 5 × 2 is elke vierkante eenheid een enkel stuk van 50 mm bij 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. Op basis van de bovenstaande eisen kan worden geconcludeerd dat de grootte van het bord binnen het acceptabele bereik ligt.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. Een normale PCB moet rechthoekig van vorm zijn met een lengte-breedteverhouding van 4:3 of 5:4 (best). If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Om dit te voorkomen, moet de PCB tijdens de PCB-ontwerpfase in een gemeenschappelijke vorm worden ontworpen om aan de SMT-vereisten te voldoen. Dit is in de praktijk echter moeilijk uitvoerbaar. Wanneer de vorm van sommige elektronische producten onregelmatig moet zijn, moeten stempelgaten worden gebruikt om de uiteindelijke PCB een normale vorm te geven. Na montage kunnen redundante hulpschotten van de printplaat worden verwijderd om te voldoen aan de automatische installatie- en ruimtevereisten.

De onderstaande afbeelding toont de PCB met een onregelmatige vorm en de verwerkingsrand is toegevoegd door Huaqiu DFM-software. 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. Proceskant

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

In de PCB-ontwerpfase moet vooraf een 5 mm brede procesrand worden gereserveerd, zonder componenten en bedrading achter te laten. De technische gids wordt meestal op de korte kant van de print geplaatst, maar de korte kant kan worden geselecteerd als de beeldverhouding groter is dan 80%. Na montage kan de procesrand als hulpproductierol worden verwijderd.

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. Daarom zijn Mark Points SMT-productiebenchmarks die vereist zijn voor geautomatiseerde productie.

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. De hartafstand tussen markeringspunt en plaatrand moet minimaal 5 mm zijn. Voor printplaten met dubbelzijdige SMT-componenten moeten aan beide zijden markeringspunten worden geplaatst. 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-assemblage, of kortweg PCBA, is eigenlijk het proces van het lassen van componenten op kale borden. Om aan de vereisten van automatische productie te voldoen, heeft PCB-assemblage enkele vereisten voor het assemblagepakket en de assemblagelay-out.

1. Verpakking van componenten

Als tijdens het PCBA-ontwerp componentpakketten niet voldoen aan de juiste normen en componenten te dicht bij elkaar staan, zal er geen automatische installatie plaatsvinden.

Om de beste verpakking van componenten te verkrijgen, moet professionele EDA-ontwerpsoftware worden gebruikt om te voldoen aan de internationale normen voor het verpakken van componenten. 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

De lay-out van componenten is een belangrijke taak bij het ontwerpen van PCB’s, omdat de prestaties ervan rechtstreeks verband houden met de complexiteit van het uiterlijk van de PCB en het productieproces.

Tijdens de lay-out van componenten moeten de montageoppervlakken van SMD- en THD-componenten worden bepaald. Hier stellen we de voorkant van de PCB in als de component A-kant en de achterkant als de component B-kant. 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. Verschillende assemblage vereist verschillende productieprocessen en -technieken. 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.

In het algemeen moet de componentoriëntatie consistent zijn. 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. De hoogte van het onderdeel moet maximaal 4 mm zijn en de transmissierichting tussen het onderdeel en de printplaat moet 90 ° zijn.

Om de lassnelheid van componenten te verbeteren en latere inspectie te vergemakkelijken, moet de afstand tussen componenten consistent zijn. 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. De lay-out van componenten moet gericht zijn op warmteafvoer. Gebruik indien nodig een ventilator of koellichaam. Er moeten geschikte radiatoren worden gekozen voor de vermogenscomponenten en warmtegevoelige componenten moeten uit de buurt van warmte worden geplaatst. De hoge component moet na de lage component worden geplaatst.

Meer details moeten worden gericht op PCB DFM en er moet in de praktijk ervaring worden opgedaan. Ontwerpvereisten voor high-speed signaal-PCB’s hebben bijvoorbeeld speciale impedantie-eisen en moeten voorafgaand aan de daadwerkelijke fabricage met de fabrikant van de kaart worden besproken om informatie over impedantie en gelaagdheid te bepalen. Om de productie op kleine printplaten met dichte bedrading voor te bereiden, moeten de minimale bedradingsbreedte en de productiecapaciteit van de doorgaande gatdiameter met de PCB-fabrikant worden besproken om een ​​vlotte productie van deze PCB’s te garanderen.