Jako niezbędny element produktów elektronicznych, Płytka drukowana (PCB) odgrywa kluczową rolę w realizacji funkcji produktów elektronicznych, co prowadzi do coraz większego znaczenia projektowania PCB, ponieważ wykonanie projektu PCB bezpośrednio determinuje funkcję i koszt produktów elektronicznych. Dobry projekt PCB może uchronić produkty elektroniczne przed wieloma problemami, zapewniając w ten sposób płynne wytwarzanie produktów i spełnianie wszystkich potrzeb praktycznych zastosowań.

Spośród wszystkich elementów, które przyczyniają się do projektowania PCB, projektowanie produkcyjne (DFM) jest absolutnie niezbędne, ponieważ łączy projektowanie PCB z produkcją PCB, aby wcześnie znajdować problemy i rozwiązywać je na czas przez cały cykl życia produktów elektronicznych. 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.

Produkcja PCB

Łącząc możliwości produkcyjne z projektowaniem PCB, projektowanie produkcyjne jest kluczowym czynnikiem prowadzącym do wydajnej produkcji, wysokiej jakości i niskich kosztów. 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. Jeśli te aspekty nie zostaną w pełni uwzględnione na etapie projektowania PCB, automatyczne maszyny do laminowania chipów mogą nie być w stanie zaakceptować prefabrykowanych płytek PCB, chyba że zostaną podjęte dodatkowe środki przetwarzania. Co gorsza, niektórych blach nie da się wykonać automatycznie za pomocą spawania ręcznego. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

Każdy instalator chipów ma swój własny rozmiar płytki PCB, który różni się w zależności od parametrów każdego instalatora. Na przykład instalator chipów akceptuje maksymalny rozmiar PCB 500mm * 450mm i minimalny rozmiar PCB 30mm * 30mm. Nie oznacza to, że nie możemy obsługiwać elementów płytek PCB mniejszych niż 30 mm na 30 mm i możemy polegać na płytkach do układania, gdy wymagane są mniejsze rozmiary. Kiedy możesz polegać tylko na ręcznej instalacji, a koszty pracy rosną, a cykle produkcyjne wymykają się spod kontroli, maszyny chipowe SMT nigdy nie zaakceptują zbyt dużych lub zbyt małych płytek PCB. 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.

Poniższy rysunek ilustruje dokument projektowy płytki PCB ukończony przez oprogramowanie Huaqiu DFM. Jako plansza 5×2 każda jednostka kwadratowa jest pojedynczym elementem o wymiarach 50 mm na 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. Zgodnie z powyższymi wymaganiami można stwierdzić, że wielkość planszy mieści się w dopuszczalnym zakresie.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. Normalna płytka drukowana powinna mieć prostokątny kształt ze stosunkiem długości do szerokości 4:3 lub 5:4 (najlepiej). If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Aby temu zapobiec, płytka PCB musi być zaprojektowana we wspólnym kształcie podczas fazy projektowania PCB, aby spełnić wymagania SMT. W praktyce jest to jednak trudne. Gdy kształt niektórych produktów elektronicznych musi być nieregularny, należy użyć otworów stemplujących, aby nadać końcowej płytce drukowany normalny kształt. Po złożeniu nadmiarowe przegrody pomocnicze można usunąć z płytki drukowanej, aby spełnić wymagania dotyczące automatycznej instalacji i przestrzeni.

Poniższy rysunek pokazuje płytkę PCB o nieregularnym kształcie, a krawędź obróbki dodaje oprogramowanie 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. Strona procesu

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

Na etapie projektowania płytki drukowanej krawędź procesową o szerokości 5 mm należy wcześniej odłożyć na bok, bez pozostawiania jakichkolwiek elementów i okablowania. Instrukcja techniczna jest zwykle umieszczana na krótszym boku PCB, ale krótki bok można wybrać, gdy proporcje przekraczają 80%. Po montażu krawędź procesową można usunąć jako pomocniczą rolę produkcyjną.

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. Dlatego punkty Mark są wzorcami produkcji SMT wymaganymi do zautomatyzowanej produkcji.

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. Odległość środka między punktem Mark a krawędzią płyty powinna wynosić co najmniej 5 mm. W przypadku płytek drukowanych z dwustronnymi elementami SMT, punkty Mark powinny być umieszczone po obu stronach. 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 assembly, or PCBA for short, is actually the process of welding components onto bare boards. Aby spełnić wymagania automatycznej produkcji, montaż PCB ma pewne wymagania dotyczące pakietu montażowego i układu montażowego.

1. Pakowanie komponentów

Podczas projektowania PCBA, jeśli pakiety komponentów nie spełniają odpowiednich norm, a komponenty są zbyt blisko siebie, automatyczna instalacja nie nastąpi.

W celu uzyskania najlepszego opakowania komponentów, profesjonalne oprogramowanie do projektowania EDA powinno być używane w celu zapewnienia zgodności z międzynarodowymi standardami pakowania komponentów. 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

Układ komponentów jest ważnym zadaniem w projektowaniu PCB, ponieważ jego wydajność jest bezpośrednio związana ze złożonością wyglądu PCB i procesu produkcyjnego.

Podczas rozmieszczania elementów należy określić powierzchnie montażowe elementów SMD i THD. Tutaj ustawiamy przód PCB jako stronę komponentu A, a tył jako stronę komponentu 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. Różny montaż wymaga różnych procesów i technik produkcyjnych. 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.

Ogólnie orientacja komponentów powinna być spójna. 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. Wysokość elementu powinna wynosić do 4mm, a kierunek transmisji pomiędzy elementem a płytką PCB powinien wynosić 90°.

Aby poprawić szybkość spawania elementów i ułatwić późniejszą kontrolę, odstępy między elementami powinny być spójne. 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. Rozmieszczenie komponentów powinno skupiać się na rozpraszaniu ciepła. W razie potrzeby użyj wentylatora lub radiatora. Do elementów mocy należy dobrać odpowiednie grzejniki, a elementy wrażliwe na ciepło należy umieszczać z dala od źródeł ciepła. Składnik wysoki powinien być umieszczony za składnikiem niskim.

Więcej szczegółów należy skoncentrować na PCB DFM, a doświadczenie należy gromadzić w praktyce. Na przykład, wymagania projektowe dla szybkich obwodów drukowanych sygnału mają specjalne wymagania dotyczące impedancji i powinny być omówione z producentem płytki przed faktyczną produkcją w celu określenia impedancji i informacji o warstwie. Aby przygotować się do produkcji na małych płytkach PCB z gęstym okablowaniem, należy omówić z producentem płytek minimalną szerokość okablowania i średnicę otworu przelotowego, aby zapewnić płynną produkcję tych płytek.