Como parte essencial dos produtos eletrônicos, placa de circuito impresso (PCB) desempenha um papel fundamental na realização da função de produtos eletrônicos, o que leva à importância cada vez mais proeminente do design de PCB, porque o desempenho do design de PCB determina diretamente a função e o custo dos produtos eletrônicos. Um bom design de PCB pode evitar muitos problemas de produtos eletrônicos, garantindo assim que os produtos possam ser fabricados sem problemas e atendam a todas as necessidades de aplicações práticas.

De todos os elementos que contribuem para o design de PCBs, o Design de fabricação (DFM) é absolutamente essencial porque vincula o design de PCBs com a fabricação de PCBs para encontrar problemas antecipadamente e resolvê-los a tempo ao longo do ciclo de vida dos produtos eletrônicos. Um mito é que a complexidade do projeto de PCB aumentará à medida que a capacidade de fabricação de eletrônicos for considerada no estágio de projeto de PCB. No ciclo de vida do projeto de produtos eletrônicos, o DFM pode não apenas fazer com que os produtos eletrônicos participem da produção automática sem problemas e economizar custos de mão de obra no processo de fabricação, mas também reduzir efetivamente o tempo de fabricação para garantir a conclusão oportuna dos produtos eletrônicos finais.

Capacidade de fabricação de PCB

Ao combinar a capacidade de fabricação com o design de PCB, o design de fabricação é um fator chave para uma fabricação eficiente, de alta qualidade e baixo custo. A pesquisa de fabricação de PCB cobre uma ampla gama, geralmente dividida em fabricação de PCB e montagem de PCB.

Produção de LPCB

Para a fabricação de PCB, os seguintes aspectos devem ser considerados: tamanho do PCB, formato do PCB, borda do processo e ponto de marcação. Se esses aspectos não forem totalmente levados em consideração no estágio de projeto do PCB, as máquinas de laminação de chip automático podem não ser capazes de aceitar placas de PCB pré-fabricadas, a menos que medidas de processamento adicionais sejam tomadas. Para piorar a situação, algumas placas não podem ser feitas automaticamente usando solda manual. Como resultado, o ciclo de fabricação será mais longo e os custos de mão de obra aumentarão.

1. Tamanho do PCB

Cada instalador de chip tem seu próprio tamanho de PCB desejado, que varia de acordo com os parâmetros de cada instalador. Por exemplo, o instalador do chip aceita um tamanho máximo de PCB de 500 mm * 450 mm e um tamanho mínimo de PCB de 30 mm * 30 mm. Isso não significa que não podemos lidar com componentes de placa de PCB menores que 30 mm por 30 mm e podemos confiar em placas de serra de vaivém quando tamanhos menores são necessários. Quando você só pode confiar na instalação manual e os custos de mão-de-obra estão aumentando e os ciclos de produção estão fora de controle, as máquinas SMT com chip nunca aceitarão placas de circuito impresso muito grandes ou muito pequenas. Portanto, no estágio de projeto de PCB, os requisitos de tamanho de PCB definidos pela instalação e fabricação automáticas devem ser totalmente considerados e devem ser controlados dentro da faixa efetiva.

A figura a seguir ilustra o documento de design da placa PCB concluído pelo software Huaqiu DFM. Como um tabuleiro 5 × 2, cada unidade quadrada é uma única peça, medindo 50 mm por 20 mm. A conexão entre cada unidade é realizada por tecnologia V-cut / V-scoring. Nesta imagem, todo o quadrado é mostrado com um tamanho final de 100 mm por 100 mm. De acordo com os requisitos acima, pode-se concluir que o tamanho do cartão está dentro da faixa aceitável.

2. Forma de PCB

Além do tamanho do PCB, todas as máquinas de chip SMT têm requisitos para o formato do PCB. Um PCB normal deve ser de forma retangular com uma proporção entre comprimento e largura de 4: 3 ou 5: 4 (melhor). Se o PCB tiver um formato irregular, medidas adicionais devem ser tomadas antes da montagem do SMT, resultando em aumento de custos. Para evitar que isso aconteça, o PCB deve ser projetado em um formato comum durante a fase de design do PCB para atender aos requisitos do SMT. No entanto, isso é difícil de fazer na prática. Quando o formato de alguns produtos eletrônicos deve ser irregular, furos de estampagem devem ser usados ​​para dar ao PCB final um formato normal. Quando montados, os defletores auxiliares redundantes podem ser removidos do PCB para atender aos requisitos de instalação e espaço automáticos.

A imagem abaixo mostra o PCB com formato irregular, e a borda de processamento é adicionada pelo software Huaqiu DFM. O tamanho total da placa de circuito é 80 mm * 52 mm e a área quadrada é o tamanho do PCB real. O tamanho da área do canto superior direito é de 40 mm por 20 mm, que é a borda auxiliar da embarcação produzida pela ponte do orifício do selo.

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3. Lado do processo

Para atender aos requisitos de fabricação automática, as bordas do processo devem ser colocadas no PCB para protegê-lo.

No estágio de projeto da PCB, a borda do processo com 5 mm de largura deve ser deixada de lado com antecedência, sem deixar nenhum componente e fiação. O guia técnico geralmente é colocado no lado curto do PCB, mas o lado curto pode ser selecionado quando a proporção da imagem excede 80%. Após a montagem, a borda do processo pode ser removida como uma função auxiliar de produção.

4. Marcar ponto

Para PCBS com componentes instalados, os pontos de marcação devem ser adicionados como um ponto de referência comum para garantir que os locais dos componentes sejam determinados com precisão para cada dispositivo de montagem. Portanto, os pontos Mark são benchmarks de fabricação SMT necessários para a fabricação automatizada.

Os componentes requerem 2 pontos Mark e PCBS requerem 3 pontos Mark. Essas marcas devem ser colocadas nas bordas da placa PCB e cobrir todos os componentes SMT. A distância central entre o ponto de marca e a borda da placa deve ser de pelo menos 5 mm. Para PCBS com componentes SMT de dupla face, os pontos de marcação devem ser colocados em ambos os lados. Se os componentes estiverem muito próximos para colocar pontos de marca na placa, eles podem ser colocados na borda do processo.

Montagem LPCB

Montagem de PCB, ou PCBA para abreviar, é na verdade o processo de soldar componentes em placas nuas. Para atender aos requisitos de fabricação automática, a montagem de PCB tem alguns requisitos para pacote de montagem e layout de montagem.

1. Embalagem de componentes

Durante o projeto do PCBA, se os pacotes de componentes não atenderem aos padrões apropriados e os componentes estiverem muito próximos, a instalação automática não ocorrerá.

Para obter a melhor embalagem de componentes, o software profissional de design EDA deve ser usado para cumprir os padrões internacionais de embalagem de componentes. Durante o projeto da PCB, a área de vista aérea não deve se sobrepor a outras áreas, e a máquina IC SMT automática será capaz de identificar e montar a superfície com precisão.

2. Layout do componente

O layout do componente é uma tarefa importante no projeto de PCB porque seu desempenho está diretamente relacionado à complexidade da aparência da PCB e do processo de fabricação.

Durante o layout do componente, as superfícies de montagem dos componentes SMD e THD devem ser determinadas. Aqui, definimos a parte frontal do PCB como o lado A do componente e a parte traseira como o lado B do componente. O layout da montagem deve considerar a forma de montagem, incluindo montagem de pacote único de camada única, montagem de pacote único de camada dupla, conjunto de pacote misto de camada única, pacote misto do lado A e conjunto de pacote único do lado B e conjunto de lado A THD e lado B SMD. A montagem diferente requer diferentes processos e técnicas de fabricação. Portanto, em termos de layout de componentes, o melhor layout de componentes deve ser selecionado para tornar a fabricação simples e fácil, de modo a melhorar a eficiência de fabricação de todo o processo.

Além disso, deve-se levar em consideração a orientação do layout do componente, o espaçamento entre os componentes, a dissipação de calor e a altura do componente.

Em geral, a orientação do componente deve ser consistente. Os componentes são dispostos de acordo com o princípio da distância mínima de rastreamento, com base no qual os componentes com marcadores de polaridade devem ter direções de polaridade uniformes e os componentes sem marcadores de polaridade devem ser alinhados ordenadamente ao longo do eixo X ou Y. A altura do componente deve ser de até 4 mm e a direção de transmissão entre o componente e a placa de circuito impresso deve ser 90 °.

Para melhorar a velocidade de soldagem dos componentes e facilitar a inspeção subsequente, o espaçamento entre os componentes deve ser consistente. Os componentes na mesma rede devem estar próximos uns dos outros e uma distância segura deve ser deixada entre as diferentes redes de acordo com a queda de tensão. A serigrafia e a almofada não devem se sobrepor, caso contrário, os componentes não serão instalados.

Devido à temperatura operacional real do PCB e às características térmicas dos componentes elétricos, a dissipação de calor deve ser considerada. O layout dos componentes deve se concentrar na dissipação de calor. Se necessário, use um ventilador ou dissipador de calor. Os radiadores apropriados devem ser selecionados para os componentes de energia e os componentes sensíveis ao calor devem ser colocados longe do calor. O componente alto deve ser colocado após o componente baixo.

Mais detalhes devem ser focados no PCB DFM e experiência deve ser acumulada na prática. Por exemplo, requisitos de design de placa de circuito impresso de alta velocidade têm requisitos especiais de impedância e devem ser discutidos com o fabricante da placa antes da fabricação real para determinar a impedância e as informações de camadas. A fim de se preparar para a produção em placas de PCB de pequeno porte com fiação densa, a largura mínima da fiação e a capacidade de fabricação do diâmetro do orifício devem ser discutidos com o fabricante da PCB para garantir a produção uniforme dessas PCBS.