Ako podstatnú súčasť elektronických produktov vytlačená obvodová doska (PCB) hrá kľúčovú úlohu pri realizácii funkcie elektronických výrobkov, čo vedie k stále výraznejšiemu významu dizajnu PCB, pretože výkon konštrukcie PCB priamo určuje funkciu a náklady na elektronické výrobky. Dobrý dizajn DPS môže zabrániť elektronickým výrobkom pred mnohými problémami, a tým zaistiť bezproblémovú výrobu výrobkov a splnenie všetkých potrieb praktických aplikácií.

Výrobný dizajn (DFM) je zo všetkých prvkov, ktoré prispievajú k návrhu DPS, úplne zásadný, pretože spája návrh DPS s výrobou DPS, aby bolo možné včas nájsť problémy a včas ich vyriešiť počas celého životného cyklu elektronických výrobkov. 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.

Vyrobiteľnosť DPS

Vďaka kombinácii vyrobiteľnosti s dizajnom DPS je výrobný dizajn kľúčovým faktorom vedúcim k efektívnej výrobe, vysokej kvalite a nízkym nákladom. 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. Ak tieto aspekty nie sú úplne zohľadnené vo fáze návrhu PCB, automatické stroje na laminovanie čipov nemusia byť schopné prijímať prefabrikované dosky PCB, pokiaľ nie sú prijaté ďalšie opatrenia na spracovanie. Aby toho nebolo málo, niektoré platne nemožno vyrobiť automaticky pomocou ručného zvárania. As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

Každý inštalátor čipov má svoju požadovanú veľkosť PCB, ktorá sa líši podľa parametrov každého inštalátora. Inštalátor čipov napríklad akceptuje maximálnu veľkosť DPS ​​500 mm * 450 mm a minimálnu veľkosť DPS ​​30 mm * 30 mm. To neznamená, že nemôžeme zaobchádzať s komponentmi dosiek plošných spojov menšími ako 30 mm x 30 mm a keď sa vyžadujú menšie veľkosti, môžeme sa spoliehať na dosky skladačky. Keď sa môžete spoľahnúť len na ručnú inštaláciu a náklady na pracovnú silu rastú a výrobné cykly sa vymknú kontrole, stroje na čipové SMT nikdy neprijmú príliš veľké alebo príliš malé dosky plošných spojov. 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.

Nasledujúci obrázok ilustruje dokument k návrhu dosky plošných spojov vyplnený softvérom Huaqiu DFM. Ako doska 5 × 2 je každá štvorcová jednotka jeden kus s rozmermi 50 mm x 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. Podľa vyššie uvedených požiadaviek je možné dospieť k záveru, že veľkosť dosky je v prijateľnom rozsahu.

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. Bežný PCB by mal mať obdĺžnikový tvar s pomerom dĺžky k šírke 4: 3 alebo 5: 4 (najlepšie). If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. Aby sa tomu zabránilo, musí byť DPS ​​vo fáze návrhu DPS navrhnutá v spoločnom tvare, aby spĺňala požiadavky SMT. V praxi je to však ťažké. Keď musí byť tvar niektorých elektronických výrobkov nepravidelný, musia sa použiť otvory pre pečiatky, aby konečný plošný spoj získal normálny tvar. Po zostavení je možné z dosky plošných spojov odstrániť nadbytočné pomocné usmerňovače, aby boli splnené požiadavky na automatickú inštaláciu a priestor.

Nasledujúci obrázok zobrazuje dosku s nepravidelným tvarom a okraj na spracovanie je pridaný softvérom 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. Procesná stránka

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

V štádiu návrhu DPS by ste mali vopred odložiť 5 mm široký okraj procesu bez toho, aby ste nechali akékoľvek súčasti a zapojenie. Technická príručka je zvyčajne umiestnená na krátkej strane dosky plošných spojov, ale krátku stranu je možné vybrať, ak pomer strán prekročí 80%. Po montáži je možné okraj procesu odstrániť ako pomocnú výrobnú úlohu.

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. Body Mark sú preto benchmarky výroby SMT požadované pre automatizovanú výrobu.

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. Stredová vzdialenosť medzi bodom značky a okrajom dosky by mala byť najmenej 5 mm. Pri PCBS s obojstrannými komponentmi SMT by mali byť značkovacie body umiestnené na oboch stranách. 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

Zostavenie DPS alebo skrátene PCBA je vlastne proces zvárania komponentov na holé dosky. Aby sa splnili požiadavky automatickej výroby, montáž PCB má určité požiadavky na montážny balíček a usporiadanie montáže.

1. Balenie komponentov

Ak počas návrhu PCBA balíčky komponentov nespĺňajú príslušné štandardy a súčasti sú príliš blízko seba, k automatickej inštalácii nedôjde.

Aby sa získal najlepší obal komponentov, mal by sa používať profesionálny softvér na navrhovanie EDA, ktorý vyhovuje medzinárodným štandardom balenia komponentov. 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

Rozloženie komponentov je dôležitou úlohou pri návrhu DPS, pretože jeho výkon priamo súvisí so zložitosťou vzhľadu a výrobným procesom DPS.

Pri rozložení komponentov by sa mali určiť montážne povrchy súčiastok SMD a THD. Tu sme nastavili prednú stranu DPS ako stranu komponentu A a zadnú stranu ako stranu 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. Rôzna montáž vyžaduje rôzne výrobné postupy a techniky. 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.

Orientácia komponentov by mala byť vo všeobecnosti konzistentná. 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. Výška komponentu by mala byť až 4 mm a smer prenosu medzi komponentom a doskou plošných spojov by mal byť 90 °.

Aby sa zlepšila rýchlosť zvárania súčiastok a uľahčila následná kontrola, mali by byť rozstupy medzi súčiastkami konzistentné. 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. Sieťotlač a podložka sa nesmú prekrývať, inak nebudú nainštalované komponenty.

Due to the actual operating temperature of the PCB and the thermal characteristics of the electrical components, heat dissipation should be considered. Rozloženie komponentov by sa malo zamerať na odvod tepla. V prípade potreby použite ventilátor alebo chladič. Pre energetické komponenty by mali byť zvolené vhodné radiátory a tepelne citlivé komponenty by mali byť umiestnené mimo tepla. Vysoká zložka by mala byť umiestnená za nízkou zložkou.

Na PCB DFM by sa malo zamerať viac podrobností a skúsenosti by sa mali zbierať v praxi. Napríklad požiadavky na návrh DPS vysokorýchlostného signálu majú špeciálne požiadavky na impedanciu a mali by byť pred samotnou výrobou prediskutované s výrobcom dosky, aby sa určili informácie o impedancii a vrstvení. Aby sa pripravila výroba na doskách plošných spojov malých rozmerov s hustým zapojením, mala by sa s výrobcom plošných spojov prediskutovať minimálna šírka vedenia a priemer priemeru priechodného otvoru, aby sa zaistila plynulá výroba týchto dosiek plošných spojov.