As an essential part of electronic products, คณะกรรมการวงจรพิมพ์ (PCB) มีบทบาทสำคัญในการตระหนักถึงการทำงานของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งนำไปสู่ความสำคัญที่เด่นชัดมากขึ้นของการออกแบบ PCB เนื่องจากประสิทธิภาพของการออกแบบ PCB จะกำหนดหน้าที่และต้นทุนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์โดยตรง การออกแบบ PCB ที่ดีสามารถป้องกันผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จากปัญหาต่างๆ ได้ จึงมั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์จะสามารถผลิตได้อย่างราบรื่นและตอบสนองทุกความต้องการในการใช้งานจริง

จากองค์ประกอบทั้งหมดที่นำไปสู่การออกแบบ PCB การออกแบบการผลิต (DFM) มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นการเชื่อมโยงการออกแบบ PCB กับการผลิต PCB เพื่อที่จะสามารถค้นหาปัญหาได้ตั้งแต่เนิ่นๆ และแก้ปัญหาได้ทันท่วงทีตลอดวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ 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.

ความสามารถในการผลิต PCB

ด้วยการผสมผสานความสามารถในการผลิตเข้ากับการออกแบบ PCB การออกแบบการผลิตจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่การผลิตที่มีประสิทธิภาพ คุณภาพสูง และต้นทุนต่ำ 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. หากประเด็นเหล่านี้ไม่ได้นำมาพิจารณาอย่างครบถ้วนในขั้นตอนการออกแบบ PCB เครื่องเคลือบชิปอัตโนมัติอาจไม่สามารถรับบอร์ด PCB สำเร็จรูปได้ เว้นแต่จะมีการใช้มาตรการการประมวลผลเพิ่มเติม ที่แย่ไปกว่านั้นคือ แผ่นบางแผ่นไม่สามารถทำโดยอัตโนมัติโดยใช้การเชื่อมด้วยมือ As a result, the manufacturing cycle will be longer and labor costs will increase.

1. PCB size

ตัวติดตั้งชิปแต่ละตัวมีขนาด PCB ที่ต้องการ ซึ่งแตกต่างกันไปตามพารามิเตอร์ของตัวติดตั้งแต่ละตัว ตัวอย่างเช่น ตัวติดตั้งชิปยอมรับขนาด PCB สูงสุด 500 มม. * 450 มม. และขนาด PCB ขั้นต่ำที่ 30 มม. * 30 มม. นี่ไม่ได้หมายความว่าเราไม่สามารถจัดการส่วนประกอบบอร์ด PCB ที่มีขนาดเล็กกว่า 30 มม. คูณ 30 มม. ได้ และสามารถพึ่งพาบอร์ดจิ๊กซอว์ได้เมื่อต้องการขนาดที่เล็กกว่า เมื่อคุณวางใจได้ในการติดตั้งแบบแมนนวลและต้นทุนแรงงานที่สูงขึ้น และวงจรการผลิตไม่สามารถควบคุมได้ เครื่อง SMT ของชิปจะไม่ยอมรับบอร์ด PCB ที่ใหญ่หรือเล็กเกินไป 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.

รูปต่อไปนี้แสดงเอกสารการออกแบบบอร์ด PCB ที่เสร็จสมบูรณ์โดยซอฟต์แวร์ Huaqiu DFM สำหรับบอร์ดขนาด 5×2 หน่วยสี่เหลี่ยมแต่ละหน่วยจะเป็นชิ้นเดียว ขนาด 50 มม. คูณ 20 มม. 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. จากข้อกำหนดข้างต้น สรุปได้ว่าขนาดของบอร์ดอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้

2. PCB shape

In addition to PCB size, all chip SMT machines have requirements for PCB shape. PCB ปกติควรเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าโดยมีอัตราส่วนความยาวต่อความกว้าง 4:3 หรือ 5:4 (ดีที่สุด) If the PCB is irregularly shaped, additional measures must be taken prior to SMT assembly, resulting in increased costs. เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น PCB จะต้องได้รับการออกแบบในรูปทรงทั่วไปในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ PCB เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ SMT อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติทำได้ยาก เมื่อรูปร่างของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์บางอย่างต้องไม่สม่ำเสมอ ต้องใช้รูประทับตราเพื่อให้ PCB สุดท้ายมีรูปร่างปกติ เมื่อประกอบแล้ว สามารถถอดแผ่นกั้นเสริมที่ซ้ำซ้อนออกจาก PCB เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการติดตั้งและพื้นที่ว่างโดยอัตโนมัติ

ภาพด้านล่างแสดง PCB ที่มีรูปร่างผิดปกติ และขอบการประมวลผลถูกเพิ่มโดยซอฟต์แวร์ 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. ด้านกระบวนการ

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

ในขั้นตอนการออกแบบ PCB ควรวางขอบกระบวนการกว้าง 5 มม. ไว้ล่วงหน้า โดยไม่ทิ้งส่วนประกอบและสายไฟใดๆ คู่มือทางเทคนิคมักจะวางไว้ที่ด้านสั้นของ PCB แต่สามารถเลือกด้านสั้นได้เมื่ออัตราส่วนกว้างยาวเกิน 80% หลังจากประกอบแล้ว ขอบของกระบวนการสามารถถอดออกในฐานะบทบาทการผลิตเสริมได้

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. ดังนั้น Mark points จึงเป็นมาตรฐานการผลิต SMT ที่จำเป็นสำหรับการผลิตแบบอัตโนมัติ

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. ระยะกึ่งกลางระหว่างจุดมาร์คกับขอบจานควรมีอย่างน้อย 5 มม. For PCBS with double-sided SMT components, Mark points should be placed on both sides. 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. เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการผลิตอัตโนมัติ การประกอบ PCB มีข้อกำหนดบางประการสำหรับแพ็คเกจการประกอบและรูปแบบการประกอบ

1. การบรรจุส่วนประกอบ

ในระหว่างการออกแบบ PCBA หากแพ็คเกจส่วนประกอบไม่เป็นไปตามมาตรฐานที่เหมาะสม และส่วนประกอบอยู่ใกล้กันเกินไป การติดตั้งอัตโนมัติจะไม่เกิดขึ้น

เพื่อให้ได้บรรจุภัณฑ์ส่วนประกอบที่ดีที่สุด ควรใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบ EDA ระดับมืออาชีพเพื่อให้สอดคล้องกับมาตรฐานบรรจุภัณฑ์ส่วนประกอบสากล 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

เค้าโครงส่วนประกอบเป็นงานที่สำคัญในการออกแบบ PCB เนื่องจากประสิทธิภาพของมันเกี่ยวข้องโดยตรงกับความซับซ้อนของลักษณะ PCB และกระบวนการผลิต

ระหว่างการจัดวางส่วนประกอบ ควรพิจารณาพื้นผิวการประกอบของส่วนประกอบ SMD และ THD ในที่นี้ เรากำหนดด้านหน้าของ PCB เป็นด้านส่วนประกอบ A และด้านหลังเป็นด้านส่วนประกอบ 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. การประกอบที่แตกต่างกันต้องใช้กระบวนการผลิตและเทคนิคที่แตกต่างกัน 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.

โดยทั่วไป การวางแนวส่วนประกอบควรสอดคล้องกัน 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. ความสูงของส่วนประกอบควรไม่เกิน 4 มม. และทิศทางการส่งระหว่างส่วนประกอบกับ PCB ควรเป็น 90°

เพื่อปรับปรุงความเร็วในการเชื่อมของส่วนประกอบและอำนวยความสะดวกในการตรวจสอบในภายหลัง ระยะห่างระหว่างส่วนประกอบควรสอดคล้องกัน 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. เลย์เอาต์ของส่วนประกอบควรเน้นที่การกระจายความร้อน หากจำเป็น ให้ใช้พัดลมหรือตัวระบายความร้อน ควรเลือกหม้อน้ำที่เหมาะสมกับส่วนประกอบกำลังไฟฟ้า และส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อนควรวางให้ห่างจากความร้อน The high component should be placed after the low component.

รายละเอียดเพิ่มเติมควรเน้นที่ PCB DFM และควรสะสมประสบการณ์ในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น ข้อกำหนดการออกแบบ PCB สัญญาณความเร็วสูงมีข้อกำหนดด้านอิมพีแดนซ์พิเศษ และควรปรึกษากับผู้ผลิตบอร์ดก่อนการผลิตจริงเพื่อกำหนดข้อมูลอิมพีแดนซ์และการแบ่งชั้น เพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับการผลิตบนบอร์ด PCB ขนาดเล็กที่มีการเดินสายไฟหนาแน่น ควรหารือเกี่ยวกับความกว้างของสายไฟขั้นต่ำและกำลังการผลิตเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะกับผู้ผลิต PCB เพื่อให้แน่ใจว่าการผลิต PCBS เหล่านี้ราบรื่น