Milyen gyártási problémákat kell figyelembe venni a PCB tervezés során?

1. A NYÁK-tervezés előszava

A kommunikációs és elektronikai termékek növekvő piaci versenyével a termékek életciklusa lerövidül. Az eredeti termékek korszerűsítése és az új termékek megjelenési sebessége egyre kritikusabb szerepet játszik a vállalkozás fennmaradásában és fejlődésében. A gyártási láncszemben egyre inkább a jövőképes emberek versenyképességévé vált az, hogy hogyan lehet jobb gyárthatóságú és gyártási minőséggel rendelkező új termékeket kapni rövidebb átfutási idővel.

Az elektronikai termékek gyártásában a termékek miniatürizálásával és összetettségével az áramköri lapok összeszerelési sűrűsége egyre nagyobb. Ennek megfelelően a széles körben alkalmazott SMT összeszerelési folyamat új generációja megköveTéli a tervezőktől, hogy már az elején figyelembe vegyék a gyárthatóságot. Ha egyszer a rossz gyárthatóságot a tervezés nem megfelelő figyelembevéTéle okozza, akkor a tervezést módosítani kell, ami elkerülhetetlenül meghosszabbítja a termék bevezetésének idejét és növeli a bevezetés költségeit. Még ha a NYÁK-elrendezést kissé megváltoztatják is, a nyomtatott kártya és az SMT forrasztópaszta nyomdai szitalap újrakészítésének költsége akár több ezer vagy akár több tízezer jüan is lehet, és az analóg áramkört még újra hibakeresni kell. Az importidő késése miatt a vállalkozás elszalaszthatja a piaci lehetőséget, és stratégiailag igen hátrányos helyzetbe kerülhet. Ha azonban a terméket módosítás nélkül gyártják, akkor elkerülhetetlenül gyártási hibái lesznek, vagy megnövekszik a gyártási költségek, ami drágább lesz. Ezért, amikor a vállalkozások új termékeket terveznek, minél korábban veszik figyelembe a tervezés gyárthatóságát, annál kedvezőbb az új termékek hatékony bevezetése.

2. A PCB tervezésénél figyelembe veendő tartalom

A nyomtatott áramköri lapok gyárthatósága két kategóriába sorolható, az egyik a nyomtatott áramköri lapok gyártásának feldolgozási technológiája; A második a szerelési folyamat alkotóelemeinek és nyomtatott áramköri lapjainak áramkörére és szerkezetére vonatkozik. A nyomtatott áramköri lapok gyártásának feldolgozási technológiájára az általános NYÁK-gyártók gyártási kapacitásuk hatására nagyon részletes köveTélményeket támasztanak a tervezőknek, ami a gyakorlatban viszonylag jó. De a szerző felfogása szerint a gyakorlatban nem kapott kellő figyelmet az igazi, a második típus, nevezetesen az elektronikai összeszerelés gyárthatósági tervezése. Ennek a cikknek a középpontjában azon gyárthatósági kérdések leírása is áll, amelyeket a tervezőknek figyelembe kell venniük a nyomtatott áramköri lapok tervezésének szakaszában.

Az elektronikai összeszerelés gyárthatósági tervezése megköveTéli, hogy a PCB-tervezők a következőket vegyék figyelembe a NYÁK-tervezés kezdetén:

2.1 Az összeszerelési mód és az alkatrészek elrendezésének megfelelő megválasztása a PCB tervezésben

Az összeszerelési mód és az alkatrész-elrendezés megválasztása a nyomtatott áramköri lapok gyárthatóságának nagyon fontos szempontja, amely nagy hatással van az összeszerelés hatékonyságára, költségére és termékminőségére. Valójában a szerző meglehetősen sok NYÁK-val került kapcsolatba, és néhány nagyon alapvető elv figyelembevéTéle még mindig hiányzik.

(1) Válassza ki a megfelelő összeszerelési módot

Általában a PCB különböző összeszerelési sűrűségeinek megfelelően a következő összeszerelési módszerek javasoltak:

Áramkörtervező mérnökként helyesen kell ismernem a NYÁK összeszerelési folyamatát, hogy elvileg elkerülhessek néhány hibát. Az összeszerelési mód kiválasztásakor a NYÁK összeszerelési sűrűségének és a huzalozás nehézségének figyelembe véTéle mellett figyelembe kell venni ennek az összeszerelési módnak a jellemző folyamatfolyamát és magának a vállalkozásnak a technológiai berendezésének szintjét. Ha a vállalkozás nem rendelkezik jó hullámhegesztési eljárással, akkor a fenti táblázatban szereplő ötödik összeszerelési mód választása sok gondot okozhat. Azt is érdemes megjegyezni, hogy ha a hullámforrasztási eljárást a hegesztési felületre tervezzük, akkor kerülni kell a folyamat bonyolítását néhány SMDS hegesztési felületre helyezésével.

(2) Alkatrészek elrendezése

A NYÁK-elemek elrendezése nagyon fontos hatással van a termelés hatékonyságára és költségére, és fontos mutató a csatlakoztathatóság PCB-tervezésének mérésére. Általánosságban elmondható, hogy az alkatrészek a lehető legegyenletesebben, szabályosabban és legtisztábban vannak elrendezve, és azonos irányban és polaritáseloszlásban vannak elrendezve. A rendszeres elrendezés kényelmes az ellenőrzéshez, és elősegíti a patch/plug-in sebesség javítását, az egyenletes eloszlás elősegíti a hőelvezetést és a hegesztési folyamat optimalizálását. Másrészt a folyamat egyszerűsítése érdekében a NYÁK-tervezőknek mindig tisztában kell lenniük azzal, hogy a NYÁK mindkét oldalán csak egy csoportos hegesztési eljárás, az újrafolyós hegesztés és a hullámhegesztés használható. Ez különösen figyelemre méltó az összeszerelési sűrűségben, a PCB hegesztési felületet több patch komponenssel kell elosztani. A tervezőnek mérlegelnie kell, hogy melyik csoporthegesztési eljárást használja a hegesztési felületre szerelt alkatrészekhez. Előnyösen egy hullámos forrasztási eljárást alkalmazhatunk a tapaszos kikeményítés után a perforált eszközök csapjainak egyidejű hegesztésére az alkatrész felületén. A hullámhegesztési tapasz alkatrészek azonban viszonylag szigorú korlátokkal rendelkeznek, csak 0603 és nagyobb forgácsállóság, SOT, SOIC (csaptávolság ≥1 mm és magasság kisebb, mint 2,0 mm) hegesztés. A hegesztési felületen elhelyezett alkatrészeknél a csapok irányának merőlegesnek kell lennie a NYÁK átviTéli irányára a hullámhegyes hegesztés során, így biztosítva, hogy az alkatrészek mindkét oldalán lévő hegesztési végek vagy vezetékek egyidejűleg belemerüljenek a hegesztésbe. Az elrendezési sorrendnek és a szomszédos alkatrészek közötti távolságnak meg kell felelnie a hullámhegyhegesztés köveTélményeinek is, hogy elkerülhető legyen az "árnyékoló hatás", amint az a 1. ábrán látható. 1. Hullámforrasztás esetén a SOIC-ot és más többtűs alkatrészeket az ón áramlási irányába kell beállítani két (mindkét oldalon 1) forrasztólábnál a folyamatos hegesztés elkerülése érdekében.

A hasonló típusú alkatrészeket ugyanabban az irányban kell elhelyezni a táblán, megkönnyítve az alkatrészek felszerelését, ellenőrzését és hegesztését. Például, ha az összes radiális kondenzátor negatív kivezetése a lemez jobb oldala felé néz, az összes DIP bevágás ugyanabba az irányba néz stb., felgyorsíthatja a műszerezést és megkönnyítheti a hibák megtalálását. Amint a 2. ábrán látható, mivel az A kártya ezt a módszert alkalmazza, könnyű megtalálni a fordított kondenzátort, míg a B kártya több időt vesz igénybe. Valójában egy vállalat szabványosíthatja az összes általa gyártott áramköri alkatrész tájolását. Egyes táblaelrendezések ezt nem feltétlenül teszik lehetővé, de erőfeszítésnek kell lennie.

Milyen gyárthatósági kérdéseket kell figyelembe venni a NYÁK tervezésénél

Ezenkívül a hasonló típusú alkatrészeket a lehető legnagyobb mértékben egymáshoz kell földelni úgy, hogy az összes alkatrész lábát ugyanabban az irányban kell tartani, ahogy az a 3. ábrán látható.

A szerző azonban valóban sok PCBS-sel találkozott, ahol túl nagy az összeszerelési sűrűség, és a NYÁK hegesztési felületét is el kell osztani olyan nagy alkatrészekkel, mint a tantál kondenzátor és a patch induktivitás, valamint a vékony térközű SOIC és TSOP. Ebben az esetben csak kétoldalas nyomtatott forrasztópaszta tapasz használható visszaáramú hegesztéshez, és a kézi hegesztéshez való alkalmazkodás érdekében a dugaszolható alkatrészeket lehetőleg koncentrálni kell az alkatrészek elosztásában. Egy másik lehetőség az, hogy a perforált elemeket az alkatrész felületén a lehető legnagyobb mértékben, néhány fő egyenes vonalban kell elosztani a szelektív hullámforrasztási folyamathoz, amellyel elkerülhető a kézi hegesztés és javítható a hatékonyság, valamint biztosítható a hegesztés minősége. A diszkrét forrasztókötés-elosztás a szelektív hullámforrasztás nagy tabuja, ami megsokszorozza a feldolgozási időt.

A nyomtatott táblafájlban az alkatrészek helyzetének beállításakor ügyelni kell az alkatrészek és a szitanyomás-szimbólumok közötti egy-egy megfelelésre. Ha az alkatrészeket anélkül mozgatják, hogy megfelelő módon mozgatnák az alkatrészek melletti szitanyomás-szimbólumokat, az komoly minőségi kockázatot jelent a gyártásban, mivel a tényleges gyártásban a szitanyomás az ipari nyelv, amely irányíthatja a gyártást.

2.2 A PCB-t fel kell szerelni az automatikus gyártáshoz szükséges szorító élekkel, pozicionáló jelekkel és folyamatpozícionáló furatokkal.

Jelenleg az elektronikai szerelés az automatizált iparágak közé tartozik, a gyártás során használt automatizálási berendezések NYÁK automatikus átviTélét igénylik, így a NYÁK átviTéli iránya (általában a hosszú oldal iránya), a felső és az alsó egyenként legalább 3-5 mm széles szorítóéllel rendelkezik, az automatikus átviTél megkönnyítése érdekében kerülni kell a tábla szélének közelségét a rögzítés miatt.

A pozicionáló markerek szerepe abban rejlik, hogy a PCB-nek legalább két vagy három pozicionáló markert kell biztosítania az optikai azonosító rendszer számára a PCB pontos lokalizálásához és az optikai pozicionálásban széles körben használt összeszerelő berendezések PCB megmunkálási hibáinak kijavításához. Az általánosan használt pozicionáló markerek közül kettőt kell elosztani a NYÁK átlójában. A pozicionálási jelek kiválasztása általában szabványos grafikákat, például tömör kerek padot használ. Az azonosítás megkönnyítése érdekében a jelek körül egy üres területnek kell lennie egyéb áramköri jellemzők vagy jelek nélkül, amelynek mérete nem lehet kisebb, mint a jelölések átmérője (ahogyan a 4. ábra mutatja), a jelek és a tábla széle közötti távolság pedig 5 mm-nél nagyobb.

Magának a nyomtatott áramkörnek a gyártása során, valamint a félautomata plug-in összeszerelési, ICT-teszTélési és egyéb folyamatok során a PCB-nek két-három pozicionáló lyukat kell biztosítania a sarkokban.

2.3 A panelek ésszerű használata a termelés hatékonyságának és rugalmasságának javítása érdekében

Kis méretű vagy szabálytalan formájú PCB-k összeszerelésekor számos korlátozás vonatkozik rá, ezért általában több kis NYÁK-t kell megfelelő méretű PCB-vé összeállítani, amint az 5. ábrán látható. Általánosságban elmondható, hogy a 150 mm-nél kisebb egyetlen oldalméretTél rendelkező PCB-k az illesztési módszert alkalmazzák. Kettővel, hárommal, négyel stb. a nagy NYÁK mérete a megfelelő feldolgozási tartományhoz illeszthető. Általában a 150–250 mm széles és 250–350 mm hosszú PCB a megfelelőbb méret az automatikus összeszerelésben.

A tábla másik módja, hogy a NYÁK-t pozitív és negatív írásmód mindkét oldalán SMD-vel egy nagy táblába rendezzük, az ilyen táblát általában Yin és Yang néven ismerik, általában a képernyőtábla költségének megtakarítása miatt, vagyis egy ilyen táblán keresztül eredetileg a képernyőtábla két oldalára van szükség, most már csak egy képernyőlapot kell kinyitni. Ráadásul, amikor a technikusok elkészítik az SMT gép futó programját, a Yin és Yang PCB programozási hatékonysága is magasabb.

A tábla felosztása esetén az altáblák közötti csatlakozás kialakítható kétoldali V-alakú hornyokból, hosszú hornyos lyukakból és kerek furatokból stb., de a tervezést a lehető legnagyobb mértékben figyelembe kell venni, hogy az elválasztó vonal egyenes vonalú legyen a tábla megkönnyítése érdekében, de figyelembe kell venni azt is, hogy az elválasztó oldal ne legyen túl közel a NYÁK vonalához, így a NYÁK könnyen megsérülhet, amikor a kártya könnyen megsérül.

Van egy nagyon gazdaságos tábla is, és nem a PCB kártyára vonatkozik, hanem a grid grafikus kártya hálójára. Az automatikus forrasztópaszta-nyomógép alkalmazásával a jelenlegi fejlettebb nyomdagép (például DEK265) lehetővé tette a 790 × 790 mm-es acélháló méretét, többoldalas PCB hálómintát állított fel, több termék nyomtatásához képes egy darab acélhálót elérni, rendkívül költségtakarékos gyakorlat, különösen alkalmas a kis szériás gyártók termékjellemzőire.

2.4 A teszTélhetőség tervezésének szempontjai

Az SMT teszTélhetőségi tervezése elsősorban a jelenlegi IKT-berendezések helyzetére vonatkozik. A gyártás utáni gyártás teszTélési kérdéseit figyelembe veszik az áramköri és a felületre szerelt PCB SMB-tervekben. A teszTélhetőség tervezésének javítása érdekében a folyamattervezés és az elektromos tervezés két köveTélményét kell figyelembe venni.

2.4.1 A folyamattervezés köveTélményei

A pozicionálás pontossága, a hordozó gyártási eljárása, a hordozó mérete és a szonda típusa mind olyan tényezők, amelyek befolyásolják a szonda megbízhatóságát.

(1) pozicionáló furat. A lyukak elhelyezésének hibája az alapfelületen ±0,05 mm-en belül lehet. Legalább két pozicionáló furatot helyezzen el egymástól a lehető legtávolabb. A nemfémes pozicionáló furatok használata a forrasztási bevonat vasCímkékágának csökkentésére nem felel meg a tűrésköveTélményeknek. Ha a hordozót egy egészben gyártják, majd külön teszTélik, a pozicionáló lyukakat az alaplapon és minden egyes hordozón kell elhelyezni.

(2) A vizsgálati pont átmérője legalább 0,4 mm, a szomszédos vizsgálati pontok közötti távolság pedig nagyobb, mint 2,54 mm, de legalább 1,27 mm.

(3) *mm-nél nagyobb magasságú alkatrészeket nem szabad a vizsgálati felületre helyezni, mert ez rossz érintkezést okoz az online tesztberendezés szondája és a vizsgálati pont között.

(4) Helyezze a vizsgálati pontot 1,0 mm-re az alkatrésztől, hogy elkerülje a szonda és az alkatrész közötti ütközési sérülést. A pozicionáló furat gyűrűjétől számított 3,2 mm-en belül nem lehetnek alkatrészek vagy vizsgálati pontok.

(5) A vizsgálati pontot nem szabad 5 mm-en belül beállítani a NYÁK éléhez képest, amely a szorítórögzítés biztosítására szolgál. Ugyanaz a folyamatél általában szükséges a szállítószalagos gyártóberendezésekben és az SMT berendezésekben.

(6) Valamennyi észlelési pontot ónozott vagy fém vezetőképes anyagból kell készíteni, lágy textúrájú, könnyen áthatoló és nem oxidálódó anyagokból, hogy biztosítsák a megbízható érintkezést és meghosszabbítsák a szonda élettartamát.

(7) a vizsgálati pontot nem lehet lefedni forrasztási ellenállással vagy szöveges tintával, ellenkező esetben csökkenti a vizsgálati pont érintkezési felületét és csökkenti a teszt megbízhatóságát.

2.4.2 A villamos tervezés köveTélményei

(1) Az alkatrész felületének SMC/SMD vizsgálati pontját a lyukon keresztül a hegesztési felületre kell vezetni, amennyire csak lehetséges, és a furat átmérőjének nagyobbnak kell lennie 1 mm-nél. Ily módon az egyoldalas tűágyak online teszTélésre használhatók, csökkentve ezzel az online teszTélés költségeit.

(2) Minden elektromos csomópontnak rendelkeznie kell egy vizsgálati ponttal, és minden IC-nek rendelkeznie kell egy POWER és GROUND tesztponttal, és a lehető legközelebb ehhez az alkatrészhez, az IC-től számított 2,54 mm-es tartományon belül.

(3) A vizsgálati pont szélessége 40 mil szélesre növelhető, ha be van állítva az áramkör útvonalára.

(4) A vizsgálati pontokat egyenletesen ossza el a nyomtatott táblán. Ha a szonda egy bizonyos területen koncentrálódik, a nagyobb nyomás deformálja a vizsgált lemezt vagy tűágyat, tovább akadályozva a szonda egy részének a vizsgálati pont elérését.

(5) Az áramköri lapon lévő tápvezetéket régiókra kell osztani a vizsgálati töréspont beállításához, hogy amikor a tápleválasztó kondenzátor vagy az áramköri lap egyéb alkatrészei rövidzárlatot észlelnek a tápegységben, gyorsabban és pontosabban megtalálják a hibapontot. A töréspontok tervezésénél figyelembe kell venni a teszt töréspont újraindítása utáni erőátviTéli kapacitást.

A 6. ábra egy tesztpont kialakításának példáját mutatja. A tesztpárnát az alkatrész vezetékéhez közel helyezik el a hosszabbító vezetékkel, vagy a tesztcsomópontot a perforált betét használja. Szigorúan tilos a tesztcsomópontot kiválasztani az alkatrész forrasztási pontján. Ezzel a vizsgálattal a virtuális hegesztési kötés a szonda nyomása alatt az ideális helyzetbe extrudálható, így a virtuális hegesztési hiba elfedhető, és az úgynevezett „hiba-elfedő hatás” létrejön. A szonda a pozicionálási hiba okozta szonda torzítása miatt közvetlenül az alkatrész végpontjára vagy tűjére hathat, ami az alkatrész károsodását okozhatja.

Milyen gyárthatósági kérdéseket kell figyelembe venni a NYÁK tervezésénél?

3. Záró megjegyzések a PCB tervezéshez

A fentiek néhány fő elv, amelyeket figyelembe kell venni a PCB tervezés során. Az elektronikai összeszerelésre orientált NYÁK gyártástervezésénél meglehetősen sok részlet szerepel, mint például a szerkezeti részekhez illeszkedő tér ésszerű elrendezése, a szitanyomás és szöveg ésszerű elosztása, a nehéz vagy nagy fűtőberendezés helyének megfelelő elosztása, A NYÁK tervezési szakaszában a vizsgálati pontot és a tesztteret a megfelelő pozícióban kell felállítani, valamint figyelembe kell venni az interferenciát a húzószerszám és a közelben elosztott présszerszám és az egymás mellett elosztott szerszám között. folyamatot. A nyomtatott áramkör-tervező nemcsak azt veszi figyelembe, hogyan lehet jó elektromos Téljesítményt és szép elrendezést elérni, hanem egy ugyanolyan fontos szempontot is, mint a gyárthatóságot a nyomtatott áramköri lapok tervezésénél, hogy kiváló minőséget, nagy hatékonyságot és alacsony költséget érjen el.