طراحی قابلیت ساخت چیدمان PCB و سیم کشی

با توجه به طرح PCB و مشکل سیم کشی، امروز ما در مورد تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال (SI)، تجزیه و تحلیل سازگاری الکترومغناطیسی (EMC)، تجزیه و تحلیل یکپارچگی توان (PI) صحبت نمی کنیم. صرف صحبت در مورد تجزیه و تحلیل قابلیت ساخت (DFM)، طراحی غیر منطقی قابلیت ساخت نیز منجر به شکست طراحی محصول می شود.
DFM موفق در چیدمان PCB با تنظیم قوانین طراحی برای در نظر گرفتن محدودیت های مهم DFM شروع می شود. قوانین DFM نشان داده شده در زیر برخی از قابلیت‌های طراحی معاصر را که اکثر سازندگان می‌توانند پیدا کنند، نشان می‌دهد. اطمینان حاصل کنید که محدودیت های تعیین شده در قوانین طراحی PCB آنها را نقض نمی کند تا بتوان از اکثر محدودیت های طراحی استاندارد اطمینان حاصل کرد.

مشکل DFM مسیریابی PCB به چیدمان خوب PCB بستگی دارد و قوانین مسیریابی را می توان از پیش تعیین کرد، از جمله تعداد دفعات خم شدن خط، تعداد سوراخ های هدایت، تعداد مراحل و غیره. به طور کلی، سیم کشی اکتشافی انجام می شود. ابتدا برای اتصال سریع خطوط کوتاه، و سپس سیم کشی هزارتویی انجام می شود. بهینه‌سازی مسیر مسیریابی جهانی روی سیم‌هایی که قرار است ابتدا گذاشته شوند انجام می‌شود و سیم‌کشی مجدد برای بهبود اثر کلی و قابلیت ساخت DFM انجام می‌شود.

دستگاه های 1.SMT
فاصله چیدمان دستگاه مطابق با الزامات مونتاژ است و عموماً برای دستگاه های روی سطح 20 میلی متر، برای دستگاه های آی سی 80 میلی متر و برای دستگاه های BGA از 200 میلی متر بیشتر است. به منظور بهبود کیفیت و عملکرد فرآیند تولید، فاصله دستگاه می تواند الزامات مونتاژ را برآورده کند.

معمولاً فاصله بین پدهای SMD پین های دستگاه باید بیشتر از 6 میل باشد و ظرفیت ساخت پل لحیم کاری 4 میل است. اگر فاصله بین پدهای SMD کمتر از 6 میل و فاصله بین پنجره لحیم کاری کمتر از 4 میل باشد، پل لحیم کاری را نمی توان نگه داشت و در نتیجه قطعات بزرگ لحیم کاری (به ویژه بین پین ها) در روند مونتاژ ایجاد می شود که منجر به این امر می شود. به اتصال کوتاه

wps_doc_9

2. دستگاه DIP
فاصله پین ​​ها، جهت و فاصله دستگاه ها در فرآیند لحیم کاری بیش از حد موج باید در نظر گرفته شود. فاصله ناکافی پین دستگاه منجر به قلع لحیم کاری می شود که منجر به اتصال کوتاه می شود.

بسیاری از طراحان استفاده از دستگاه های درون خطی (THTS) را به حداقل می رسانند یا آنها را در همان سمت برد قرار می دهند. با این حال، دستگاه های درون خطی اغلب اجتناب ناپذیر هستند. در صورت ترکیبی، اگر دستگاه in-line در لایه بالایی و دستگاه پچ در لایه زیرین قرار گیرد، در برخی موارد روی لحیم کاری موج یک طرفه تأثیر می گذارد. در این حالت از فرآیندهای جوشکاری گرانتر مانند جوشکاری انتخابی استفاده می شود.

wps_doc_0

3. فاصله بین اجزا و لبه صفحه
اگر جوشکاری ماشینی باشد، فاصله بین اجزای الکترونیکی و لبه برد معمولاً 7 میلی متر است (تولید کنندگان مختلف جوش نیازمندی های متفاوتی دارند)، اما می توان آن را در لبه فرآیند تولید PCB نیز اضافه کرد، به طوری که قطعات الکترونیکی می توانند تا زمانی که برای سیم کشی مناسب باشد، روی لبه برد PCB قرار می گیرد.

با این حال، زمانی که لبه صفحه جوش داده می شود، ممکن است با ریل راهنمای دستگاه برخورد کند و به قطعات آسیب برساند. پد دستگاه در لبه صفحه در فرآیند ساخت برداشته می شود. اگر لنت کوچک باشد، کیفیت جوش تحت تاثیر قرار می گیرد.

wps_doc_1

4. فاصله دستگاه های بالا/پایین
انواع قطعات الکترونیکی، اشکال مختلف و انواع خطوط سربی وجود دارد، بنابراین در روش مونتاژ تخته های چاپی تفاوت هایی وجود دارد. چیدمان خوب نه تنها می تواند عملکرد دستگاه را پایدار کند، ضربه را مقاوم کند، آسیب را کاهش دهد، بلکه می تواند جلوه ای منظم و زیبا در داخل دستگاه داشته باشد.

وسایل کوچک باید در فاصله معینی در اطراف دستگاه های مرتفع نگهداری شوند. فاصله دستگاه تا نسبت ارتفاع دستگاه کم است، یک موج حرارتی ناهموار وجود دارد که ممکن است باعث خطر جوشکاری ضعیف یا تعمیر پس از جوشکاری شود.

wps_doc_2

5. فاصله بین دستگاه
در پردازش کلی smt، باید خطاهای خاصی را در نصب دستگاه در نظر گرفت و راحتی تعمیر و نگهداری و بازرسی بصری را در نظر گرفت. دو جزء مجاور نباید خیلی نزدیک باشند و باید فاصله ایمن مشخصی باقی بماند.

فاصله بین اجزای فلیک، SOT، SOIC و اجزای فلیک 1.25 میلی متر است. فاصله بین اجزای فلیک، SOT، SOIC و اجزای فلیک 1.25 میلی متر است. 2.5 میلی متر بین PLCC و اجزای فلیک، SOIC و QFP. 4 میلی متر بین PLCCS. هنگام طراحی سوکت های PLCC، باید دقت شود که اندازه سوکت PLCC در نظر گرفته شود (پایه PLCC در پایین سوکت قرار دارد).

wps_doc_3

6. عرض خط / فاصله خط
برای طراحان، در فرآیند طراحی، ما نه تنها می توانیم دقت و کمال الزامات طراحی را در نظر بگیریم، بلکه یک محدودیت بزرگ در روند تولید وجود دارد. امکان ایجاد یک خط تولید جدید برای تولد یک محصول خوب برای یک کارخانه تولید تخته وجود ندارد.

در شرایط عادی، عرض خط خط پایین تا 4/4 میلی متر کنترل می شود و سوراخ 8 میلی متر (0.2 میلی متر) انتخاب می شود. اساساً بیش از 80 درصد از تولید کنندگان PCB می توانند تولید کنند و هزینه تولید کمترین است. حداقل عرض خط و فاصله خط را می توان تا 3/3 میلی متر کنترل کرد و 6 میلی متر (0.15 میلی متر) را می توان از طریق سوراخ انتخاب کرد. اساساً بیش از 70٪ تولید کنندگان PCB می توانند آن را تولید کنند، اما قیمت آن کمی بالاتر از مورد اول است، نه خیلی بالاتر.

wps_doc_4

7. A Acute Angle/Angle Angle
مسیریابی زاویه شارپ به طور کلی در سیم کشی ممنوع است، مسیریابی زاویه راست عموماً برای جلوگیری از وضعیت مسیریابی PCB مورد نیاز است و تقریباً به یکی از استانداردهای اندازه گیری کیفیت سیم کشی تبدیل شده است. از آنجایی که یکپارچگی سیگنال تحت تأثیر قرار می گیرد، سیم کشی با زاویه سمت راست باعث ایجاد ظرفیت و اندوکتانس انگلی اضافی می شود.

در فرآیند ساخت صفحه PCB، سیم‌های PCB در یک زاویه حاد قطع می‌شوند که باعث ایجاد مشکلی به نام Angle Acid می‌شود. در پیوند اچ کردن مدار pcb، خوردگی بیش از حد مدار PCB در "زاویه اسید" ایجاد می شود که منجر به مشکل قطع مجازی مدار PCB می شود. بنابراین، مهندسان PCB باید از زوایای تیز یا عجیب در سیم‌کشی اجتناب کنند و زاویه 45 درجه را در گوشه سیم‌کشی حفظ کنند.

wps_doc_5

8. نوار مسی/جزیره
اگر مس جزیره ای به اندازه کافی بزرگ باشد، تبدیل به یک آنتن می شود که می تواند باعث ایجاد نویز و تداخل دیگر در داخل برد شود (چون مس آن به زمین متصل نیست - تبدیل به یک جمع کننده سیگنال می شود).

نوارها و جزایر مسی، بسیاری از لایه‌های مسطح از مس شناور آزاد هستند که می‌توانند باعث ایجاد مشکلات جدی در مخزن اسید شوند. لکه‌های مسی کوچک باعث شکسته شدن پانل PCB شده و به سایر قسمت‌های حکاکی شده روی پانل می‌روند و باعث اتصال کوتاه می‌شوند.

wps_doc_6

9. حلقه سوراخ سوراخ های حفاری
حلقه سوراخ به حلقه ای از مس در اطراف سوراخ مته اشاره دارد. به دلیل تلورانس ها در فرآیند تولید، پس از سوراخ کاری، اچینگ و آبکاری مسی، حلقه مسی باقیمانده در اطراف سوراخ مته همیشه به طور کامل به نقطه مرکزی پد برخورد نمی کند که ممکن است باعث شکسته شدن حلقه سوراخ شود.

یک طرف حلقه سوراخ باید بزرگتر از 3.5 میل باشد و حلقه سوراخ ورودی باید بزرگتر از 6 میل باشد. حلقه سوراخ خیلی کوچک است. در فرآیند تولید و ساخت، سوراخ حفاری دارای تلرانس و تراز خط نیز دارای تلرانس است. انحراف تلرانس منجر به شکستن حلقه سوراخ مدار باز می شود.

wps_doc_7

10. قطرات اشک سیم کشی
اضافه کردن پارگی به سیم‌کشی PCB می‌تواند اتصال مدار روی برد مدار چاپی را پایدارتر و قابلیت اطمینان بالا کند، به طوری که سیستم پایدارتر خواهد بود، بنابراین لازم است پارگی‌ها را به برد مدار اضافه کنید.

افزودن قطرات اشک می تواند از قطع شدن نقطه تماس بین سیم و پد یا سیم و سوراخ پیلوت در زمانی که برد مدار توسط یک نیروی خارجی بزرگ تحت تاثیر قرار می گیرد جلوگیری کند. هنگام اضافه کردن قطرات اشک به جوشکاری، می تواند از پد محافظت کند، از جوشکاری متعدد برای افتادن پد جلوگیری کند، و از حکاکی ناهموار و ترک ناشی از انحراف سوراخ در حین تولید جلوگیری کند.

wps_doc_8