1. Prefazione della progettazione PCB

Con la crescente concorrenza di mercato delle comunicazioni e dei prodotti elettronici, il ciclo di vita dei prodotti si sta accorciando.L'aggiornamento dei prodotti originali e la velocità di rilascio di nuovi prodotti svolgono un ruolo sempre più critico nella sopravvivenza e nello sviluppo dell'impresa.Nel collegamento di produzione, come ottenere nuovi prodotti con maggiore producibilità e qualità di produzione con meno tempi di lead-in nella produzione è diventata sempre più la competitività perseguita dalle persone di visione.

 

Nella fabbricazione di prodotti elettronici, con la miniaturizzazione e la complessità dei prodotti, la densità di assemblaggio dei circuiti sta diventando sempre più elevata.Di conseguenza, la nuova generazione del processo di assemblaggio SMT che è stato ampiamente utilizzato richiede ai progettisti di considerare la producibilità fin dall'inizio.Una volta che la scarsa producibilità è causata da una scarsa considerazione nel design, è destinata a modificare il design, il che prolungherà inevitabilmente il tempo di introduzione del prodotto e aumenterà il costo di introduzione.Anche se il layout del PCB è leggermente modificato, il costo di rifacimento della scheda stampata e della scheda dello schermo di stampa della pasta saldante SMT è fino a migliaia o addirittura decine di migliaia di yuan e il circuito analogico deve anche essere nuovamente sottoposto a debug.

 

Il ritardo del tempo di importazione può far sì che l'impresa perda l'opportunità sul mercato e si trovi in ​​una posizione strategicamente molto svantaggiosa.Tuttavia, se il prodotto viene fabbricato senza modifiche, inevitabilmente presenterà difetti di fabbricazione o aumenterà i costi di produzione, che saranno più costosi.Pertanto, quando le imprese progettano nuovi prodotti, prima viene considerata la producibilità del design, più favorevole all'effettiva introduzione di nuovi prodotti.

 

2. Contenuti da considerare nella progettazione PCB

La producibilità della progettazione PCB è divisa in due categorie, una è la tecnologia di elaborazione per la produzione di circuiti stampati;Il secondo si riferisce al circuito e alla struttura dei componenti e dei circuiti stampati del processo di montaggio.Per la tecnologia di elaborazione della produzione di circuiti stampati, i produttori generali di PCB, a causa dell'influenza della loro capacità produttiva, forniranno ai progettisti requisiti molto dettagliati, il che è relativamente buono nella pratica.Ma secondo la comprensione dell'autore, il reale in pratica che non ha ricevuto sufficiente attenzione, è il secondo tipo, vale a dire il progetto di producibilità per l'assemblaggio elettronico.L'obiettivo di questo documento è anche quello di descrivere i problemi di producibilità che i progettisti devono considerare nella fase di progettazione del PCB.

 

La progettazione della producibilità per l'assemblaggio elettronico richiede ai progettisti di circuiti stampati di considerare quanto segue all'inizio della progettazione del circuito stampato:

 

2.1 Selezione appropriata della modalità di assemblaggio e layout dei componenti nella progettazione di circuiti stampati

 

La selezione della modalità di assemblaggio e il layout dei componenti è un aspetto molto importante della producibilità del PCB, che ha un grande impatto sull'efficienza dell'assemblaggio, sui costi e sulla qualità del prodotto.In effetti, l'autore è entrato in contatto con parecchi PCB e c'è ancora una mancanza di considerazione in alcuni principi molto basilari.

 

(1) Selezionare il metodo di assemblaggio appropriato

In generale, in base alle diverse densità di assemblaggio del PCB, si consigliano i seguenti metodi di assemblaggio:

 

 

In qualità di ingegnere progettista di circuiti, dovrei avere una corretta comprensione del processo di assemblaggio del PCB, in modo da poter evitare di commettere alcuni errori in linea di principio.Quando si seleziona la modalità di assemblaggio, oltre a considerare la densità di assemblaggio del PCB e la difficoltà di cablaggio, è necessario considerare il flusso di processo tipico di questa modalità di assemblaggio e il livello delle apparecchiature di processo dell'azienda stessa.Se l'azienda non dispone di un buon processo di saldatura ad onda, scegliere il quinto metodo di assemblaggio nella tabella sopra potrebbe causare molti problemi.Vale anche la pena notare che se il processo di saldatura ad onda è previsto per la superficie di saldatura, si dovrebbe evitare di complicare il processo posizionando alcuni SMDS sulla superficie di saldatura.

 

(2) Disposizione dei componenti

 

Il layout dei componenti PCB ha un impatto molto importante sull'efficienza e sui costi di produzione ed è un indice importante per misurare la connettività della progettazione PCB.In generale, i componenti sono disposti nel modo più uniforme, regolare e ordinato possibile e disposti nella stessa direzione e distribuzione di polarità.La disposizione regolare è conveniente per l'ispezione e favorisce il miglioramento della velocità di patch/plug-in, la distribuzione uniforme favorisce la dissipazione del calore e l'ottimizzazione del processo di saldatura.

 

D'altra parte, per semplificare il processo, i progettisti di PCB devono sempre essere consapevoli del fatto che è possibile utilizzare un solo processo di saldatura di gruppo di saldatura a rifusione e saldatura ad onda su entrambi i lati del PCB.Ciò è particolarmente degno di nota nella densità di assemblaggio, la superficie di saldatura PCB deve essere distribuita con più componenti patch.Il progettista dovrebbe considerare quale processo di saldatura di gruppo utilizzare per i componenti montati sulla superficie di saldatura.Preferibilmente, può essere utilizzato un processo di saldatura ad onda dopo l'indurimento a patch per saldare contemporaneamente i perni dei dispositivi perforati sulla superficie del componente.

 

Tuttavia, i componenti della patch di saldatura ad onda hanno vincoli relativamente rigidi, solo 0603 e resistenza al truciolo di dimensioni superiori, saldatura SOT, SOIC (distanza tra i pin ≥1 mm e altezza inferiore a 2,0 mm).Per i componenti distribuiti sulla superficie di saldatura, la direzione dei perni deve essere perpendicolare alla direzione di trasmissione del PCB durante la saldatura a cresta d'onda, in modo da garantire che le estremità di saldatura o i cavi su entrambi i lati dei componenti siano immersi nella saldatura allo stesso tempo.

 

L'ordine di disposizione e la spaziatura tra componenti adiacenti dovrebbero anche soddisfare i requisiti della saldatura a cresta d'onda per evitare l'"effetto schermante", come mostrato in FIG.1. Quando si utilizza la saldatura ad onda SOIC e altri componenti multi-pin, deve essere impostato nella direzione del flusso di stagno su due piedini di saldatura (ogni lato 1), per evitare la saldatura continua.

 

 

I componenti di tipo simile devono essere disposti nella stessa direzione sulla scheda, facilitando il montaggio, l'ispezione e la saldatura dei componenti.Ad esempio, avere i terminali negativi di tutti i condensatori radiali rivolti verso il lato destro della piastra, avere tutte le tacche DIP rivolte nella stessa direzione, ecc., può velocizzare la strumentazione e facilitare la ricerca degli errori.Come mostrato in Figura 2, poiché la scheda A adotta questo metodo, è facile trovare il condensatore inverso, mentre la scheda B impiega più tempo per trovarlo.Infatti, un'azienda può standardizzare l'orientamento di tutti i componenti del circuito che produce.Alcuni layout della scheda potrebbero non consentirlo necessariamente, ma dovrebbe essere uno sforzo.

 

 

 

Quali problemi di producibilità dovrebbero essere considerati nella progettazione di PCB

Inoltre, tipi di componenti simili dovrebbero essere messi a terra insieme il più possibile, con tutti i piedi dei componenti nella stessa direzione, come mostrato nella Figura 3.

 

 

 

Tuttavia, l'autore ha effettivamente riscontrato un certo numero di PCB, in cui la densità di assemblaggio è troppo elevata e anche la superficie di saldatura del PCB deve essere distribuita con componenti elevati come condensatore al tantalio e induttanza patch, nonché SOIC a spaziatura sottile e TSOP.In questo caso, è possibile utilizzare solo patch di pasta saldante stampata su due lati per la saldatura in controcorrente e i componenti plug-in devono essere concentrati il ​​più possibile nella distribuzione dei componenti per adattarsi alla saldatura manuale.Un'altra possibilità è che gli elementi perforati sulla faccia del componente siano distribuiti il ​​più possibile in poche linee rette principali per accogliere il processo di saldatura ad onda selettiva, che può evitare la saldatura manuale e migliorare l'efficienza e garantire la qualità della saldatura.La distribuzione discreta dei giunti di saldatura è un tabù importante nella saldatura ad onda selettiva, che moltiplicherà il tempo di elaborazione.

 

Quando si regola la posizione dei componenti nel file della scheda stampata, è necessario prestare attenzione alla corrispondenza biunivoca tra componenti e simboli serigrafici.Se i componenti vengono spostati senza corrispondere allo spostamento dei simboli serigrafici accanto ai componenti, diventerà un grave rischio di qualità nella produzione, perché nella produzione effettiva, i simboli serigrafici sono il linguaggio industriale che può guidare la produzione.

 

2.2 Il PCB deve essere dotato di bordi di bloccaggio, segni di posizionamento e fori di posizionamento del processo necessari per la produzione automatica.

 

Allo stato attuale, il montaggio elettronico è una delle industrie con un grado di automazione, le apparecchiature di automazione utilizzate nella produzione richiedono la trasmissione automatica del PCB, in modo che la direzione di trasmissione del PCB (generalmente per la direzione del lato lungo), la parte superiore e inferiore ciascuna avere un bordo di bloccaggio largo non meno di 3-5 mm, al fine di facilitare la trasmissione automatica, evitare vicino al bordo del pannello a causa del bloccaggio che non può essere montato automaticamente.

 

Il ruolo dei marcatori di posizionamento è che il PCB deve fornire almeno due o tre marcatori di posizionamento per il sistema di identificazione ottica per individuare con precisione il PCB e correggere gli errori di lavorazione del PCB per l'attrezzatura di assemblaggio che è ampiamente utilizzata nel posizionamento ottico.Dei marker di posizionamento comunemente utilizzati, due devono essere distribuiti sulla diagonale del PCB.La selezione dei contrassegni di posizionamento generalmente utilizza una grafica standard come un solido pad rotondo.Per facilitare l'identificazione, dovrebbe esserci un'area vuota intorno ai segni senza altre caratteristiche del circuito o segni, la cui dimensione non dovrebbe essere inferiore al diametro dei segni (come mostrato in Figura 4), e la distanza tra i segni e il bordo della tavola dovrebbe essere superiore a 5 mm.

 

 

 

Nella produzione del PCB stesso, così come nel processo di assemblaggio di plug-in semiautomatici, test ICT e altri processi, il PCB deve fornire da due a tre fori di posizionamento negli angoli.

 

2.3 Uso razionale dei pannelli per migliorare l'efficienza e la flessibilità produttiva

 

Quando si assemblano PCB di piccole dimensioni o forme irregolari, sarà soggetto a molte restrizioni, quindi è generalmente adottato per assemblare diversi piccoli PCB in PCB di dimensioni adeguate, come mostrato nella Figura 5. Generalmente, PCB con una dimensione di un lato inferiore di 150 mm può essere considerato per adottare il metodo di giunzione.Con due, tre, quattro, ecc., la dimensione del PCB di grandi dimensioni può essere giuntata all'intervallo di elaborazione appropriato.Generalmente, il PCB con una larghezza di 150 mm ~ 250 mm e una lunghezza di 250 mm ~ 350 mm è la dimensione più appropriata per l'assemblaggio automatico.

 

 

 

Un altro modo della scheda è disporre il PCB con SMD su entrambi i lati di un'ortografia positiva e negativa in una scheda grande, tale scheda è comunemente nota come Yin e Yang, generalmente per la considerazione di risparmiare il costo della scheda dello schermo, cioè, attraverso una tale scheda, in origine erano necessari due lati della scheda dello schermo, ora è sufficiente aprire una scheda dello schermo.Inoltre, quando i tecnici preparano il programma di funzionamento della macchina SMT, anche l'efficienza di programmazione PCB di Yin e Yang è maggiore.

 

Quando la scheda è divisa, il collegamento tra le sottoschede può essere costituito da scanalature a forma di V a doppia faccia, lunghi fori asolati e fori rotondi, ecc., ma il design deve essere considerato il più possibile per realizzare la linea di separazione in una linea retta, per facilitare la scheda, ma considera anche che il lato di separazione non può essere troppo vicino alla linea PCB in modo che il PCB sia facile da danneggiare quando la scheda.

 

Esiste anche una scheda molto economica e non si riferisce alla scheda PCB, ma alla maglia della scheda grafica a griglia.Con l'applicazione di una macchina da stampa automatica per pasta saldante, l'attuale macchina da stampa più avanzata (come DEK265) ha consentito la dimensione della rete d'acciaio 790 × 790 mm, impostare un modello di maglia PCB a più lati, può ottenere un pezzo di rete d'acciaio per la stampa di più prodotti, è una pratica molto economica, particolarmente adatta alle caratteristiche del prodotto di piccoli lotti e varietà di produttori.

 

2.4 Considerazioni sul progetto di testabilità

 

Il progetto di testabilità di SMT è principalmente per l'attuale situazione delle apparecchiature ICT.I problemi di test per la produzione post-produzione vengono presi in considerazione nei progetti SMB di circuiti e PCB montati in superficie.Per migliorare la progettazione della testabilità, è necessario considerare due requisiti della progettazione del processo e della progettazione elettrica.

 

2.4.1 Requisiti della progettazione del processo

 

L'accuratezza del posizionamento, la procedura di fabbricazione del substrato, le dimensioni del substrato e il tipo di sonda sono tutti fattori che influenzano l'affidabilità della sonda.

 

(1) foro di posizionamento.L'errore di posizionamento dei fori sul substrato deve essere compreso tra ±0,05 mm.Impostare almeno due fori di posizionamento il più distanti possibile.L'uso di fori di posizionamento non metallici per ridurre lo spessore del rivestimento di saldatura non può soddisfare i requisiti di tolleranza.Se il substrato viene fabbricato nel suo insieme e poi testato separatamente, i fori di posizionamento devono trovarsi sulla scheda madre e su ogni singolo substrato.

(2) Il diametro del punto di prova non è inferiore a 0,4 mm e la distanza tra i punti di prova adiacenti è superiore a 2,54 mm, non inferiore a 1,27 mm.

(3) I componenti la cui altezza è superiore a * mm non devono essere posizionati sulla superficie di prova, il che causerebbe uno scarso contatto tra la sonda del dispositivo di prova in linea e il punto di prova.

(4) Posizionare il punto di test a 1,0 mm di distanza dal componente per evitare danni da impatto tra la sonda e il componente.Non dovrebbero esserci componenti o punti di prova entro 3,2 mm dall'anello del foro di posizionamento.

(5) Il punto di prova non deve essere impostato entro 5 mm dal bordo del PCB, che viene utilizzato per garantire il dispositivo di bloccaggio.Lo stesso margine di processo è solitamente richiesto nelle apparecchiature di produzione di nastri trasportatori e nelle apparecchiature SMT.

(6) Tutti i punti di rilevamento devono essere stagnati o materiali conduttivi metallici con consistenza morbida, facile penetrazione e non ossidazione devono essere selezionati per garantire un contatto affidabile e prolungare la durata della sonda.

(7) il punto di prova non può essere coperto dalla resistenza della saldatura o dall'inchiostro del testo, altrimenti ridurrà l'area di contatto del punto di prova e ridurrà l'affidabilità del test.

 

2.4.2 Requisiti per la progettazione elettrica

 

(1) Il punto di prova SMC/SMD della superficie del componente deve essere portato alla superficie di saldatura attraverso il foro il più lontano possibile e il diametro del foro deve essere maggiore di 1 mm.In questo modo, i letti ad aghi unilaterali possono essere utilizzati per i test online, riducendo così il costo dei test online.

(2) Ogni nodo elettrico deve avere un punto di test e ogni circuito integrato deve avere un punto di test di ALIMENTAZIONE e TERRA e il più vicino possibile a questo componente, entro un raggio di 2,54 mm dal circuito integrato.

(3) La larghezza del punto di prova può essere ingrandita fino a 40mil quando è impostata sul percorso del circuito.

(4) Distribuire uniformemente i punti di prova sulla scheda stampata.Se la sonda è concentrata in una certa area, la pressione più alta deformerà la piastra o il letto dell'ago in prova, impedendo ulteriormente a parte della sonda di raggiungere il punto di prova.

(5) La linea di alimentazione sulla scheda del circuito deve essere divisa in regioni per impostare il punto di interruzione del test in modo che quando il condensatore di disaccoppiamento dell'alimentazione o altri componenti sulla scheda del circuito appaiano in cortocircuito verso l'alimentazione, trovi il punto di errore più rapidamente e con precisione.Quando si progettano i punti di interruzione, è necessario considerare la capacità di carico dopo la ripresa del punto di interruzione del test.

La Figura 6 mostra un esempio di progettazione di un punto di prova.Il test pad è posizionato vicino al conduttore del componente tramite il cavo di prolunga oppure il nodo di test viene utilizzato dal pad perforato.È severamente vietato selezionare il nodo di prova sul giunto di saldatura del componente.Questo test può far estrudere il giunto di saldatura virtuale nella posizione ideale sotto la pressione della sonda, in modo che il difetto di saldatura virtuale venga coperto e si verifichi il cosiddetto "effetto di mascheramento del difetto".La sonda può agire direttamente sull'estremità o sul perno del componente a causa della polarizzazione della sonda causata dall'errore di posizionamento, che può causare danni al componente.

Quali problemi di producibilità dovrebbero essere considerati nella progettazione di PCB?

 

3. Osservazioni conclusive sulla progettazione PCB

Quanto sopra sono alcuni dei principi fondamentali che dovrebbero essere considerati nella progettazione di PCB.Nella progettazione di produzione di PCB orientata all'assemblaggio elettronico, ci sono molti dettagli, come la disposizione ragionevole dello spazio di corrispondenza con le parti strutturali, la distribuzione ragionevole della grafica e del testo serigrafati, la distribuzione appropriata della posizione del dispositivo di riscaldamento pesante o grande , Nella fase di progettazione del PCB, è necessario impostare il punto di prova e lo spazio di prova nella posizione appropriata e considerare l'interferenza tra lo stampo e i componenti distribuiti vicini quando gli accoppiamenti vengono installati mediante il processo di rivettatura a pressione e trazione.Un progettista di PCB, non solo considera come ottenere buone prestazioni elettriche e un bel layout, ma anche un punto altrettanto importante che è la producibilità nella progettazione di PCB, al fine di ottenere alta qualità, alta efficienza e basso costo.