Elementos-chave que afetam a fabricação de PCB

Como parte obrigatória dos produtos eletrônicos, as placas de circuito impresso (PCBs) desempenham um papel fundamental na implementação da funcionalidade dos produtos eletrônicos, o que leva à importância saliente do design de PCB porque o desempenho do design de PCB determina diretamente a função e o custo dos produtos eletrônicos. O excelente design de PCB é capaz de tornar os produtos eletrônicos longe de muitos problemas, de modo a garantir que os produtos sejam fabricados sem problemas e sejam capazes de atender a todas as demandas de aplicação prática.


Entre todos os elementos que contribuem para o projeto de PCB, o Design for Manufacture (DFM) é definitivamente um elemento essencial, uma vez que liga o projeto de PCB e a fabricação de PCB para que os problemas sejam expostos antecipadamente e resolvidos a tempo durante todo o ciclo de vida dos produtos eletrônicos. Tem sido um mito que a complexidade do projeto de PCB aumentará à medida que a capacidade de fabricação dos produtos eletrônicos for levada em consideração durante a fase de projeto de PCB. Quando se trata do ciclo de vida do projeto de produtos eletrônicos, o DFM não apenas faz com que os produtos eletrônicos se envolvam suavemente na fabricação automática com economia de mão de obra durante o processo de fabricação, mas também pode reduzir efetivamente a produção de fabricação para garantir a conclusão oportuna dos produtos eletrônicos finais.

Fabricabilidade de PCB

Design for Manufacturing é um elemento-chave que leva à fabricação de alta eficiência, alta qualidade e baixo custo, agora que a fabricação e o design de PCB são combinados. O estudo de fabricação de PCB apresenta uma ampla gama que pode ser classificada em fabricação de PCB e montagem de PCB em geral.


• Fabricação de PCB


No que diz respeito à fabricação de PCB, devem ser considerados os seguintes aspectos:tamanho da PCB, formato da PCB, trilho técnico e marca fiducial. Uma vez que esses aspectos não são totalmente considerados durante o estágio de projeto da placa de circuito impresso, as placas de circuito impresso fabricadas possivelmente não podem ser aceitas pelo montador automático de chips, a menos que medidas extras de processamento sejam tomadas. É ainda pior que algumas placas não consigam se envolver na fabricação automática com alavancagem de solda manual. Como resultado, o período de fabricação será prolongado e o custo do trabalho também aumentará.


uma. Tamanho do PCB


Cada montador de chip tem seu próprio tamanho de PCB necessário que difere um do outro de acordo com os parâmetros de cada montador. Por exemplo, o tamanho máximo do PCB aceito pelo montador de chip no PCBCart é 500mm*450mm, enquanto o tamanho mínimo do PCB é 30mm*30mm. Isso não significa que não podemos lidar com a montagem da placa PCB menor que 30 mm * 30 mm e quando um tamanho menor é necessário, os painéis podem ser confiáveis. Os montadores de chip nunca aceitam placas PCB que sejam muito grandes ou muito pequenas em tamanho quando apenas a montagem manual pode ser dependente com o aumento do custo da mão de obra e o período de produção fora de controle. Assim, durante o estágio de projeto da placa de circuito impresso, o requisito de tamanho da placa de circuito impresso definido pela fabricação de montagem automática deve ser totalmente considerado e deve ser controlado dentro de uma faixa válida.


A imagem abaixo demonstra um arquivo de design do painel PCB concluído pelo software EDA. Como um painel 5x2, cada unidade quadrada é uma única placa com tamanho de 50mm*20mm. A conexão entre cada unidade é obtida pela tecnologia V-cut/V-scoring. Nesta imagem, o quadrado inteiro exibe o tamanho final do painel que é 100mm*100mm. Com base no requisito de tamanho do painel mencionado acima, pode-se concluir que o tamanho do painel cai na faixa aceitável.


Nota:se estiver interessado em encomendar PCBs no tipo de painel, consulte este guia para obter os preços dos painéis PCB.

b. Formato PCB


Além do tamanho do PCB, todos os montadores de chips também exigem o formato do PCB. A forma comum de PCB deve ser um retângulo cuja proporção entre comprimento e largura deve ser 4:3 ou 5:4 que são ideais. Quando um PCB apresenta um formato irregular, medidas extras devem ser feitas antes da montagem do SMT, levando ao aumento de custos. Para impedir que isso ocorra, os PCBs devem ser projetados para estarem em forma normal durante o estágio de design do PCB, para que os requisitos de SMT possam ser atendidos. No entanto, dificilmente pode ser alcançado em situações práticas. Quando alguns produtos eletrônicos têm que ser irregulares em forma, furos de carimbo e ponte devem ser usados ​​para fazer com que a forma do PCB final tenha uma forma comum. Após a montagem, a peça extra pode ser eliminada do PCB, o que satisfaz tanto o requisito de montagem automática quanto o espaço.


A imagem abaixo indica um PCB de formato irregular com borda de processamento adicionada através do software EDA. Todo o tamanho da placa é de 80 mm * 52 mm, enquanto a área quadrada é do tamanho do PCB prático. O tamanho da área do canto superior direito é de 40 mm * 20 mm, que é a borda de processamento resultante de furos de carimbo mais ponte.

c. Trilho Técnico


Para atender às demandas de fabricação automática, trilhos técnicos devem ser colocados em PCBs para fixar PCBs.


Durante a fase de projeto do PCB, um trilho técnico de 5 mm de largura deve ser deixado antecipadamente onde não há componentes e vestígios. É comum colocar trilho técnico no lado mais curto de um PCB, mas o lado mais curto pode ser selecionado quando a relação entre comprimento e largura for superior a 80%. O trilho técnico será eliminado após a montagem como função da produção subsidiária.

d. Marca Fiduciária


Para PCBs com componentes montados, marcas fiduciais devem ser adicionadas como pontos de referência comuns, garantindo que cada equipamento de montagem determine com precisão as posições dos componentes. Portanto, as marcas fiduciais são referências da fabricação SMT, necessárias para a fabricação automática.


Os componentes exigem 2 marcas fiduciais, enquanto os PCBs exigem 3 marcas fiduciais, que devem ser colocadas na borda da placa PCB e cobrir todos os componentes SMT. A distância central entre a marca fiducial e a borda da placa deve ser de pelo menos 5 mm. Para PCB com componentes SMT de lado duplo, marcas fiduciais devem estar disponíveis em ambos os lados. Se os componentes forem colocados muito densamente para colocar marcas fiduciais a bordo, eles podem ser colocados no trilho técnico.

• Montagem PCB


A montagem de PCB, abreviada como PCBA, é na verdade o processo de soldagem de componentes em placas de PCB nuas. Para atender aos requisitos de fabricação automática, a montagem de PCB estabelece alguns requisitos no pacote de componentes e no layout dos componentes.


uma. Pacote de componentes


Durante o processo de projeto do PCBA, se o pacote de componentes não estiver em conformidade com os padrões adequados com distância entre os componentes muito próximos uns dos outros, a montagem automática não será realizada.


Para obter o pacote ideal para os componentes, o software de design EDA profissional deve ser usado para ser compatível com os padrões internacionais de pacote de componentes. No processo de projeto de PCB, a área de visão panorâmica nunca deve ser sobreposta a outra área e os montadores automáticos de IC serão capazes de reconhecer com precisão e realizar a montagem em superfície.


b. Layout do componente


O layout dos componentes é uma tarefa importante no projeto de PCBs porque seu desempenho está diretamente associado à aparência dos PCBs e ao nível de complexidade do processo de fabricação.


Durante o processo de layout de componentes, os lados de montagem para componentes SMD e componentes THD devem ser determinados. Aqui, vamos definir o lado frontal do PCB como lado do componente A enquanto o lado de trás como lado do componente B. O layout do componente deve levar em consideração a forma de montagem, incluindo conjunto de pacote único de camada única, conjunto de pacote único de camada dupla, conjunto de pacote misto de camada única, conjunto misto de lado A e conjunto de pacote único lado B e lado A THD e Montagem SMD do lado B. Diferentes montagens exigem diferentes processos e tecnologias de fabricação. Portanto, no que diz respeito ao layout dos componentes, o layout ideal dos componentes deve ser selecionado para tornar a fabricação simples e fácil, melhorando a eficiência de fabricação de todo o processo.


Além disso, a orientação do layout dos componentes, o espaçamento entre os componentes, a dissipação térmica e a altura dos componentes devem ser levados em consideração.


De um modo geral, a orientação do componente deve se manter consistente. O layout do componente está em conformidade com o princípio da distância de rastreamento mais curta com base na qual a orientação de polaridade deve ser consistente para componentes com marcas de polaridade e componentes sem marcas de polaridade devem ser organizados ordenadamente no eixo X ou Y. A altura do componente deve ser de 4 mm no máximo, enquanto a direção de transmissão do componente e PCB deve manter 90°.


Para melhorar a velocidade de soldagem dos componentes e ser conveniente para verificações posteriores, o espaçamento entre os componentes deve ser consistente. Os componentes devem estar próximos uns dos outros dentro da mesma rede, enquanto a distância de segurança deve ser deixada entre redes diferentes de acordo com a queda de tensão. Silkscreen e pad nunca devem ser sobrepostos, caso contrário os componentes não serão montados.


Os problemas de dissipação térmica devem ser considerados devido à temperatura de operação prática do PCB e às propriedades térmicas dos componentes elétricos. O layout do componente deve se concentrar na dissipação térmica, enquanto o ventilador ou dissipador de calor deve ser usado quando necessário. Dissipadores de calor adequados devem ser selecionados para componentes de energia e componentes sensíveis ao calor devem ser colocados longe daqueles que geram calor. Componentes altos devem ser colocados atrás de componentes baixos.


Ainda há mais detalhes que devem ser focados em relação ao DFM de PCB e a experiência deve ser acumulada na prática. Por exemplo, o projeto da placa de circuito impresso de alta velocidade exige requisitos especiais de impedância, que devem ser discutidos com o fabricante da placa antes da fabricação real para determinar a impedância e as informações de camadas. Para a preparação de fabricação em algumas placas PCB com tamanho pequeno e rastreamento denso, os recursos de fabricação na largura mínima do traço e no diâmetro da via devem ser discutidos com o fabricante do PCB para garantir a fabricação suave desses PCBs.

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