Principais Fatores de Design de PCB para Fabricação SMT Otimizada

O desenvolvimento da tecnologia científica moderna leva ao aumento da miniaturização de componentes eletrônicos e aplicação massiva de tecnologia e dispositivos SMT em produtos eletrônicos. Dispositivo de fabricação SMT tem atributos de automação total, alta precisão e alta velocidade. Como o grau de automação aumenta, requisitos mais altos são trazidos ao design de PCB. Design de PCB deve atender aos requisitos de dispositivos SMT, caso contrário, eficiência e qualidade de fabricação serão influenciadas ou até a montagem SMT automática por computador possivelmente falhará em ser completada. Por exemplo, a máquina possivelmente quebrará frequentemente quando MARK não for totalmente atendido; design irracional em termos de forma de PCB, borda de fixação e painel influenciará eficiência de fabricação e defeitos de pad ou até fabricação mecânica não pode ser completada.

SMT e Seus Atributos

SMT, sigla para surface mount technology (tecnologia de montagem superficial), é um tipo de tecnologia avançada de fabricação eletrônica que solda e monta componentes no local prescrito do PCB. Comparado com THT (through hole technology - tecnologia de furo passante) tradicional, a característica mais significativa de SMT é o aumento do grau de fabricação automática, que é adequado para fabricação automática em massa.

Introdução da Linha de Produção SMT

Uma linha de produção SMT integrada básica deve conter loader (alimentador), printer (impressora), chip mounter (montador de chips), reflow oven (forno de refluxo) e unloader (descarregador). PCB começa no loader, transmitido ao longo do caminho e passando equipamentos com produção completada. Então, PCB receberá soldagem de alta temperatura através do forno de refluxo e será transmitido ao unloader com fabricação de impressão, montagem e soldagem completada. Este processo pode ser exibido na Figura 1 abaixo.

Elementos de Design de PCB Influenciando Fabricação SMT

Design de PCB é o elo-chave contido em tecnologia SMT, um elemento importante determinando qualidade de fabricação SMT. Este artigo analisará elementos de design de PCB influenciando sua qualidade da perspectiva de fabricação de equipamentos SMT. Requisitos de design de PCB de dispositivos de fabricação SMT principalmente incluem: padrão de PCB, tamanho, furo de localização, borda de fixação, MARK, formas de painel, etc.

Padrão de PCB

Na linha de produção SMT automática, produção de PCB começa no loader e completa produção após impressão, montagem de chip, soldagem. Finalmente, será gerado do unloader como uma placa terminada. Neste processo, PCB é transmitido no caminho do dispositivo, o que requer que o padrão de PCB deve estar de acordo com transmissão de caminho entre dispositivos.

A Figura 2 mostra o PCB retangular padrão cuja borda de fixação de caminho é tão plana quanto uma linha, de modo que este tipo de PCB é adequado para transmissão de caminho. Às vezes, ângulo reto é projetado em chanfro.

Para o design de PCB na Figura 3, sua borda de fixação de caminho não é uma linha reta, de modo que tanto localização quanto transmissão de PCB no dispositivo serão influenciadas. O espaço aberto na Figura 3 pode ser suplementado para fazer sua borda de fixação ser uma linha reta como na Figura 4. Outro método é adicionar borda de quebra ao PCB, o que é mostrado na Figura 5.

Tamanho de PCB

Tamanho de design de PCB tem que conformar-se aos requisitos de tamanho máximo e mínimo de impressora e montador de chips. Até agora, o tamanho da maioria dos dispositivos está na faixa de 50 mm x 50 mm a 330 mm x 250 mm (ou 410 mm x 360 mm).

Se a espessura do PCB for muito fina, seu tamanho de design não deve ser muito grande. Caso contrário, deformação de PCB será causada pela temperatura de refluxo. É ideal que a razão comprimento-largura seja 3:2 ou 4:3.

Se o tamanho do PCB for menor que o requisito de tamanho mínimo do equipamento, painelização deve ser realizada. O número de painéis é determinado de acordo com tamanho e espessura do PCB.

Furo de Localização de PCB

Métodos de localização SMT são divididos em dois tipos: furo de localização junto com localização de borda e localização de borda. No entanto, o método de localização aplicado em nossa empresa é Marca Fiducial.

Borda de Fixação de PCB

Como PCB é transmitido no caminho do dispositivo, componentes não devem ser colocados ao longo da direção da borda de fixação, ou componentes serão pressionados pelo dispositivo, influenciando montagem de chips. Tome o PCB na Figura 6(a) como exemplo, alguns componentes são colocados perto da borda inferior do PCB, então as bordas superior e inferior não devem ser tomadas como bordas de fixação. No entanto, não há componentes perto das duas bordas laterais, então as duas bordas curtas podem ser usadas como bordas de fixação, o que é mostrado na Figura 6(b).

MARK

MARK de PCB é ponto de identificação para identificação e localização de todos os dispositivos totalmente automáticos, usado para modificar erro de fabricação de PCB.

• Forma: círculo sólido, quadrado, triângulo, losango, cruz, círculo oco, oval, etc. Círculo sólido é a primeira escolha.
• Tamanho: o tamanho tem que estar na faixa de 0,5 mm a 3 mm. Círculo sólido com diâmetro de 1 mm é a primeira escolha.
• Superfície: sua superfície é a mesma do plano de soldagem de pad de PCB com plano de soldagem sendo uniforme, nem muito espesso nem muito fino e excelente efeito refletor.

Uma zona de fundo deve ser arranjada ao redor do MARK e outros pads, serigrafia e soldamask não podem ser contidos na zona de fundo, o que é mostrado na Figura 7.

A Figura 8 exibe um excelente método de design de MARK, enquanto a Figura 9 exibe alguns designs de MARK que são irracionais.

Caracteres de serigrafia e linhas de serigrafia são arranjados ao redor do MARK na Figura 9, o que influenciará a identificação do MARK pelo dispositivo e levará a alarme frequente por identificação de MARK com eficiência de fabricação gravemente influenciada.

Método de Painelização

Para aumentar eficiência de fabricação, múltiplos PCBs pequenos com as mesmas ou diferentes formas podem ser combinados para formar um painel. Para alguns PCBs com dois lados, lado superior e inferior podem ser projetados em um painel, o que produzirá um estêncil, de modo que custo pode ser reduzido. Este método também ajuda a reduzir tempo de troca para lado superior e inferior, aumentando eficiência de fabricação e utilização de dispositivo.

O método de conexão de painéis inclui furo de estampa (stamp hole) e V-groove, que são mostrados na Figura 10.

Um requisito do método de conexão V-groove é manter a parte restante da placa (não cortada) igual a um quarto a um terço da espessura da placa. Se muito da placa for cortado, o sulco cortado possivelmente quebrará pela alta temperatura de refluxo, levando à queda do PCB que será queimado no forno de refluxo.

Design de PCB é uma tecnologia tão complexa que tanto requisitos de dispositivos quanto layout de componentes, design de pad e design de circuito devem ser levados em consideração. Excelente design de PCB é o elemento significativo garantindo qualidade de produto. Este artigo traz alguns problemas que o design de PCB deve considerar da perspectiva de fabricação SMT. Desde que atenção suficiente seja dada a estes problemas, fabricação SMT totalmente automática de dispositivo SMT pode ser realizada.

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Recursos Úteis
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• Requisito de Design de PCBs SMT Parte Dois: Configurações de Conexão Pad-Trilha, Furos Passantes, Ponto de Teste, Soldamask e Serigrafia
• Requisito de Design de PCBs SMT Parte Três: Design de Layout de Componentes
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