1. PCB Tasarımının Önsözü

İletişim ve elektronik ürünlerin artan pazar rekabeti ile ürünlerin yaşam döngüsü kısalıyor.Orijinal ürünlerin yükseltilmesi ve yeni ürünlerin piyasaya sürülme hızı, işletmenin hayatta kalması ve gelişmesinde giderek daha kritik bir rol oynamaktadır.Üretim bağlantısında, daha yüksek üretilebilirliğe ve üretim kalitesine sahip yeni ürünlerin üretimde daha kısa sürede nasıl elde edilebileceği, vizyon sahibi insanların giderek daha fazla rekabet gücü haline geldi.

 

Elektronik ürünlerin imalatında, ürünlerin minyatürleşmesi ve karmaşıklığı ile birlikte, devre kartlarının montaj yoğunluğu giderek yükselmektedir.Buna göre, yaygın olarak kullanılmaya başlanan yeni nesil SMT montaj işlemi, tasarımcıların üretilebilirliği en baştan düşünmelerini gerektirmektedir.Zayıf üretilebilirlik, tasarımdaki yetersiz değerlendirmeden kaynaklandığında, kaçınılmaz olarak ürünün tanıtma süresini uzatacak ve tanıtım maliyetini artıracak olan tasarımı değiştirmek zorundadır.PCB düzeni biraz değişse bile, baskılı devre kartını ve SMT lehim pastası baskı ekran kartını yeniden yapma maliyeti binlerce hatta on binlerce yuan'a kadar çıkabilir ve hatta analog devrenin yeniden hata ayıklaması gerekir.

 

İthalat süresinin gecikmesi, işletmenin pazardaki fırsatı kaçırmasına ve stratejik olarak çok dezavantajlı bir konuma gelmesine neden olabilir.Ancak ürün değiştirilmeden üretilirse, kaçınılmaz olarak üretim hatalarına sahip olacak veya üretim maliyetlerini artıracak ve bu da daha maliyetli olacaktır.Bu nedenle, işletmeler yeni ürünler tasarlarken, tasarımın üretilebilirliği ne kadar erken değerlendirilirse, yeni ürünlerin etkili bir şekilde tanıtılmasına o kadar elverişli olur.

 

2. PCB tasarımında dikkat edilmesi gereken içerikler

PCB tasarımının üretilebilirliği iki kategoriye ayrılır, biri baskılı devre kartları üretmenin işleme teknolojisidir;İkincisi, montaj işleminin bileşenlerinin ve baskılı devre kartlarının devresini ve yapısını ifade eder.Baskılı devre kartları üretme işleme teknolojisi için, genel PCB üreticileri, imalat kapasitelerinin etkisi nedeniyle, tasarımcılara pratikte nispeten iyi olan çok ayrıntılı gereksinimler sağlayacaktır.Ancak yazarın anlayışına göre, pratikte yeterince ilgi görmemiş olan gerçek, ikinci tip, yani elektronik montaj için üretilebilirlik tasarımıdır.Bu makalenin odak noktası aynı zamanda tasarımcıların PCB tasarımı aşamasında göz önünde bulundurması gereken üretilebilirlik konularını açıklamaktır.

 

Elektronik montaj için üretilebilirlik tasarımı, PCB tasarımcılarının PCB tasarımının başında aşağıdakileri dikkate almasını gerektirir:

 

2.1 PCB tasarımında uygun montaj modu ve bileşen düzeni seçimi

 

Montaj modunun ve bileşen düzeninin seçimi, montaj verimliliği, maliyet ve ürün kalitesi üzerinde büyük etkisi olan PCB üretilebilirliğinin çok önemli bir yönüdür.Aslında, yazar oldukça fazla PCB ile temas kurmuştur ve bazı çok temel ilkelerde hala dikkate alınmamıştır.

 

(1) Uygun montaj yöntemini seçin

Genel olarak, PCB'nin farklı montaj yoğunluklarına göre aşağıdaki montaj yöntemleri önerilir:

 

 

Bir devre tasarım mühendisi olarak, prensipte bazı hatalar yapmaktan kaçınabilmem için PCB montaj sürecini doğru bir şekilde anlamalıyım.Montaj modunu seçerken, PCB'nin montaj yoğunluğunu ve kablolamanın zorluğunu dikkate almanın yanı sıra, bu montaj modunun tipik proses akışını ve işletmenin proses ekipmanı seviyesini de dikkate almak gerekir.İşletmenin iyi bir dalga kaynağı işlemi yoksa, yukarıdaki tabloda beşinci montaj yöntemini seçmek size çok fazla sorun çıkarabilir.Ayrıca belirtmekte fayda var ki kaynak yüzeyine dalga lehimleme işlemi planlanıyorsa kaynak yüzeyine bir kaç SMDS yerleştirilerek işlemi karmaşık hale getirmekten kaçınılmalıdır.

 

(2) Bileşen düzeni

 

PCB bileşenlerinin düzeni, üretim verimliliği ve maliyeti üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir ve bağlanabilirliğin PCB tasarımını ölçmek için önemli bir indekstir.Genel olarak, bileşenler mümkün olduğu kadar eşit, düzenli ve düzgün bir şekilde düzenlenir ve aynı yön ve polarite dağılımında düzenlenir.Düzenli düzenleme, inceleme için uygundur ve yama/takma hızını iyileştirmeye elverişlidir, tekdüze dağıtım, ısı dağılımına ve kaynak işleminin optimizasyonuna elverişlidir.

 

Öte yandan, süreci basitleştirmek için PCB tasarımcıları, PCB'nin her iki tarafında yalnızca yeniden akış kaynağı ve dalga kaynağının yalnızca bir grup kaynak işleminin kullanılabileceğinin farkında olmalıdır.Bu özellikle montaj yoğunluğunda dikkat çekicidir, PCB kaynak yüzeyi daha fazla yama bileşeni ile dağıtılmalıdır.Tasarımcı, kaynak yüzeyine monte edilen bileşenler için hangi grup kaynak işleminin kullanılacağını düşünmelidir.Tercihen, yama kürlemesinden sonra bir dalga lehimleme işlemi, delikli cihazların pimlerini aynı anda bileşen yüzeyinde kaynaklamak için kullanılabilir.

 

Bununla birlikte, dalga kaynağı yama bileşenlerinin nispeten katı kısıtlamaları vardır, yalnızca 0603 ve üzeri boyutta talaş direnci, SOT, SOIC (pim aralığı ≥1 mm ve yükseklik 2,0 mm'den az) kaynağı.Kaynak yüzeyine dağıtılan bileşenler için, bileşenlerin her iki tarafındaki kaynak uçlarının veya uçlarının aynı anda kaynağa daldırılmasını sağlamak için dalga tepe kaynağı sırasında pimlerin yönü PCB'nin iletim yönüne dik olmalıdır. zaman.

 

Düzenleme sırası ve bitişik bileşenler arasındaki boşluk, Şekil 2'de gösterildiği gibi "koruma etkisinden" kaçınmak için dalga tepeli kaynak gereksinimlerini de karşılamalıdır.1. Dalga lehimleme SOIC ve diğer çok pimli bileşenleri kullanırken, sürekli kaynağı önlemek için iki (her bir taraf 1) lehim ayağında kalay akışı yönünde ayarlanmalıdır.

 

 

Benzer türdeki bileşenler, pano üzerinde aynı yönde düzenlenmeli, bileşenlerin monte edilmesini, incelenmesini ve kaynaklanmasını kolaylaştırmalıdır.Örneğin, tüm radyal kondansatörlerin negatif terminallerinin plakanın sağ tarafına bakması, tüm DIP çentiklerinin aynı yöne bakması vb. enstrümantasyonu hızlandırabilir ve hataları bulmayı kolaylaştırabilir.Şekil 2'de gösterildiği gibi, A kartı bu yöntemi benimsediğinden, ters kapasitörü bulmak kolayken, B Kartının onu bulması daha fazla zaman alıyor.Aslında, bir şirket ürettiği tüm devre kartı bileşenlerinin yönünü standartlaştırabilir.Bazı tahta düzenleri buna izin vermeyebilir, ancak bu bir çaba gerektirmelidir.

 

 

 

PCB tasarımında hangi üretilebilirlik konuları dikkate alınmalıdır?

Ayrıca, benzer bileşen türleri, Şekil 3'te gösterildiği gibi, tüm bileşen ayakları aynı yönde olacak şekilde mümkün olduğunca birlikte topraklanmalıdır.

 

 

 

Bununla birlikte, yazar gerçekten de montaj yoğunluğunun çok yüksek olduğu ve PCB'nin kaynak yüzeyinin tantal kondansatör ve yama endüktansı gibi yüksek bileşenlerle ve ayrıca ince aralıklı SOIC ile dağıtılması gereken oldukça fazla sayıda PCBS ile karşılaştı. ve TSOP.Bu durumda, geri akış kaynağı için yalnızca çift taraflı baskılı lehim pastası yaması kullanılabilir ve manuel kaynağa uyum sağlamak için bileşenlerin dağıtımında mümkün olduğunca geçmeli bileşenlere odaklanılmalıdır.Diğer bir olasılık da, bileşen yüzündeki delikli elemanların, manuel kaynağı önleyebilen ve verimliliği artırabilen ve kaynak kalitesini garanti edebilen seçici dalga lehimleme sürecini karşılamak için mümkün olduğunca birkaç ana düz çizgide dağıtılması gerektiğidir.Ayrık lehim bağlantı dağılımı, işlem süresini artıracak olan seçici dalga lehimlemede önemli bir tabudur.

 

Basılı kart dosyasındaki bileşenlerin konumunu ayarlarken, bileşenler ile serigrafi sembolleri arasındaki birebir yazışmaya dikkat etmek gerekir.Bileşenler, bileşenlerin yanındaki serigrafi sembolleri hareket ettirilmeden hareket ettirilirse, bu, imalatta büyük bir kalite tehlikesi haline gelecektir, çünkü gerçek üretimde serigrafi sembolleri, üretime rehberlik edebilecek endüstri dilidir.

 

2.2 PCB, otomatik üretim için gerekli sıkıştırma kenarları, konumlandırma işaretleri ve işlem konumlandırma delikleri ile donatılmalıdır.

 

Şu anda elektronik montaj, bir dereceye kadar otomasyona sahip endüstrilerden biridir, üretimde kullanılan otomasyon ekipmanı PCB'nin otomatik iletimini gerektirir, böylece PCB'nin iletim yönü (genellikle uzun kenar yönü için), üst ve alt her biri 3-5 mm'den daha az olmayan bir sıkıştırma kenarına sahip olun, otomatik iletimi kolaylaştırmak için, kenetlemenin otomatik olarak monte edilememesi nedeniyle tahtanın kenarına yakın yerlerden kaçının.

 

Konumlandırma işaretlerinin rolü, PCB'nin optik konumlandırmada yaygın olarak kullanılan montaj ekipmanı için PCB işleme hatalarını doğru bir şekilde konumlandırması ve PCB işleme hatalarını düzeltmesi için optik tanımlama sistemi için en az iki veya üç konumlandırma işaretçisi sağlaması gerekmesidir.Yaygın olarak kullanılan konumlandırma işaretlerinden ikisi PCB'nin köşegenine dağıtılmalıdır.Konumlandırma işaretlerinin seçiminde genellikle katı yuvarlak ped gibi standart grafikler kullanılır.Tanımlamayı kolaylaştırmak için, işaretlerin çevresinde başka devre özelliği veya işaretleri olmayan, boyutu işaretlerin çapından (Şekil 4'te gösterildiği gibi) ve işaretler arasındaki mesafeden küçük olmayacak şekilde boş bir alan olmalıdır. ve tahtanın kenarı 5 mm'den fazla olmalıdır.

 

 

 

PCB'nin kendisinin imalatında ve ayrıca yarı otomatik eklenti montaj sürecinde, ICT testi ve diğer süreçlerde, PCB'nin köşelerde iki ila üç konumlandırma deliği sağlaması gerekir.

 

2.3 Üretim verimliliğini ve esnekliği artırmak için panellerin rasyonel kullanımı

 

Küçük boyutlu veya düzensiz şekillere sahip PCB'yi monte ederken, birçok kısıtlamaya tabi olacaktır, bu nedenle, genellikle birkaç küçük PCB'yi Şekil 5'te gösterildiği gibi uygun boyutta PCB'ye monte etmek benimsenmiştir. Genel olarak, tek tarafı daha küçük olan PCB Ekleme yöntemini benimsemek için 150 mm'den fazla kabul edilebilir.İki, üç, dört, vb. ile büyük PCB boyutu uygun işleme aralığına eklenebilir.Genel olarak, 150mm~250mm genişliğinde ve 250mm~350mm uzunluğundaki PCB, otomatik montajda daha uygun boyuttur.

 

 

 

Tahtanın başka bir yolu, PCB'yi pozitif ve negatif hecelemenin her iki tarafında büyük bir tahtaya SMD ile düzenlemektir, böyle bir tahta genellikle ekran kartının maliyetinden tasarruf etme düşüncesiyle Yin ve Yang olarak bilinir. yani, böyle bir tahta aracılığıyla, başlangıçta ekran kartının iki tarafına ihtiyaç duyar, şimdi sadece ekran kartını açmanız gerekir.Ayrıca teknisyenler SMT makinesinin çalışan programını hazırlarken, Yin ve Yang'ın PCB programlama verimliliği de daha yüksektir.

 

Levha bölündüğünde, alt levhalar arasındaki bağlantı çift yüzlü V-şekilli oluklar, uzun slot delikleri ve yuvarlak delikler vb. ile yapılabilir, ancak ayırma hattını bölmek için mümkün olduğunca tasarım dikkate alınmalıdır. Tahtayı kolaylaştırmak için düz bir çizgi, ancak ayırma tarafının PCB hattına çok yakın olamayacağını da düşünün, böylece PCB tahtaya kolayca zarar verebilir.

 

Ayrıca çok ekonomik bir kart var ve PCB kartını değil, ızgara grafik kartının örgüsünü ifade ediyor.Otomatik bir lehim pastası baskı makinesinin uygulanmasıyla, mevcut daha gelişmiş baskı makinesi (DEK265 gibi), 790 × 790 mm çelik ağ boyutuna izin verdi, çok taraflı bir PCB örgü modeli kurdu, bir parça çelik ağ elde edebilir birden çok ürünün basılması için, özellikle küçük parti ve çeşitli üreticilerin ürün özellikleri için uygun, çok maliyet tasarrufu sağlayan bir uygulamadır.

 

2.4 Test edilebilirlik tasarımına ilişkin hususlar

 

SMT'nin test edilebilirlik tasarımı, temel olarak mevcut BİT ekipmanı durumu içindir.Devre ve yüzeye monte PCB SMB tasarımlarında üretim sonrası üretim için test konuları dikkate alınır.Test edilebilirlik tasarımını iyileştirmek için, süreç tasarımı ve elektrik tasarımı olmak üzere iki gereklilik dikkate alınmalıdır.

 

2.4.1 Süreç tasarımı gereksinimleri

 

Konumlandırmanın doğruluğu, alt tabaka üretim prosedürü, alt tabaka boyutu ve prob tipinin tümü, probun güvenilirliğini etkileyen faktörlerdir.

 

(1) konumlandırma deliği.Alt tabaka üzerindeki deliklerin konumlandırılma hatası ±0,05 mm içinde olmalıdır.En az iki konumlandırma deliğini mümkün olduğunca birbirinden uzağa yerleştirin.Lehim kaplamasının kalınlığını azaltmak için metalik olmayan konumlandırma deliklerinin kullanılması, tolerans gereksinimlerini karşılayamaz.Alt tabaka bir bütün olarak üretilmişse ve sonra ayrı ayrı test edilmişse, konumlandırma delikleri ana kartta ve her bir alt tabakada bulunmalıdır.

(2) Test noktasının çapı 0,4 mm'den az değil ve bitişik test noktaları arasındaki boşluk 2,54 mm'den fazla, 1,27 mm'den az değil.

(3) Yüksekliği *mm'den yüksek olan bileşenler test yüzeyine yerleştirilmemelidir; bu, çevrimiçi test fikstürünün probu ile test noktası arasında zayıf temasa neden olur.

(4) Prob ve bileşen arasında darbe hasarını önlemek için test noktasını bileşenden 1,0 mm uzağa yerleştirin.Konumlandırma deliği halkasının 3,2 mm yakınında hiçbir bileşen veya test noktası olmamalıdır.

(5) Test noktası, kenetleme tertibatını sağlamak için kullanılan PCB kenarının 5 mm yakınına yerleştirilmemelidir.Konveyör bant üretim ekipmanlarında ve SMT ekipmanlarında genellikle aynı proses ucu gereklidir.

(6) Tüm algılama noktaları kalaylı veya yumuşak dokulu, kolay nüfuz eden ve oksitlenmeyen metal iletken malzemeler, güvenilir temas sağlayacak ve probun hizmet ömrünü uzatacak şekilde seçilecektir.

(7) test noktası lehim direnci veya metin mürekkebi ile kaplanamaz, aksi takdirde test noktasının temas alanını azaltır ve testin güvenilirliğini azaltır.

 

2.4.2 Elektrik tasarımı için gereklilikler

 

(1) Bileşen yüzeyinin SMC/SMD test noktası, delikten mümkün olduğu kadar kaynak yüzeyine yönlendirilmeli ve delik çapı 1 mm'den büyük olmalıdır.Bu şekilde, tek taraflı iğne yatakları çevrimiçi test için kullanılabilir ve böylece çevrimiçi testin maliyeti azaltılır.

(2) Her elektrik düğümünün bir test noktası olmalı ve her IC'nin bir GÜÇ ve TOPRAK test noktası olmalı ve bu bileşene mümkün olduğunca yakın, IC'den 2,54 mm mesafe içinde olmalıdır.

(3) Test noktasının genişliği, devre yönlendirmesinde ayarlandığında 40 mil genişliğe genişletilebilir.

(4) Test noktalarını basılı tahtaya eşit olarak dağıtın.Prob belirli bir alanda yoğunlaşırsa, daha yüksek basınç test edilen plakayı veya iğne yatağını deforme edecek ve probun bir kısmının test noktasına ulaşmasını daha da önleyecektir.

(5) Devre kartındaki güç kaynağı hattı, test kesme noktasını ayarlamak için bölgelere bölünmelidir, böylece devre kartındaki güç dekuplaj kapasitörü veya diğer bileşenler güç kaynağına kısa devre göründüğünde, arıza noktasını daha hızlı bulun ve doğru olarak.Kesme noktaları tasarlanırken, test kesme noktasına devam edildikten sonra güç taşıma kapasitesi dikkate alınmalıdır.

Şekil 6, bir test noktası tasarımının bir örneğini göstermektedir.Test pedi, uzatma kablosuyla bileşenin ucunun yakınına kurulur veya delikli tampon tarafından test düğümü kullanılır.Bileşenin lehim bağlantısında test düğümünün seçilmesi kesinlikle yasaktır.Bu test, sanal kaynak bağlantısının sondanın basıncı altında ideal konuma çıkmasını sağlayabilir, böylece sanal kaynak hatası örtülür ve sözde "hata maskeleme etkisi" meydana gelir.Prob, bileşene zarar verebilecek konumlandırma hatasından kaynaklanan probun sapması nedeniyle doğrudan bileşenin uç noktasına veya pimine etki edebilir.

PCB tasarımında hangi üretilebilirlik konuları dikkate alınmalıdır?

 

3. PCB Tasarımı ile ilgili kapanış konuşmaları

Yukarıdakiler, PCB tasarımında dikkate alınması gereken ana ilkelerden bazılarıdır.Elektronik montaja yönelik PCB imalat tasarımında, yapısal parçalarla eşleşen alanın makul düzenlenmesi, serigrafi grafiklerin ve metnin makul dağılımı, ağır veya büyük ısıtma cihazının konumunun uygun dağılımı gibi oldukça fazla ayrıntı vardır. , PCB'nin tasarım aşamasında, test noktasını ve test alanını uygun konuma ayarlamak ve kaplinler çekme ve pres perçinleme işlemiyle monte edildiğinde kalıp ile yakındaki dağıtılmış bileşenler arasındaki girişimi göz önünde bulundurmak gerekir.Bir PCB tasarımcısı, yüksek kalite, yüksek verimlilik ve düşük maliyet elde etmek için yalnızca nasıl iyi elektriksel performans ve güzel bir düzen elde edileceğini değil, aynı zamanda PCB tasarımında üretilebilirlik olan eşit derecede önemli bir noktayı da dikkate alır.