1Prefacio del diseño de PCB

Con el aumento de la competencia en el mercado de los productos de comunicación y electrónicos, el ciclo de vida de los productos se está acortando.La mejora de los productos originales y la rapidez con que se lanzan nuevos productos desempeñan un papel cada vez más importante en la supervivencia y el desarrollo de la empresaEn el enlace de fabricación,la competitividad se ha convertido cada vez más en el objetivo de las personas de visión.

En la fabricación de productos electrónicos, con la miniaturización y la complejidad de los productos, la densidad de montaje de placas de circuito se está volviendo cada vez mayor.la nueva generación de proceso de ensamblaje SMT que se ha utilizado ampliamente requiere que los diseñadores consideren la fabricabilidad desde el principioUna vez que la mala fabricabilidad es causada por una mala consideración en el diseño, está obligado a modificar el diseño.que inevitablemente prolongará el tiempo de introducción del producto y aumentará el coste de introducción.. Incluso si el diseño del PCB se cambia ligeramente, el costo de volver a hacer la placa impresa y SMT placa de pantalla de impresión de pasta de soldadura es de hasta miles o incluso decenas de miles de yuanes,y el circuito analógico incluso necesita ser re-debuggingEl retraso del tiempo de importación puede hacer que la empresa pierda la oportunidad en el mercado y se encuentre en una posición muy desventajosa estratégicamente.si el producto se fabrica sin modificacionesPor lo tanto, cuando las empresas diseñan nuevos productos, las empresas deben tener en cuenta que, en el momento en que se diseñan nuevos productos, los costes de fabricación se incrementan.cuanto antes se considere la fabricabilidad del diseño, tanto más propicio sea para la introducción efectiva de nuevos productos.

2Contenidos a tener en cuenta en el diseño de PCB

La fabricabilidad del diseño de PCB se divide en dos categorías, una es la tecnología de procesamiento de la producción de placas de circuitos impresos;El segundo se refiere al circuito y la estructura de los componentes y placas de circuito impreso del proceso de montajePara la tecnología de procesamiento de la producción de placas de circuitos impresos, los fabricantes generales de PCB, debido a la influencia de su capacidad de fabricación,proporcionará a los diseñadores requisitos muy detalladosPero según la comprensión del autor, el real en la práctica que no ha recibido suficiente atención, es el segundo tipo,Es decir, diseño de fabricabilidad para ensamblaje electrónico.El objetivo de este trabajo es también describir los problemas de fabricabilidad que los diseñadores deben tener en cuenta en la etapa de diseño de PCB.

El diseño de fabricabilidad para el ensamblaje electrónico requiere que los diseñadores de PCB consideren lo siguiente al comienzo del diseño de PCB:

2.1 Selección adecuada del modo de ensamblaje y de la disposición de los componentes en el diseño de las PCB

La selección del modo de ensamblaje y el diseño de los componentes es un aspecto muy importante de la fabricabilidad de los PCB, que tiene un gran impacto en la eficiencia del ensamblaje, el coste y la calidad del producto.El autor ha estado en contacto con una gran cantidad de PCB, y todavía hay una falta de consideración en algunos principios muy básicos.

(1) Seleccionar el método de ensamblaje adecuado

En general, según las diferentes densidades de ensamblaje de PCB, se recomiendan los siguientes métodos de ensamblaje:

Método de montaje	Esquema	Proceso de ensamblaje general
1 SMD completo de un solo lado		Pesta de soldadura impresa de un solo panel, soldadura por reflujo después de la colocación
2 SMD completo de doble cara		A. Pasta de soldadura impresa del lado B, soldadura por reflujo SMD o pegamento de punto (impreso) del lado B. Palabras sólidas después de la soldadura máxima
3 Ensamblaje original de una sola cara		Pesta de soldadura impresa, soldadura por reflujo posterior a la colocación de SMD soldadura por ondas futuras pobres de componentes perforados
4 Componentes mixtos en el lado A SMD simple sólo en el lado B		Pesta de soldadura impresa en el lado A, soldadura por reflujo SMD; después de colocar puntos (impresión), fijar el pegamento SMD en el lado B, montar componentes perforados, soldadura en onda THD y SMD en el lado B
5 Insertar en el lado A SMD sencillo en el lado B solamente		Después de curar el SMD con un adhesivo puntual (impreso) en el lado B, los componentes perforados se montan y soldan en onda al SMD THD y B

Como ingeniero de diseño de circuitos, debería tener una comprensión correcta del proceso de ensamblaje de PCB, para que pueda evitar cometer algunos errores en principio.Además de tener en cuenta la densidad de montaje de PCB y la dificultad del cableado, es necesario tener en cuenta el flujo de proceso típico de este modo de montaje y el nivel de equipo de proceso de la propia empresa.entonces elegir el quinto método de ensamblaje en la tabla de arriba puede traer un montón de problemasTambién vale la pena señalar que si se planea el proceso de soldadura en onda para la superficie de soldadura, se debe evitar complicar el proceso colocando algunos SMDS en la superficie de soldadura.

(2) Diseño de los componentes

El diseño de los componentes de PCB tiene un impacto muy importante en la eficiencia y el coste de producción y es un índice importante para medir el diseño de PCB de la conectividad.los componentes están dispuestos de manera uniforme, regularmente y con la mayor limpieza posible, y dispuestos en la misma dirección y distribución de polaridad.La disposición regular es conveniente para la inspección y favorece la mejora de la velocidad de parcheo/conexiónPor otra parte, para simplificar el proceso, el proceso de soldadura se puede utilizar con una distribución uniforme, lo que favorece la disipación de calor y la optimización del proceso de soldadura.Los diseñadores de PCB siempre deben ser conscientes de que solo se puede utilizar un proceso de soldadura de grupo de soldadura por reflujo y soldadura por onda en cada lado del PCB.Esto es especialmente notable en la densidad de ensamblaje, la superficie de soldadura de PCB debe distribuirse con más componentes de parche.El diseñador debe considerar qué proceso de soldadura de grupo utilizar para los componentes montados en la superficie de soldaduraPreferiblemente, se puede utilizar un proceso de soldadura en onda después del curado de parches para soldar los pines de los dispositivos perforados en la superficie del componente al mismo tiempo.Los componentes de los parches de soldadura por ondas tienen restricciones relativamente estrictas, sólo para la soldadura con resistencias a las virutas de tamaño 0603 o superior, SOT, SOIC (espaciado entre pines ≥ 1 mm y altura inferior a 2,0 mm).la dirección de los pines debe ser perpendicular a la dirección de transmisión de PCB durante la soldadura de la cresta de onda, para asegurar que los extremos de soldadura o conductos de ambos lados de los componentes estén sumergidos en la soldadura al mismo tiempo.El orden de disposición y la distancia entre los componentes adyacentes también deben cumplir con los requisitos de la soldadura de cresta de onda para evitar el "efecto de blindaje"Cuando se utilicen SOIC de soldadura por ondas y otros componentes de varios pines, se deben ajustar en la dirección del flujo de estaño a dos pies de soldadura (de cada lado 1), para evitar la soldadura continua.

Los componentes de tipo similar deben estar dispuestos en la misma dirección en el tablero, lo que facilita el montaje, la inspección y la soldadura de los componentes.con los terminales negativos de todos los condensadores radiales orientados hacia el lado derecho de la placaComo se muestra en la Figura 2, dado que el tablero A adopta este método, el tablero DIP, que tiene todas las muescas DIP orientadas en la misma dirección, etc., puede acelerar la instrumentación y facilitar la detección de errores.Es fácil encontrar el condensador inversoEn realidad, una empresa puede estandarizar la orientación de todos los componentes de la placa de circuito que fabrica.Pero debería ser un esfuerzo..

¿Qué cuestiones de fabricabilidad deben tenerse en cuenta en el diseño de PCB?

Además, los tipos de componentes similares deben estar conectados a tierra lo más posible, con todos los pies de los componentes en la misma dirección, como se muestra en la figura 3.

Sin embargo, el autor ha encontrado un buen número de PCBS, donde la densidad de montaje es demasiado alta,y la superficie de soldadura del PCB también debe ser distribuida con componentes altos como condensador de tántalo e inductancia de parche, así como SOIC y TSOP con espacios finos. En este caso, solo es posible utilizar un parche de pasta de soldadura impreso de dos lados para la soldadura de retroceso,y los componentes de enchufe deben concentrarse en la medida de lo posible en la distribución de los componentes para adaptarse a la soldadura manualOtra posibilidad es que los elementos perforados en la cara del componente se distribuyan en la medida de lo posible en unas pocas líneas rectas principales para acomodar el proceso de soldadura por onda selectiva.que puede evitar la soldadura manual y mejorar la eficienciaLa distribución discreta de las juntas de soldadura es un tabú importante en la soldadura por onda selectiva, lo que multiplicará el tiempo de procesamiento.

Cuando se ajuste la posición de los componentes en el fichero de cartón impreso, es necesario prestar atención a la correspondencia uno a uno entre los componentes y los símbolos de serigrafía.Si los componentes se mueven sin el correspondiente movimiento de los símbolos de serigrafía junto a los componentes, se convertirá en un grave peligro de calidad en la fabricación, porque en la producción real, los símbolos de serigrafía son el lenguaje de la industria que puede guiar la producción.

2.2 El PCB deberá estar equipado con los bordes de sujeción, marcas de posicionamiento y orificios de posicionamiento del proceso necesarios para la producción automática.

En la actualidad, el montaje electrónico es una de las industrias con un grado de automatización, el equipo de automatización utilizado en la producción requiere transmisión automática de PCB,de modo que la dirección de transmisión de PCB (generalmente para la dirección lateral larga), la parte superior e inferior tienen un borde de sujeción de al menos 3 a 5 mm de ancho, para facilitar la transmisión automática,evitar cerca del borde de la tabla debido a la sujeción no puede montar automáticamente.

The role of positioning markers is that PCB needs to provide at least two or three positioning markers for the optical identification system to accurately locate PCB and correct PCB machining errors for the assembly equipment which is widely used in optical positioningEn el caso de los marcadores de posicionamiento de uso común, dos deben estar distribuidos en la diagonal de la PCB.Para facilitar la identificación, alrededor de las marcas debe haber un espacio vacío sin otras características o marcas del circuito, cuyo tamaño no debe ser inferior al diámetro de las marcas (como se muestra en la figura 4),y la distancia entre las marcas y el borde del tablero debe ser superior a 5 mm.

En la fabricación de PCB en sí, así como en el proceso de ensamblaje de plug-in semiautomático, pruebas de TIC y otros procesos, PCB necesita proporcionar dos o tres agujeros de posicionamiento en las esquinas.

2.3 Uso racional de los paneles para mejorar la eficiencia y flexibilidad de la producción

Al ensamblar PCB de tamaños pequeños o con formas irregulares, estará sujeto a muchas restricciones, por lo que generalmente se adopta ensamblar varios PCB pequeños en PCB de tamaño adecuado,como se muestra en la Figura 5Por lo general, se puede considerar que las PCB con un tamaño de lado único inferior a 150 mm adoptan el método de empalme.el tamaño de los grandes PCB puede ser empalmado al rango de procesamiento apropiadoEn general, el PCB con un ancho de 150 mm ~ 250 mm y una longitud de 250 mm ~ 350 mm es el tamaño más adecuado en el ensamblaje automático.

Otra forma del tablero es organizar el PCB con SMD en ambos lados de una ortografía positiva y negativa en un tablero grande, tal tablero es comúnmente conocido como Yin y Yang,generalmente para la consideración de ahorrar el costo del tablero de pantalla, es decir, a través de una placa de este tipo, originalmente necesita dos lados de la placa de pantalla, ahora sólo necesita abrir una placa de pantalla.la eficiencia de programación de PCB de Yin y Yang también es mayor.

Cuando el tablero se divide, la conexión entre los subtableros puede hacerse de ranuras en forma de V con doble cara, agujeros largos y agujeros redondos, etc.,pero el diseño debe considerarse en la medida de lo posible para hacer que la línea de separación en una línea recta, con el fin de facilitar la placa, pero también considerar que el lado de separación no puede estar demasiado cerca de la línea de PCB para que el PCB es fácil de dañar cuando la placa.

También hay una placa muy económica y no se refiere a la placa de PCB, sino a la malla de la placa gráfica de rejilla.La prensa de impresión actual más avanzada (como DEK265) ha permitido el tamaño de malla de acero de 790 × 790 mm, puede lograr una pieza de malla de acero para la impresión de múltiples productos, es una práctica muy económica,especialmente adecuado para las características del producto de los fabricantes de los lotes pequeños y de la variedad.

2.4 Consideraciones relativas al diseño de la capacidad de prueba

El diseño de la capacidad de prueba de SMT es principalmente para la situación actual de los equipos de TIC..Para mejorar el diseño de comprobabilidad, deben considerarse dos requisitos de diseño de procesos y diseño eléctrico.

2.4.1 Requisitos del diseño del proceso

La precisión del posicionamiento, el procedimiento de fabricación del sustrato, el tamaño del sustrato y el tipo de sonda son factores que afectan a la fiabilidad de la sonda.

(1) agujero de posicionamiento. El error de los agujeros de posicionamiento en el sustrato debe estar dentro de ± 0,05 mm. Coloque al menos dos agujeros de posicionamiento lo más separados posible.El uso de orificios de posicionamiento no metálicos para reducir el grosor del recubrimiento de soldadura no puede cumplir los requisitos de tolerancia.Si el sustrato se fabrica como un todo y luego se ensaya por separado, los orificios de posicionamiento deben estar situados en la placa base y en cada sustrato individual.

(2) El diámetro del punto de ensayo no es inferior a 0,4 mm, y el espacio entre los puntos de ensayo adyacentes es superior a 2,54 mm, no inferior a 1,27 mm.

(3) Los componentes cuya altura sea superior a * mm no deben colocarse en la superficie de ensayo, lo que causará un mal contacto entre la sonda del dispositivo de ensayo en línea y el punto de ensayo.

(4) Coloque el punto de ensayo a 1,0 mm del componente para evitar daños por choque entre la sonda y el componente.2 mm del anillo del orificio de posición.

(5) El punto de ensayo no se fijará a menos de 5 mm del borde del PCB, que se utiliza para asegurar el dispositivo de sujeción.El mismo borde de proceso se requiere generalmente en equipos de producción de cinta transportadora y equipos SMT.

(6) Todos los puntos de detección deberán ser materiales conductores enlatados o metálicos de textura suave, fácil penetración,y la no oxidación se seleccionarán para garantizar un contacto fiable y prolongar la vida útil de la sonda.

(7) el punto de ensayo no puede cubrirse con resistencia de soldadura o tinta de texto, de lo contrario, se reducirá el área de contacto del punto de ensayo y se reducirá la fiabilidad del ensayo.

2.4.2 Requisitos para el diseño eléctrico

(1) El punto de ensayo SMC/SMD de la superficie del componente debe conducirse a la superficie de soldadura a través del orificio en la medida de lo posible, y el diámetro del orificio debe ser mayor de 1 mm.Las camas de agujas de un solo lado se pueden utilizar para pruebas en línea., reduciendo así el coste de las pruebas en línea.

(2) Cada nodo eléctrico debe tener un punto de ensayo, y cada IC debe tener un punto de ensayo de POWER y GROUND, y lo más cerca posible de este componente, dentro del rango de 2,54 mm del IC.

(3) La anchura del punto de ensayo puede ampliarse a 40 milímetros de ancho cuando se establece en el circuito de enrutamiento.

(4) Distribuir uniformemente los puntos de ensayo en la placa impresa. Si la sonda está concentrada en un área determinada, la presión más alta deformará la placa o el lecho de la aguja bajo ensayo.evitar aún más que una parte de la sonda llegue al punto de ensayo.

(5) The power supply line on the circuit board should be divided into regions to set the test breakpoint so that when the power decoupling capacitor or other components on the circuit board appear short circuit to the power supplyCuando se diseñan los puntos de ruptura, debe tenerse en cuenta la capacidad de carga después de reanudar el punto de ruptura de ensayo.

En la figura 6 se muestra un ejemplo de diseño de un punto de ensayo: la almohadilla de ensayo se coloca cerca del conducto del componente mediante el alambre de extensión o el nodo de ensayo se utiliza mediante la almohadilla perforada.Se prohíbe estrictamente seleccionar el nodo de ensayo en la unión de soldadura del componenteEste ensayo puede hacer que la junta de soldadura virtual se extruya a la posición ideal bajo la presión de la sonda.de modo que la falla de soldadura virtual se encubre y el llamado "efecto de enmascaramiento de fallas" se produceLa sonda puede actuar directamente sobre el extremo o el alfiler del componente debido al sesgo de la sonda causado por el error de posicionamiento, lo que puede causar daños en el componente.

¿Qué cuestiones de fabricabilidad deben tenerse en cuenta en el diseño de PCB?

3Observaciones finales sobre el diseño de PCB

En el diseño de fabricación de PCB orientado al ensamblaje electrónico, hay bastantes detalles,como la disposición razonable del espacio de coincidencia con las partes estructuralesEn la fase de diseño de los PCB, el uso de la pantalla de seda para la fabricación de circuitos de circuito impreso (PCB) es muy importante para el diseño de los circuitos de circuito impreso.es necesario colocar el punto de ensayo y el espacio de ensayo en la posición adecuada, y considerar la interferencia entre la matriz y los componentes distribuidos cercanos cuando los acoplamientos se instalan mediante el proceso de remolque y remachado.No sólo considera cómo obtener un buen rendimiento eléctrico y un diseño hermoso, sino también un punto igualmente importante que es la fabricabilidad en el diseño de PCB, con el fin de lograr una alta calidad, una alta eficiencia y un bajo coste.