Elementos clave que afectan la fabricación de PCB

Como parte imprescindible de los productos electrónicos, las placas de circuito impreso (PCB) desempeñan un papel clave en la implementación de la funcionalidad de los productos electrónicos, lo que lleva a la importancia sobresaliente del diseño de PCB porque el rendimiento del diseño de PCB determina directamente la función y el costo de los productos electrónicos. El excelente diseño de PCB puede hacer que los productos electrónicos estén lejos de muchos problemas para garantizar que los productos se fabriquen sin problemas y sean capaces de satisfacer todas las demandas de aplicación práctica.

Entre todos los elementos que contribuyen al diseño de PCB, el Diseño para la Fabricación (DFM) es definitivamente uno esencial ya que vincula el diseño de PCB y la fabricación de PCB para que los problemas se expongan temprano y se resuelvan a tiempo durante todo el ciclo de vida de los productos electrónicos. Ha sido un mito que la complejidad del diseño de PCB aumentará a medida que se tenga en cuenta la capacidad de fabricación de los productos electrónicos durante la fase de diseño de PCB. Cuando se trata del ciclo de vida del diseño de productos electrónicos, DFM no solo puede hacer que los productos electrónicos se involucren sin problemas en la fabricación automática con costos de mano de obra ahorrados durante el proceso de fabricación, sino que también puede acortar efectivamente la producción de fabricación para garantizar la finalización oportuna de los productos electrónicos finales.

Capacidad de fabricación de PCB

El diseño para la fabricación es un elemento clave que conduce a una fabricación de alta eficiencia, alta calidad y bajo costo ahora que se combinan la capacidad de fabricación y el diseño de PCB. El estudio de fabricación de PCB presenta una amplia gama que se puede clasificar en fabricación de PCB y ensamblaje de PCB en general.

• Fabricación de PCB

En lo que respecta a la fabricación de PCB, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:tamaño de PCB, forma de PCB, riel técnico y marca fiduciaria. Una vez que esos aspectos no se consideran por completo durante la etapa de diseño de PCB, es posible que el ensamblador automático de chips no acepte las placas de PCB fabricadas a menos que se tomen medidas de procesamiento adicionales. Es aún peor que algunas placas no puedan involucrarse en la fabricación automática con soldadura manual apalancada. Como resultado, el período de fabricación se prolongará y el costo de la mano de obra también aumentará.

una. Tamaño de placa de circuito impreso

Cada montador de chips tiene su propio tamaño de PCB requerido que difiere entre sí de acuerdo con los parámetros de cada montador. Por ejemplo, el tamaño máximo de PCB aceptado por el montador de chips en PCBCart es de 500 mm x 450 mm, mientras que el tamaño mínimo de PCB es de 30 mm x 30 mm. No significa que no podamos manejar un ensamblaje de placa PCB de menos de 30 mm * 30 mm y cuando se requiere un tamaño más pequeño, se puede confiar en los paneles. Los montadores de chips nunca aceptan placas de circuito impreso que sean demasiado grandes o demasiado pequeñas cuando solo se puede depender del montaje manual con el aumento de los costos de mano de obra y el período de producción fuera de control. Por lo tanto, durante la etapa de diseño de PCB, el requisito de tamaño de PCB establecido por la fabricación de montaje automático debe considerarse completamente y debe controlarse dentro de un rango válido.

La imagen a continuación muestra un archivo de diseño de panel de PCB completado por el software EDA. Como panel de 5x2, cada unidad cuadrada es una placa única con un tamaño de 50 mm x 20 mm. La conexión entre cada unidad individual se logra mediante la tecnología V-cut/V-scoring. En esta imagen, todo el cuadrado muestra el tamaño final del panel, que es de 100 mm x 100 mm. Según el requisito de tamaño del panel mencionado anteriormente, se puede concluir que el tamaño del panel se encuentra dentro del rango aceptable.

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b. Forma de placa de circuito impreso

Además del tamaño de la placa de circuito impreso, todos los montadores de chips también establecen requisitos en términos de forma de la placa de circuito impreso. La forma ordinaria de una placa de circuito impreso debe ser un rectángulo cuya relación entre el largo y el ancho debe ser 4:3 o 5:4, lo que es óptimo. Cuando una placa de circuito impreso presenta una forma irregular, se deben realizar medidas adicionales antes del ensamblaje SMT, lo que genera un aumento de los costos. Para evitar que eso suceda, los PCB deben diseñarse para que tengan una forma normal durante la etapa de diseño de PCB para que se pueda cumplir con el requisito de SMT. Sin embargo, difícilmente puede lograrse en situaciones prácticas. Cuando algunos productos electrónicos deben tener una forma irregular, se deben usar orificios de sello y puente para hacer que la forma de la placa de circuito impreso final tenga una forma normal. Después del ensamblaje, la pieza adicional se puede eliminar de la PCB, lo que satisface tanto el requisito de montaje automático como el espacio.

La imagen de abajo indica una PCB de forma irregular con borde de procesamiento agregado a través del software EDA. El tamaño total de la placa es de 80 mm * 52 mm, mientras que el área cuadrada es del tamaño de una placa de circuito impreso práctica. El tamaño del área de la esquina superior derecha es de 40 mm * 20 mm, que es el borde de procesamiento que resulta de los agujeros del sello más el puente.

C. Riel técnico

Para cumplir con las demandas de la fabricación automática, se debe colocar un riel técnico en los PCB para reparar los PCB.

Durante la etapa de diseño de PCB, se debe dejar un riel técnico de 5 mm de ancho de antemano donde no queden componentes ni rastros. Es común colocar un riel técnico en el lado más corto de una placa de circuito impreso, pero se puede seleccionar el lado más corto cuando la relación entre la longitud y el ancho es superior al 80 %. El carril técnico se eliminará después del montaje como función de producción subsidiaria.

d. Marca fiduciaria

Para PCB con componentes montados, se deben agregar marcas fiduciarias como puntos de referencia comunes para garantizar que cada equipo de ensamblaje determine con precisión las posiciones de los componentes. Por lo tanto, las marcas de referencia son puntos de referencia de la fabricación SMT, necesarios para la fabricación automática.

Los componentes requieren 2 marcas de referencia, mientras que las PCB requieren 3 marcas de referencia, que deben colocarse en el borde de la placa de PCB y cubrir todos los componentes SMT. La distancia del centro entre la marca fiduciaria y el borde del tablero debe ser de al menos 5 mm. Para PCB con componentes SMT llevados por ambos lados, las marcas de referencia deben estar disponibles en ambos lados. Si los componentes se colocan demasiado densamente para colocar marcas fiduciales a bordo, se pueden colocar en el riel técnico.

• Montaje de PCB

El ensamblaje de PCB, abreviado como PCBA, es en realidad el proceso de soldar componentes en placas de PCB desnudas. Para cumplir con los requisitos de fabricación automática, el ensamblaje de PCB establece algunos requisitos en el paquete de componentes y el diseño de los componentes.

una. Paquete de componentes

Durante el proceso de diseño de PCBA, si el paquete de componentes no cumple con los estándares adecuados y la distancia entre los componentes es demasiado cercana, no se realizará el montaje automático.

Para obtener un paquete óptimo para los componentes, se debe utilizar el software de diseño EDA profesional para que sea compatible con los estándares internacionales de paquetes de componentes. En el proceso de diseño de PCB, el área de vista de pájaro nunca debe superponerse con otra área y los montadores de circuitos integrados automáticos podrán reconocer con precisión y realizar el montaje en superficie.

b. Diseño de componentes

El diseño de los componentes es una tarea importante en el diseño de PCB porque su rendimiento está directamente asociado con el aspecto de los PCB y el nivel de complejidad del proceso de fabricación.

Durante el proceso de diseño de componentes, se deben determinar los lados de ensamblaje para componentes SMD y THD. Aquí, configuremos el lado frontal de la PCB como el lado del componente A mientras que el lado posterior es el lado del componente B. El diseño de los componentes debe tener en cuenta la forma de ensamblaje, incluido el ensamblaje de paquete único de una sola capa, el ensamblaje de paquete único de doble capa, el ensamblaje de paquete mixto de una sola capa, el paquete mixto del Lado A y el ensamblaje del paquete único del Lado B y el THD del Lado A y Montaje SMD lado B. Diferentes ensamblajes requieren diferentes procesos y tecnologías de fabricación. Por lo tanto, en lo que respecta a la disposición de los componentes, se debe seleccionar la disposición óptima de los componentes para que la fabricación sea simple y fácil, mejorando la eficiencia de fabricación de todo el proceso.

Además, se debe tener en cuenta la orientación de la disposición de los componentes, el espacio entre los componentes, la disipación térmica y la altura de los componentes.

En términos generales, la orientación de los componentes debe mantenerse constante. La disposición de los componentes se ajusta al principio de la distancia de rastreo más corta en función de la cual la orientación de la polaridad debe ser coherente para los componentes con marcas de polaridad y los componentes sin marcas de polaridad deben organizarse de manera ordenada en el eje X o Y. La altura del componente debe ser de 4 mm como máximo, mientras que la dirección de transmisión del componente y la placa de circuito impreso debe mantener 90 °.

Para mejorar la velocidad de soldadura de los componentes y ser conveniente para una verificación posterior, el espacio entre los componentes debe ser constante. Los componentes deben estar cerca unos de otros dentro de la misma red, mientras que se debe dejar una distancia segura entre diferentes redes según la caída de voltaje. La serigrafía y la almohadilla nunca deben superponerse, de lo contrario los componentes no se montarán.

Deben tenerse en cuenta los problemas de disipación térmica debido a la temperatura de funcionamiento práctica de la PCB y las propiedades térmicas de los componentes eléctricos. El diseño de los componentes debe centrarse en la disipación térmica, mientras que el ventilador o el disipador de calor deben usarse cuando sea necesario. Deben seleccionarse disipadores de calor adecuados para los componentes de potencia y los componentes termosensibles deben colocarse lejos de los que generan calor. Los componentes altos deben colocarse detrás de los componentes bajos.

Todavía hay más detalles en los que se debe centrar la atención sobre PCB DFM y se debe acumular experiencia en la práctica. Por ejemplo, el diseño de PCB de señal de alta velocidad requiere un requisito especial de impedancia, que debe discutirse con el fabricante de la placa antes de la fabricación real para determinar la impedancia y la información de capas. Para la preparación de la fabricación en algunas placas de PCB con un tamaño pequeño y un trazado denso, las capacidades de fabricación en el ancho mínimo del trazo y el diámetro de vía deben discutirse con el fabricante de PCB para garantizar la fabricación sin problemas de esos PCB.

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