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2023-05-10
Avec la concurrence croissante sur le marché des produits de communication et électroniques, le cycle de vie des produits se raccourcit.La mise à niveau des produits originaux et la vitesse de lancement des nouveaux produits jouent un rôle de plus en plus critique dans la survie et le développement de l'entreprise.Dans le maillon de la fabrication, comment obtenir de nouveaux produits avec une fabricabilité et une qualité de fabrication supérieures avec moins de temps de mise en production est devenu de plus en plus la compétitivité recherchée par les visionnaires.
Dans la fabrication de produits électroniques, avec la miniaturisation et la complexité des produits, la densité d'assemblage des cartes de circuits imprimés est de plus en plus élevée.En conséquence, la nouvelle génération de processus d'assemblage SMT qui a été largement utilisée oblige les concepteurs à prendre en compte la fabricabilité dès le début.Une fois que la mauvaise fabricabilité est causée par une mauvaise considération dans la conception, elle est obligée de modifier la conception, ce qui prolongera inévitablement le temps d'introduction du produit et augmentera le coût d'introduction.Même si la disposition du circuit imprimé est légèrement modifiée, le coût de refabrication de la carte imprimée et de la carte d'écran d'impression de pâte à souder SMT peut atteindre des milliers, voire des dizaines de milliers de yuans, et le circuit analogique doit même être re-débogué.
Le retard du temps d'importation peut amener l'entreprise à rater l'opportunité sur le marché et à se trouver dans une position très désavantageuse sur le plan stratégique.Cependant, si le produit est fabriqué sans modification, il présentera inévitablement des défauts de fabrication ou augmentera les coûts de fabrication, ce qui sera plus coûteux.Par conséquent, lorsque les entreprises conçoivent de nouveaux produits, plus tôt la fabricabilité de la conception est prise en compte, plus elle est propice à l'introduction efficace de nouveaux produits.
La fabricabilité de la conception de PCB est divisée en deux catégories, l'une est la technologie de traitement de la production de cartes de circuits imprimés ;La seconde fait référence au circuit et à la structure des composants et des cartes de circuits imprimés du processus de montage.Pour la technologie de traitement de la production de cartes de circuits imprimés, les fabricants de PCB généraux, en raison de l'influence de leur capacité de fabrication, fourniront aux concepteurs des exigences très détaillées, ce qui est relativement bon dans la pratique.Mais selon la compréhension de l'auteur, le réel dans la pratique qui n'a pas reçu suffisamment d'attention est le deuxième type, à savoir la conception de la fabricabilité pour l'assemblage électronique.L'objectif de cet article est également de décrire les problèmes de fabricabilité que les concepteurs doivent prendre en compte au stade de la conception des PCB.
La conception de la manufacturabilité pour l'assemblage électronique exige que les concepteurs de PCB prennent en compte les éléments suivants au début de la conception de PCB :
La sélection du mode d'assemblage et de la disposition des composants est un aspect très important de la fabricabilité des PCB, qui a un impact important sur l'efficacité de l'assemblage, le coût et la qualité du produit.En fait, l'auteur est entré en contact avec pas mal de PCB, et il y a encore un manque de considération dans certains principes très basiques.
Généralement, selon différentes densités d'assemblage de PCB, les méthodes d'assemblage suivantes sont recommandées :
En tant qu'ingénieur en conception de circuits, je dois avoir une compréhension correcte du processus d'assemblage des PCB, afin d'éviter de faire des erreurs de principe.Lors de la sélection du mode d'assemblage, en plus de prendre en compte la densité d'assemblage des PCB et la difficulté de câblage, il est nécessaire de prendre en compte le flux de processus typique de ce mode d'assemblage et le niveau d'équipement de processus de l'entreprise elle-même.Si l'entreprise ne dispose pas d'un bon processus de soudage à la vague, choisir la cinquième méthode d'assemblage dans le tableau ci-dessus peut vous causer beaucoup de problèmes.Il convient également de noter que si le processus de brasage à la vague est prévu pour la surface de soudage, il convient d'éviter de compliquer le processus en plaçant quelques SMDS sur la surface de soudage.
La disposition des composants PCB a un impact très important sur l'efficacité et le coût de la production et est un indice important pour mesurer la conception PCB de la connectabilité.D'une manière générale, les composants sont disposés aussi uniformément, régulièrement et proprement que possible, et disposés dans la même direction et distribution de polarité.La disposition régulière est pratique pour l'inspection et propice à l'amélioration de la vitesse de patch/plug-in, la distribution uniforme est propice à la dissipation de la chaleur et à l'optimisation du processus de soudage.
D'autre part, afin de simplifier le processus, les concepteurs de PCB doivent toujours être conscients qu'un seul processus de soudage de groupe de soudage par refusion et de soudage à la vague peut être utilisé de chaque côté du PCB.Ceci est particulièrement remarquable dans la densité d'assemblage, la surface de soudage PCB doit être distribuée avec plus de composants de patch.Le concepteur doit déterminer le groupe de processus de soudage à utiliser pour les composants montés sur la surface de soudure.De préférence, un processus de brasage à la vague après durcissement par patch peut être utilisé pour souder les broches des dispositifs perforés sur la surface du composant en même temps.
Cependant, les composants de patch de soudage à la vague ont des contraintes relativement strictes, seulement 0603 et résistance aux copeaux de taille supérieure, SOT, SOIC (espacement des broches ≥ 1 mm et hauteur inférieure à 2,0 mm).Pour les composants répartis sur la surface de soudage, la direction des broches doit être perpendiculaire à la direction de transmission du PCB pendant le soudage à crête d'onde, afin de garantir que les extrémités de soudage ou les fils des deux côtés des composants sont immergés dans le soudage en même temps. temps.
L'ordre de disposition et l'espacement entre les composants adjacents doivent également répondre aux exigences du soudage en crête de vague pour éviter "l'effet de blindage", comme le montre la Fig.1. Lors de l'utilisation de la soudure à la vague SOIC et d'autres composants multi-broches, doivent être réglés dans le sens du flux d'étain à deux pieds de soudure (de chaque côté 1), pour éviter une soudure continue.
Les composants de type similaire doivent être disposés dans la même direction sur la carte, ce qui facilite le montage, l'inspection et le soudage des composants.Par exemple, avoir les bornes négatives de tous les condensateurs radiaux face au côté droit de la plaque, avoir toutes les encoches DIP face à la même direction, etc., peut accélérer l'instrumentation et faciliter la recherche d'erreurs.Comme le montre la figure 2, puisque la carte A adopte cette méthode, il est facile de trouver le condensateur inverse, tandis que la carte B prend plus de temps pour le trouver.En fait, une entreprise peut standardiser l'orientation de tous les composants de circuits imprimés qu'elle fabrique.Certaines dispositions de carte ne le permettent pas nécessairement, mais cela devrait demander un effort.
Quels problèmes de fabricabilité doivent être pris en compte dans la conception de PCB
En outre, les types de composants similaires doivent être mis à la terre autant que possible, avec tous les pieds des composants dans la même direction, comme illustré à la Figure 3.
Cependant, l'auteur a en effet rencontré un certain nombre de PCB, où la densité d'assemblage est trop élevée, et la surface de soudage du PCB doit également être distribuée avec des composants élevés tels qu'un condensateur au tantale et une inductance de patch, ainsi qu'un SOIC à espacement mince. et TSOP.Dans ce cas, il est uniquement possible d'utiliser un patch de pâte à braser imprimé double face pour le soudage par reflux, et les composants enfichables doivent être concentrés autant que possible dans la distribution des composants pour s'adapter au soudage manuel.Une autre possibilité est que les éléments perforés sur la face du composant soient répartis autant que possible sur quelques lignes droites principales pour s'adapter au processus de soudage sélectif à la vague, qui peut éviter le soudage manuel et améliorer l'efficacité, et assurer la qualité du soudage.La distribution discrète des joints de soudure est un tabou majeur dans le soudage sélectif à la vague, ce qui multipliera le temps de traitement.
Lors du réglage de la position des composants dans le fichier de la carte imprimée, il est nécessaire de faire attention à la correspondance biunivoque entre les composants et les symboles sérigraphiés.Si les composants sont déplacés sans déplacer les symboles sérigraphiés correspondants à côté des composants, cela deviendra un risque majeur pour la qualité de la fabrication, car dans la production réelle, les symboles sérigraphiés sont le langage industriel qui peut guider la production.
À l'heure actuelle, le montage électronique est l'une des industries avec un degré d'automatisation, l'équipement d'automatisation utilisé dans la production nécessite une transmission automatique du PCB, de sorte que le sens de transmission du PCB (généralement pour la direction du côté long), le haut et le bas chacun avoir un bord de serrage d'au moins 3 à 5 mm de large, afin de faciliter la transmission automatique, éviter près du bord de la carte en raison du serrage ne peut pas être monté automatiquement.
Le rôle des marqueurs de positionnement est que le PCB doit fournir au moins deux ou trois marqueurs de positionnement pour le système d'identification optique afin de localiser avec précision le PCB et de corriger les erreurs d'usinage du PCB pour l'équipement d'assemblage qui est largement utilisé dans le positionnement optique.Parmi les repères de positionnement couramment utilisés, deux doivent être répartis sur la diagonale du PCB.La sélection des repères de positionnement utilise généralement des graphiques standard tels qu'un tampon rond plein.Afin de faciliter l'identification, il doit y avoir une zone vide autour des marques sans autres caractéristiques ou marques de circuit, dont la taille ne doit pas être inférieure au diamètre des marques (comme illustré à la Figure 4), et la distance entre les marques et le bord de la planche doit être supérieur à 5 mm.
Dans la fabrication du PCB lui-même, ainsi que dans le processus d'assemblage du plug-in semi-automatique, des tests ICT et d'autres processus, le PCB doit fournir deux à trois trous de positionnement dans les coins.
Lors de l'assemblage de PCB de petites tailles ou de formes irrégulières, il sera soumis à de nombreuses restrictions, il est donc généralement adopté d'assembler plusieurs petits PCB en PCB de taille appropriée, comme illustré à la figure 5. Généralement, PCB avec une taille de côté inférieure à supérieur à 150 mm peut être envisagé d'adopter la méthode d'épissage.Par deux, trois, quatre, etc., la taille du grand PCB peut être épissée à la plage de traitement appropriée.Généralement, un PCB d'une largeur de 150 mm à 250 mm et d'une longueur de 250 mm à 350 mm est la taille la plus appropriée pour l'assemblage automatique.
Une autre façon de la carte est d'organiser le PCB avec SMD des deux côtés d'une orthographe positive et négative dans une grande carte, une telle carte est communément appelée Yin et Yang, généralement pour envisager d'économiser le coût de la carte d'écran, c'est-à-dire que, grâce à un tel tableau, il fallait à l'origine deux côtés du tableau d'écran, il suffit maintenant d'ouvrir un tableau d'écran.De plus, lorsque les techniciens préparent le programme de fonctionnement de la machine SMT, l'efficacité de programmation du PCB du Yin et du Yang est également plus élevée.
Lorsque la carte est divisée, la connexion entre les sous-cartes peut être constituée de rainures en forme de V double face, de longs trous oblongs et de trous ronds, etc., mais la conception doit être considérée autant que possible pour rendre la ligne de séparation en une ligne droite, afin de faciliter la carte, mais considérez également que le côté de séparation ne peut pas être trop proche de la ligne PCB afin que le PCB soit facile à endommager lorsque la carte.
Il existe également une carte très économique et ne fait pas référence à la carte PCB, mais au maillage de la carte graphique à grille.Avec l'application d'une presse d'impression automatique de pâte à souder, la presse d'impression plus avancée actuelle (telle que DEK265) a permis la taille d'un treillis en acier de 790 × 790 mm, mis en place un motif de treillis PCB à plusieurs côtés, peut réaliser un morceau de treillis en acier pour l'impression de plusieurs produits, est une pratique très économique, particulièrement adaptée aux caractéristiques des produits de petits lots et à une variété de fabricants.
La conception de testabilité de SMT est principalement pour la situation actuelle de l'équipement TIC.Les problèmes de test pour la fabrication post-production sont pris en compte dans les conceptions SMB de circuits et de circuits imprimés montés en surface.Pour améliorer la conception de la testabilité, deux exigences de conception de processus et de conception électrique doivent être prises en compte.
La précision du positionnement, la procédure de fabrication du substrat, la taille du substrat et le type de sonde sont tous des facteurs qui affectent la fiabilité de la sonde.
(1) trou de positionnement.L'erreur de positionnement des trous sur le substrat doit être de ± 0,05 mm.Placez au moins deux trous de positionnement aussi éloignés que possible.L'utilisation de trous de positionnement non métalliques pour réduire l'épaisseur du revêtement de soudure ne peut pas répondre aux exigences de tolérance.Si le substrat est fabriqué dans son ensemble puis testé séparément, les trous de positionnement doivent être situés sur la carte mère et sur chaque substrat individuel.
(2) Le diamètre du point de test n'est pas inférieur à 0,4 mm et l'espacement entre les points de test adjacents est supérieur à 2,54 mm et non inférieur à 1,27 mm.
(3) Les composants dont la hauteur est supérieure à * mm ne doivent pas être placés sur la surface de test, ce qui entraînera un mauvais contact entre la sonde du dispositif de test en ligne et le point de test.
(4) Placez le point de test à 1,0 mm du composant pour éviter tout dommage par impact entre la sonde et le composant.Il ne doit y avoir aucun composant ou point de test à moins de 3,2 mm de l'anneau du trou de positionnement.
(5) Le point de test ne doit pas être placé à moins de 5 mm du bord du circuit imprimé, qui est utilisé pour assurer le dispositif de serrage.Le même bord de processus est généralement requis dans les équipements de production de bandes transporteuses et les équipements SMT.
(6) Tous les points de détection doivent être des matériaux conducteurs étamés ou métalliques avec une texture douce, une pénétration facile et une non-oxydation doivent être sélectionnés pour assurer un contact fiable et prolonger la durée de vie de la sonde.
(7) le point de test ne peut pas être recouvert de résistance à la soudure ou d'encre de texte, sinon cela réduira la zone de contact du point de test et réduira la fiabilité du test.
(1) Le point de test SMC/SMD de la surface du composant doit être dirigé vers la surface de soudage à travers le trou aussi loin que possible, et le diamètre du trou doit être supérieur à 1 mm.De cette façon, les fontures à simple face peuvent être utilisées pour les tests en ligne, réduisant ainsi le coût des tests en ligne.
(2) Chaque nœud électrique doit avoir un point de test, et chaque CI doit avoir un point de test de PUISSANCE et de TERRE, et aussi près que possible de ce composant, dans la plage de 2,54 mm du CI.
(3) La largeur du point de test peut être agrandie à 40 mil de large lorsqu'elle est définie sur le routage du circuit.
(4) Répartissez uniformément les points de test sur la carte imprimée.Si la sonde est concentrée dans une certaine zone, la pression plus élevée déformera la plaque ou la fonture à tester, empêchant davantage une partie de la sonde d'atteindre le point de test.
(5) La ligne d'alimentation sur la carte de circuit imprimé doit être divisée en régions pour définir le point d'arrêt de test de sorte que lorsque le condensateur de découplage de puissance ou d'autres composants sur la carte de circuit imprimé apparaissent en court-circuit avec l'alimentation, trouvez le point de défaut plus rapidement et avec précision.Lors de la conception des points d'arrêt, la capacité de transport d'énergie après la reprise du point d'arrêt d'essai doit être prise en compte.
La figure 6 montre un exemple de conception de point de test.Le tampon de test est placé près du conducteur du composant par le fil d'extension ou le nœud de test est utilisé par le tampon perforé.Il est strictement interdit de sélectionner le nœud de test sur le joint de soudure du composant.Ce test peut amener le joint de soudage virtuel à s'extruder dans la position idéale sous la pression de la sonde, de sorte que le défaut de soudage virtuel est masqué et que ce que l'on appelle "l'effet de masquage de défaut" se produit.La sonde peut agir directement sur l'extrémité ou la broche du composant en raison de la polarisation de la sonde causée par l'erreur de positionnement, ce qui peut endommager le composant.
Quels problèmes de fabricabilité doivent être pris en compte dans la conception de PCB ?
Ce qui précède sont quelques-uns des grands principes qui doivent être pris en compte dans la conception de PCB.Dans la conception de fabrication de PCB orientée vers l'assemblage électronique, il y a beaucoup de détails, tels que l'agencement raisonnable de l'espace correspondant avec les pièces structurelles, la distribution raisonnable des graphiques et du texte sérigraphiés, la distribution appropriée de l'emplacement du dispositif de chauffage lourd ou grand , Au stade de la conception du PCB, il est nécessaire de configurer le point de test et l'espace de test dans la position appropriée, et de tenir compte de l'interférence entre la matrice et les composants distribués à proximité lorsque les accouplements sont installés par le processus de rivetage par traction et pression.Un concepteur de PCB considère non seulement comment obtenir de bonnes performances électriques et une belle disposition, mais aussi un point tout aussi important qui est la fabricabilité dans la conception de PCB, afin d'obtenir une haute qualité, un rendement élevé et un faible coût.
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