Los 10 principales problemas de DFM que afectan a cada diseño

Aprenda cómo prevenir los 10 principales problemas de Diseño para la Fabricabilidad (DFM) en su próximo proyecto de diseño de PCB con estas estrategias.

Como diseñador de PCB, usted gestiona una variedad de diferentes requisitos y expectativas. Hay aspectos eléctricos, funcionales y mecánicos a considerar. Además, el PCB debe ser producido de manera oportuna, con la mejor calidad posible, al menor costo posible. Y a través de todos estos requisitos, también necesita considerar el DFM (Diseño para la Fabricación). Es una gran parte del proceso de diseño del producto PCB, y uno que frecuentemente puede causar problemas si no se hace correctamente. Vamos a ver diez de los problemas de DFM más comunes con los que puede encontrarse en su diseño de PCB, y algunas alternativas de diseño que pueden ayudarle a evitar estos problemas.

GEOMETRÍA DE HUELLA BASADA EN IPC

Las almohadillas de contacto para los componentes de una placa de circuito impreso son un elemento crítico para determinar si un componente puede ser soldado de manera confiable. Con un diseño de huella basado en IPC, puede asegurarse de que los componentes del PCB puedan ser soldados más adelante en el proceso de fabricación, sin errores.

Personalización Detallada Dentro del Asistente de Huella IPC

CONEXIÓN UNIFORME DE LAS ALMOHADILLAS DE COMPONENTES

Para los componentes SMD con tamaños 0402, 0201 o menos, es importante que los pads tengan una conexión uniforme. Esto les ayudará a evitar el tombstoning, es decir, que los componentes se levanten parcial o completamente de la placa durante el reflujo. También es importante mantener conexiones uniformes con los pads de BGA para asegurar resultados de soldadura confiables. El procedimiento de prueba para garantizar esto es complicado y costoso, a menudo involucra rayos X.

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Los pads para componentes SMD deben tener una conexión uniforme con el dispositivo para prevenir el tombstoning durante la soldadura

VIAS EN PADS SMD

Es un consejo de diseño de PCB comúnmente compartido que se debe evitar a toda costa el via-en-pad. Al soldar, el agujero del via puede llevar a una unión de soldadura débil, lo que finalmente puede dañar el circuito. Sin embargo, el via en pad tiene su lugar en el diseño de PCBs, y puede ser particularmente útil con problemas como la gestión del calor.

El uso de Via-en-pad debe evitarse; los vias deben estar separados de los pads

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DISTRIBUCIÓN UNIFORME DE COBRE EN LAS CAPAS DE COBRE

El proceso de crear una imagen de cobre en una capa individual de la placa depende de muchos factores. Si se elimina el cobre de una zona, puede ser difícil mantener una sola pista en pie. Debido a esto, se recomienda mantener la distribución del cobre lo más uniforme posible.

La Distribución Uniforme del Cobre Crea la PCB Más Fiable

ELECCIÓN Y COLOCACIÓN DE COMPONENTES

Muchos diseñadores intentan usar componentes de tecnología de orificio pasante (THT) lo menos posible, a menudo manteniéndolos solo en un lado de la placa. Sin embargo, el uso de THT puede ser inevitable en ocasiones. Dependiendo de la combinación de componentes THT en la capa superior y componentes SMD en la capa inferior, generalmente todos los componentes deben colocarse juntos lo más cerca posible. En algunas situaciones, este escenario excluye la opción de usar soldadura de ola en un solo lado. En su lugar, deben usarse procesos de soldadura más costosos, como la soldadura selectiva

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Cuando Se Usan Componentes de Orificio Pasante, Colóquelos en Un Lado y los SMD en el Opuesto

DESPLAZAMIENTO DE CAPA O VIA

La creación de datos de salida de PCB es el último proceso sin tolerancia en la cadena de fabricación. La fabricación de PCB tiene tolerancias, las cuales afectan la imagen de la capa de cobre así como el taladrado de vías. Entonces, los fabricantes de placas de circuito impreso pueden taladrar los PCBs en grupos de tres o cuatro, en lugar de hacerlo de manera secuencial individualmente.

El Desplazamiento de Capas y Vías es Crítico para Mantener para Permitir que Grupos de PCBs sean Taladrados Simultáneamente

Si imaginas este desplazamiento de capas y vías visualmente, con el taladrado ocurriendo en un paquete de tres o cuatro PCBs, vemos que cosas como el anillo anular mínimo y las lágrimas son herramientas importantes para ayudar al diseñador de PCB a aumentar el rendimiento de fabricación. Esto, a su vez, ayudará a reducir el costo general de fabricación.

Navegando la Jerarquía

Usar al Menos los Anillos Anulares Mínimos y Emplear Lágrimas son Herramientas para Maximizar el Rendimiento de Fabricación

ALMOHADILLAS DE VÍA NO CONECTADAS

Al eliminar las almohadillas de vía en capas internas no conectadas y no utilizadas o las almohadillas de componentes THT, los fabricantes de PCB pueden preservar sus herramientas de perforación excellon y hacer que duren más tiempo. Sin embargo, a los diseñadores de PCB no les gusta esta práctica. Desde un punto de vista eléctrico, esta práctica puede no tener relevancia en el producto final, pero existe la posibilidad de que eliminar las almohadillas debilite la carcasa física. Si un diseñador no quiere que se eliminen las almohadillas, se recomienda hacer nota de esto en las especificaciones del diseño.

Anotaciones al Fabricante Sobre la Eliminación de Almohadillas No Utilizadas Elimina las Suposiciones Durante la Producción

MÁSCARA DE SOLDADURA

Muchos diseñadores de PCB utilizan un valor práctico de aproximadamente 50µm para definir la circunferencia de las almohadillas, y una distancia mínima de 50µm para la cobertura residual hasta el siguiente trazo también. Sin embargo, si quieres tener un puente de máscara de soldadura entre dos almohadillas, este debe tener al menos 75µm de ancho. Estos factores deben tenerse en cuenta durante la preparación de los componentes en una biblioteca, así como cuando los componentes se colocan en el PCB. De lo contrario, puede resultar en distancias mínimas que son demasiado pequeñas y la máscara puede no llenarse adecuadamente entre las almohadillas.

La distancia mínima entre pads debe ser de 75µm para asegurar suficiente espacio para que la máscara se llene completamente

DISEÑO DE PLANOS Y LIMPIEZA DE CAPAS ANTES DE CREAR DATOS DE SALIDA

Colocar las vías puede llevar a que ciertas áreas sean cortadas. Sin embargo, esto se puede evitar haciendo pequeños cambios en la colocación de la vía como se muestra a continuación.

Si no quieres que se retire el cobre, coloca las vías lo suficientemente cerca unas de otras

También ten en cuenta que el ángulo agudo de las pistas puede ser problemático para la fabricación de PCB. Si es posible, el diseñador de PCB debería limpiar esto al final del diseño.

Si no quieres que se retire el cobre, coloca las vías lo suficientemente cerca unas de otras

CONEXIÓN DIRECTA SMD

Conectar directamente dos pads SMD en o bajo el componente SMD podría ser un atajo eléctrico aceptable por el momento, pero puede causar problemas durante pruebas posteriores. Por ejemplo, durante la inspección óptica automatizada (AOI), la cámara podría no ser capaz de detectar un cortocircuito porque soldar una conexión correcta al pad SMD interfiere con el proceso de inspección visual. Sin embargo, pequeños cambios en el diseño de la PCB pueden solucionar esto y facilitar las cosas para todos los involucrados.

Conecta los pads SMD externamente para facilitar la AOI; las conexiones en los pads o bajo el SMD dificultan la inspección

CONCLUSIÓN

Diseñar la electrónica de hoy no es tarea fácil y requiere considerar aspectos eléctricos, mecánicos y funcionales a lo largo de todo el proceso de diseño y fabricación. El Diseño para la Fabricación presenta otro conjunto de desafíos para lograr que una placa se fabrique correctamente a la primera. Siguiendo las diez pautas descritas en este documento técnico, estarás bien equipado para definir la colocación adecuada de componentes, configuraciones de capas, restricciones de máscara de soldadura y más, que coincidan con las directrices requeridas por tu fabricante.