Giornata tipo nella vita del processo di produzione PCB

Prima di implementare una progettazione per la produzione, è importante comprendere il processo mostrato di seguito, riferito alla produzione di un circuito stampato fisico. Indipendentemente dalle varie tecnologie presenti in ogni stabilimento, la grande maggioranza dei produttori leader di settore segue una serie di passaggi specifici per trasformare la tua progettazione da disegno all'interno di un'applicazione CAD a scheda fisica.

Il processo standard di produzione PCB segue una serie specifica di fasi e spetta ai progettisti PCB conoscerle e comprenderle. Conoscere queste fasi rende molto più facile individuare errori di progettazione PCB che potrebbero portare a guasti nella produzione e che richiederebbero la rottamazione di una scheda. Ogni progettista deve implementare le fasi di progettazione per la produzione (DFM) in modo da poter fabbricare e assemblare un PCB ovunque.

In questo articolo tratteremo le nozioni di base che i progettisti devono conoscere come parte della nostra serie di corsi sulla produzione PCB. Inizieremo brevemente con il processo di fabbricazione PCB impiegato per creare una scheda nuda. Successivamente, esamineremo il processo di assemblaggio PCB, in cui i componenti vengono saldati sul PCB finito prima delle fasi finali di collaudo e ispezione. La progettazione per l'assemblaggio (DFA) si concentra sulle pratiche di progettazione che garantiscono l'affidabilità dell'assemblaggio dei componenti e, proprio come per la produzione di schede nude, i progettisti hanno la responsabilità di familiarizzare con il processo di assemblaggio PCB.

Processo standard di fabbricazione di circuiti stampati

La fabbricazione di circuiti stampati si concentra sulla costruzione, l'incisione, la perforazione e la finitura di schede nude. La tabella seguente mostra le fasi standard della produzione di PCB multistrato. Questo processo inizia con una serie completa di specifiche di progettazione e materiali laminati iniziali e termina con un pannello fabbricato pronto per l'assemblaggio.

Una volta completata l'essiccazione finale della tua scheda, un produttore inizierà un processo di test elettrico basato sui punti di prova da te specificati nel tuo layout PCB. I test elettrici in fase di fabbricazione comportano in genere test di continuità, in cui vengono verificate aperture e cortocircuiti tra i vari nodi indicati nella tua netlist PCB. Tutte le schede che superano questo processo di verifica sono considerate complete e vengono trasferite all'assemblaggio.

Molti difetti possono presentarsi durante il processo di fabbricazione PCB. I più comuni si verificheranno durante le fasi di incisione, perforazione e placcatura. Alcuni di questi difetti di fabbricazione e le possibili soluzioni sono elencati nella tabella sottostante.

Una volta che la progettazione ha superato la fase di produzione ed è stata testata dal punto di vista elettrico, la scheda può essere sottoposta a una nuova serie di test per garantirne la qualità. In genere si tratta di test ambientali o meccanici, mirati a garantire che il processo di fabbricazione della scheda nuda non danneggi i materiali o le caratteristiche incise del PCB.

• Scopri di più sui metodi utilizzati per testare gli assemblaggi PCB
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Processo standard di assemblaggio di circuiti stampati

L'assemblaggio PCB prevede il posizionamento dei componenti con un macchinario automatizzato (una macchina pick-and-place) e la successiva saldatura tramite un processo anch'esso automatizzato. Le principali tecniche di saldatura automatizzate nel processo di assemblaggio PCB sono:

• Saldatura a onda, utilizzata con componenti a foro passante
• Saldatura a riflusso, utilizzata con componenti SMD
• Saldatura selettiva, una versione automatizzata della saldatura manuale

La saldatura manuale non viene utilizzata nelle strutture di assemblaggio PCB ad alto volume a meno che non sia assolutamente necessaria. Ciò si spiega con l'estrema lentezza di questo metodo e la scarsa riproducibilità dovuta ai diversi livelli di abilità degli operai.

Al termine del processo di saldatura, il PCB verrà ispezionato utilizzando apparecchiature automatizzate e ripulito da eventuali residui (in particolare residui di flussante) prima di essere imballato e spedito. I PCBA completati possono anche essere sottoposti a un processo di ispezione e collaudo al fine di identificare eventuali PCB che potrebbero subire guasti prematuri. Questi test di durata accelerata comportano l'esposizione di un PCBA a calore, pressione, stress meccanico ed elettrico estremi per determinare i limiti operativi del dispositivo. Una volta determinati questi limiti, i parametri di elaborazione o la progettazione possono essere modificati per garantire l'affidabilità a lungo termine della progettazione e del prodotto finale.

Il modo più semplice per garantire che la progettazione sia conforme ai requisiti DFM/DFA standard è sfruttare le regole di progettazione PCB. Il motore DRC nel tuo software di progettazione può essere personalizzato in base a determinate serie di regole, per garantire che il layout non soffra dei comuni difetti di produzione PCB. Assicurati di definire i requisiti DFM/DFA nelle regole di progettazione prima di iniziare il tuo layout PCB.

Se vuoi adottare un approccio alla progettazione del tuo PCB incentrato sul DFM, il primo passo nella creazione del tuo stack-up PCB sarà la selezione dei materiali. Ciò può influire sul DFM in alcuni prodotti specializzati, come i progetti ad alta frequenza e i PCB ad alta tensione. Assicurati di comprendere appieno le proprietà dei materiali utilizzati per i PCB e il modo in cui influenzano la produzione.

• Vai alla Parte 2: DFM nella selezione del materiale PCB

Processo di produzione PCB con Altium Designer

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