I 6 principali problemi DFM nei PCB che influenzano ogni progetto

Come progettista di PCB, devi gestire una varietà di requisiti e aspettative differenti. Ci sono aspetti elettrici, funzionali e meccanici da considerare. Inoltre, il layout del PCB deve essere prodotto in modo tempestivo, con la migliore qualità possibile, al costo più basso possibile. E attraverso tutti questi requisiti, devi anche tenere in conto il DFM (Design for Manufacturability). È una grande parte del processo di progettazione del PCB e uno che può frequentemente causare problemi se non eseguito correttamente. Vediamo i 3 problemi di DFM nei progetti di PCB.

Connessioni irregolari dei pad SMD

I componenti SMD di piccole dimensioni, come 0402, 0201, ecc., devono avere una connessione uniforme per aiutare a prevenire il fenomeno del tombstoning durante la saldatura reflow. Lo stesso vale per i pad BGA al fine di garantire una saldatura affidabile. Si tratta semplicemente di posizionare la dimensione corretta del pad sul footprint del componente. I componenti comuni hanno dimensioni di pad definite (ad es., pad sui circuiti integrati secondo gli standard IPC-7351) che dovrebbero essere posizionati nei vostri footprint

Il vostro produttore non guarderà sempre i vostri file di progetto per ispezionare questo. Invece, probabilmente guarderanno i vostri file Gerber e la netlist, e potrebbero confrontare i footprint con le dimensioni dei componenti nella vostra distinta dei materiali. A seconda del livello di servizi di ingegneria non ricorrenti che richiedete, il vostro produttore potrebbe non notare questo particolare suggerimento fino a quando non è troppo tardi. Dopo la fabbricazione, la procedura di test per assicurare una connessione uniforme al pad prevede l'ispezione a raggi X. Prima di inviare il vostro progetto per la fabbricazione, dovreste controllare tutti i footprint che progettate per assicurarvi che siano corretti per la dimensione dei terminali del componente

Apertura Errata della Maschera di Saldatura sui Pad SMD

Apertura della maschera di saldatura (chiamata anche espansione della maschera di saldatura o apertura della maschera di saldatura) è un modo per mantenere la saldatura intrappolata sul pad target durante la saldatura manuale o a onda. Durante la saldatura, si forma una sfera di saldatura sul pad target, ma una sfera di saldatura grande può collassare e fluire intorno al pad ad alte temperature. Posizionare una piccola apertura della maschera di saldatura intorno al pad terrà la sfera di saldatura in posizione durante la saldatura, anche se la sfera di saldatura depositata è leggermente grande. Una tecnica simile viene utilizzata nel fanout a forma di osso di cane per un BGA, dove una piccola quantità di maschera di saldatura blocca il pad dal via (chiamato un argine di saldatura).

Questo problema viene risolto quando si creano gli impronte per i componenti, che avranno un'apertura della maschera di saldatura definita intorno al pad. Generalmente, un'apertura della maschera di saldatura si estenderà per circa 4 o 5 mils oltre il bordo del pad. Se l'apertura della maschera di saldatura è troppo grande, non impedirà il flusso e il ponticellamento della sfera di saldatura durante la saldatura a onda.

Vie Aperte nei Pad SMD

È un consiglio ampiamente condiviso nel design dei circuiti stampati che si dovrebbe evitare il via-in-pad a tutti i costi. Se un via passante è posizionato in un pad troppo vicino alla regione di saldatura, il foro potrebbe permettere alla saldatura di risucchiare verso il retro del circuito stampato. Se il via si collega direttamente a un grande piano in uno strato interno, il calore si dissiperà nel piano. Questo potrebbe creare un giunto freddo o causare il tombstoning durante la saldatura ad onda.

Il via-in-pad ha comunque un ruolo nel design dei PCB, particolarmente nei design HDI con BGA a passo molto fine. In altre situazioni, dove si desidera un percorso minimizzato verso la terra, usare una traccia corta con maschera di saldatura o via placcati. Per prevenire una dissipazione eccessiva di calore in uno strato piano durante la saldatura, posizionare un via di alleggerimento termico sul collegamento al piano.

Finora, abbiamo discusso di 3 problemi comuni di pad e via nel DFM. Leggi di più su questi problemi di DFM in questi articoli:

• Evita Problemi Comuni di Pad e Via nel Tuo Controllo DFM dell'Ultimo Minuto
• Difetti Comuni del Processo SMT da Evitare Durante la Saldatura

Trappole Acide

Il processo di creazione di un'immagine in rame su un singolo strato di circuito stampato dipende da molti fattori. Il rame viene rimosso da un materiale laminato utilizzando una soluzione alcalina incisiva, che reagisce fondamentalmente con il rame e lo dissolve lentamente. Le caratteristiche in rame del tuo PCB con angoli stretti possono permettere a un incisore viscoso di rimanere intrappolato, noto come trappola acida, che incide eccessivamente il rame vicino. Questo porta a una eccessiva ruvidità del rame nella posizione della trappola acida.

Si noti che il problema delle trappole acide è stato in parte risolto attraverso l'uso di soluzioni incisive a bassa viscosità. Se prevedi di tracciare ad angoli di 90 gradi o altri angoli ottusi, assicurati di controllare quale tipo di incisore utilizza il produttore e se causa trappole acide.

Distanze di sicurezza

Mantenere distanze di sicurezza appropriate è un aspetto fondamentale della progettazione dei PCB, ma i tuoi strumenti di routing ti permetteranno di definire quasi qualsiasi distanza di sicurezza se non imposti le corrette regole di progettazione. Le tracce devono essere mantenute distanziate dai pad, da altre tracce e dal rame versato per permettere un'incisione completa e per lasciare spazio alle tolleranze di fabbricazione.

L'altro motivo per mantenere distanze di sicurezza appropriate sorge nella progettazione ad alta tensione. Sotto il Secondo gli standard IPC 2221, la distanza minima tra una traccia e qualsiasi altro conduttore dipende dalla differenza di potenziale media tra questi elementi conduttivi. L'obiettivo qui è prevenire scariche elettrostatiche involontarie, la filamentazione anodica conduttiva per conduttori molto vicini e la corrosione elettrochimica.

Violazioni comuni degli standard di affidabilità

C'è una lunga lista di standard IPC che sono intesi a garantire l'affidabilità. Questi standard coprono tutto, dalle dimensioni degli anelli annulari delle vie agli aspetti ratio, e tutto ciò che si trova in mezzo. Alcuni requisiti di affidabilità comuni delineati negli standard IPC riguardano:

• Lacrimazioni su pad e vie
• Dimensioni degli anelli annulari
• Dimensioni delle vie/microvie e aspetti ratio
• Modelli di contatto
• Larghezza delle tracce vs. corrente e aumento di temperatura

I produttori possono esaminare i vostri Gerber o file di progetto, così come i vostri requisiti di test, per determinare quali standard potreste aver violato involontariamente. Ricordate che gli standard IPC sono volontari (eccetto in industrie altamente regolamentate), ma dovreste comunque progettare secondo questi standard poiché si sono dimostrati come base per l'affidabilità delle PCB.

Individuare problemi di DFM con software di progettazione PCB basato su regole

I problemi di DFM descritti sopra rappresentano una piccola lista dei potenziali inconvenienti che possono sorgere nel layout del vostro PCB. Gestendo i requisiti del vostro produttore come regole di progettazione PCB, potete assicurarvi che la vostra scheda sia realizzata correttamente al primo tentativo e sia affidabile. L'ambiente di progettazione basato su regole in Altium Designer è stato creato per aiutarvi a rispettare importanti regole di progettazione elettrica e comuni requisiti DFM.

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