I 10 principali problemi di DFM che influenzano ogni progetto

Scopri come prevenire i primi 10 problemi di Progettazione per la Fabbricabilità (DFM) nel tuo prossimo progetto di design PCB con queste strategie.

Come progettista di PCB, gestisci una varietà di requisiti e aspettative diverse. Ci sono aspetti elettrici, funzionali e meccanici da considerare. Inoltre, il PCB deve essere prodotto in modo tempestivo, con la migliore qualità possibile, al costo più basso possibile. E attraverso tutti questi requisiti, devi anche considerare il DFM (Design for Manufacturing). È una grande parte del processo di progettazione del prodotto PCB, e uno che può frequentemente causare problemi se non eseguito correttamente. Vediamo insieme dieci dei problemi DFM più comuni che puoi incontrare nel tuo design PCB, e alcune alternative di design che possono aiutarti a evitare questi problemi.

GEOMETRIA DELLE IMPRONTE BASATA SU IPC

Le pastiglie di contatto per i componenti di una scheda a circuito stampato sono un elemento critico per determinare se un componente può essere saldato in modo affidabile. Con un design dell'impronta basato su IPC, puoi assicurarti che i componenti del PCB possano essere saldati successivamente nel processo di produzione, senza errori.

Personalizzazione Dettagliata All'interno del Wizard dell'Impronta IPC

COLLEGAMENTO UNIFORME DELLE PASTIGLIE DEI COMPONENTI

Per i componenti SMD con dimensioni 0402, 0201 o inferiori, è importante che i pad abbiano una connessione uniforme. Questo li aiuterà a evitare il tombstoning, ovvero i componenti che si sollevano parzialmente o completamente dalla scheda durante il riflusso. È anche importante mantenere connessioni uniformi con i pad BGA per assicurare risultati di saldatura affidabili. La procedura di test per garantire ciò è complicata e costosa, spesso coinvolge l'uso di raggi X.

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I pad per componenti SMD dovrebbero avere pad con connessione uniforme al dispositivo per prevenire il tombstoning durante la saldatura

VIAS NEI PAD SMD

È un pezzo di saggezza condiviso nella progettazione delle PCB che si dovrebbe evitare a tutti i costi il via-in-pad. Durante la saldatura, il foro del via può portare a un giunto di saldatura debole, che può alla fine danneggiare il circuito. Tuttavia, il via in pad ha il suo posto nella progettazione delle PCB e può essere particolarmente utile per questioni come la gestione del calore.

L'uso del Via-in-pad dovrebbe essere evitato; i Vias dovrebbero essere separati dai pad

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DISTRIBUZIONE UNIFORME DEL RAME SUI STRATI DI RAME

Il processo di creazione di un'immagine in rame su un singolo strato di scheda dipende da molti fattori. Se il rame viene rimosso da un'area, può essere difficile mantenere in piedi una singola traccia. Per questo motivo, si raccomanda di mantenere la distribuzione del rame il più uniforme possibile.

La Distribuzione Uniforme del Rame Crea la PCB Più Affidabile

SCelta dei componenti e posizionamento

Molti progettisti cercano di utilizzare i componenti con tecnologia attraverso foro (THT) il meno possibile, spesso mantenendoli solo su un lato della scheda. Tuttavia, l'uso dei THT può essere inevitabile a volte. A seconda della combinazione di componenti THT sullo strato superiore e componenti SMD sullo strato inferiore, tutti i componenti devono generalmente essere posizionati il più vicino possibile tra loro. In alcune situazioni, questo scenario esclude l'opzione di utilizzare la saldatura ad onda su un solo lato. Piuttosto, devono essere utilizzati processi di saldatura più costosi, come la saldatura selettiva

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Quando si utilizzano componenti Through Hole, posizionarli su un lato e gli SMD sul lato opposto

OFFSET DI STRATO O VIA

La creazione dei dati di output per PCB è l'ultimo processo senza tolleranze nella catena di produzione. La fabbricazione dei PCB ha delle tolleranze, che influenzano l'immagine dello strato di rame così come la perforazione delle vie. I fabbricanti di circuiti stampati possono quindi trapanare i PCB in gruppi di tre o quattro, piuttosto che sequenzialmente uno per uno.

Il Mantenimento dell'Offset tra Strati e Vie è Critico per Consentire la Trapanazione Simultanea di Gruppi di PCB

Se immaginiamo visivamente questo offset tra strati e vie, con la trapanazione che avviene in un pacchetto di tre o quattro PCB, vediamo che elementi come l'anello anulare minimo e le lacrime sono strumenti importanti per aiutare il progettista di PCB ad aumentare la resa di fabbricazione. Questo, a sua volta, aiuterà a ridurre il costo complessivo di fabbricazione.

Navigare nella Gerarchia

Utilizzare almeno gli Anelli Anulari Minimi e Impiegare le Lacrime sono Strumenti per Massimizzare la Resa di Fabbricazione

PADS DI VIA NON CONNESSI

Rimuovendo i pad dei via non connessi e inutilizzati degli strati interni o i pad dei componenti THT, i fabbricanti di PCB riescono a preservare i loro strumenti di foratura excellon e a farli durare più a lungo. Tuttavia, ai progettisti di PCB questa pratica non piace. Da un punto di vista elettrico, questa pratica potrebbe non avere alcun impatto sul prodotto finale, ma c'è la possibilità che rimuovere i pad possa indebolire la struttura fisica. Se un progettista non desidera che i pad vengano rimossi, si raccomanda di farne nota nelle specifiche di progettazione.

Le annotazioni al fabbricante riguardo i pad inutilizzati eliminano le supposizioni durante la produzione

MASCHERA DI SALDATURA

Molti progettisti di PCB utilizzano un valore pratico di circa 50µm per definire la circonferenza dei pad, e una distanza minima di 50µm per la copertura residua fino alla traccia successiva. Tuttavia, se si desidera avere un ponte di maschera di saldatura tra due pad, questo dovrebbe essere largo almeno 75µm. Questi fattori dovrebbero essere presi in considerazione durante la preparazione dei componenti in una libreria, così come quando i componenti sono posizionati sul PCB. Altrimenti, può risultare in distanze minime troppo piccole e la maschera potrebbe non riempirsi correttamente tra i pad.

La distanza minima tra i pad dovrebbe essere di 75µm per garantire abbastanza spazio affinché la maschera si riempia completamente

PROGETTAZIONE DEL PIANO E PULIZIA DEI LAYER PRIMA DI CREARE I DATI DI OUTPUT

Posizionare le vie può portare al taglio di alcune aree. Tuttavia, questo può essere evitato apportando piccole modifiche al posizionamento della via come mostrato di seguito.

Se non si vuole che il rame venga rimosso, posizionare le vie abbastanza vicine

Si noti anche che l'angolo acuto delle tracce può essere problematico per la fabbricazione del PCB. Se possibile, il progettista del PCB dovrebbe risolvere questo problema alla fine della progettazione.

Se non si vuole che il rame venga rimosso, posizionare le vie abbastanza vicine

COLLEGAMENTO DIRETTO SMD

Collegare direttamente due pad SMD in o sotto il componente SMD potrebbe essere un accettabile scorciatoia elettrica per il momento, ma può causare problemi durante i test successivi. Ad esempio, durante l'AOI (Automated Optical Inspection), la telecamera potrebbe non essere in grado di rilevare un cortocircuito perché la saldatura di un collegamento corretto al pad SMD interferisce con il processo di ispezione visiva. Piccole modifiche nella progettazione del PCB possono però chiarire la situazione e semplificare le cose per tutti i coinvolti.

Collegare i pad SMD esternamente per facilitare l'AOI; i collegamenti ai pad o sotto il componente SMD rendono difficile l'ispezione

CONCLUSIONE

Progettare l'elettronica di oggi non è un compito facile e richiede di considerare aspetti elettrici, meccanici e funzionali in tutto il processo di progettazione e produzione. Il Design for Manufacturing presenta un ulteriore insieme di sfide per riuscire a produrre una scheda correttamente al primo tentativo. Seguendo le dieci linee guida delineate in questo documento, sarai ben attrezzato per definire un corretto posizionamento dei componenti, impilamenti dei layer, vincoli per la maschera di saldatura e altro ancora, in linea con le linee guida richieste dal tuo produttore.