Trzy powszechne błędy projektowania PCB, które możesz zauważyć w swoich plikach Gerbera

Wykrywanie niektórych typowych błędów projektowania PCB pomoże szybciej wprowadzić twoją płytę do produkcji

Przyznam, że nie byłem doskonałym studentem, dopóki nie zacząłem studiów magisterskich. Wtedy zacząłem wkładać więcej energii w moje zadania domowe niż w większość innych obszarów mojego życia. Owszem, moje życie towarzyskie stało się nieistniejące, ale wkrótce stałem się wzorowym studentem i nigdy nie oglądałem się za siebie.

Tak jak musisz odrabiać pracę domową będąc w szkole, tak powinieneś zrobić swoją pracę domową przed wysłaniem nowego projektu do producenta. Istnieją pewne typowe błędy, które mogą pojawić się w każdym nowym projekcie, ale możesz uniknąć tych problemów, dokładnie sprawdzając układ i pliki Gerber przed wysłaniem projektu do produkcji. Sprawdzenie tych punktów pomoże uniknąć odpowiedzi od producenta o braku oferty i pomoże zwiększyć wydajność po montażu.

Typowe błędy projektowania PCB przed fabrykacją

Producenci, którzy są warci swojej faktury, poświęcą czas na sprawdzenie kilku kluczowych punktów przed rozpoczęciem produkcji i montażu:

• Dostępność komponentów, koszt i przestarzałość

• Zgodność między schematem, układem, plikami Gerber, listami materiałów i plikami Excellon

• Zgodność z procesem produkcyjnym

Pierwszy punkt wymaga przyjrzenia się łańcuchowi dostaw, aby upewnić się, że komponenty mogą być pozyskane w ramach budżetu. Sprawdzanie, czy nie ma ryzyka przestarzałości, również zapewnia, że produkt będzie miał jak najdłuższy okres przydatności. Wykonanie tej pracy domowej samodzielnie, i to przed stworzeniem schematu oraz układu, zmniejsza ryzyko konieczności przeprojektowania i skraca całkowity czas produkcji.

Drugi punkt dotyczy bezpośredniego porównania dokumentów projektowych. Chcesz upewnić się, że każdy otwór montażowy pojawia się w twoich plikach Gerber oraz w plikach wiertarskich. Powinieneś również sprawdzić, czy każdy komponent ze schematu/układu pojawia się w specyfikacji materiałowej. Niektóre programy CAD utworzą indywidualne pliki dla każdej warstwy płytki, a zadaniem projektanta jest upewnienie się, że każdy plik wymagany do wyprodukowania płytki jest przygotowany i dokładny.

Trzeci punkt jest ściśle związany z drugim. Producenci zazwyczaj dokładnie sprawdzają twoje pliki Gerbera i Excellon, aby upewnić się, że twój projekt może być wyprodukowany w pełnej skali przy użyciu ich procesów. Elementy mogą wyglądać doskonale w twoim układzie i plikach Gerbera, ale mogą nie wyglądać tak, jak sobie wyobrażałeś (jeśli w ogóle) w gotowym produkcie. Jako projektant, powinieneś skonsultować się z producentem lub przedstawicielem producenta na temat ich możliwości i wymagań.

Oto kilka typowych błędów w projektowaniu PCB, które możesz zauważyć, jeśli dokładnie przeanalizujesz swoje pliki Gerbera i układ.

Nakładające się lub źle umieszczone otwory wiertnicze

Nakładanie dwóch otworów wiertniczych w celu utworzenia szczeliny to przepis na katastrofę. Istnieje niezwykle wysokie ryzyko, że wiertło złamie się podczas wiercenia. Zamiast tego możesz użyć kodów w tabelach wiertniczych Excellon, które zdefiniują tę konkretną cechę jako szczelinę. Podobnie, źle umieszczone miejsca wiercenia dla przelotek mogą trafić w ścieżkę lub pad na powierzchni lub wewnętrznej warstwie, co zniszczy miedzianą cechę.

Oba błędy można zlokalizować, włączając wszystkie warstwy w układzie PCB podczas kontroli DFM. W przypadku stosunkowo prostych projektów, producent może po prostu przesunąć via za Ciebie, ponieważ jest to mało prawdopodobne, aby wpłynęło to na funkcjonalność. W bardziej skomplikowanych projektach, producent będzie (lub powinien być) niechętny do przesuwania jakichkolwiek otworów wiertniczych czy przelotek, ponieważ może być wymaganych wiele bardziej skomplikowanych zmian. Twój projekt może zostać odesłany do Ciebie po zmiany, zanim Twoja płyta zostanie wysłana do produkcji.

Czy wiesz, jak określić ścieżkę prądu zwrotnego w tym układzie PCB?

Odległości maski lutowniczej wokół padów

Błędy maski lutowniczej są zaskakująco częste. W niektórych przypadkach producent może naprawić te błędy podczas przeglądu projektu. W niektórych przypadkach, szczególnie przy projektach HDI, producent odesła Twój projekt do modyfikacji. Pozwoli to zobaczyć, gdzie Twoja maska lutownicza przypadkowo pokryła pady, otwory lub przelotki. Odwrotnie, odległości maski lutowniczej wokół padów mogą być zbyt duże, powodując, że pobliskie ścieżki miedziane na warstwie powierzchniowej prześwitują przez maskę lutowniczą.

Ścieżki są wykańczane powierzchniowo (np. za pomocą ENIG) przed nałożeniem maski lutowniczej, więc problem z wystawionymi ścieżkami nie dotyczy potencjalnej korozji. Raczej, niebezpieczeństwo z wystawionymi ścieżkami wokół padów SMT dotyczy montażu, szczególnie lutowania reflow. Istnieje ryzyko zwarcia między padem a pobliską wystawioną ścieżką, lub między dwoma sąsiadującymi wystawionymi ścieżkami, gdy odstęp maski lutowniczej jest zbyt duży.

Naprawienie błędów maski lutowniczej to po prostu kwestia włączenia wszystkich warstw podczas przeglądu projektu. Coś tak prostego jak przybliżenie Gerberów i dokładne sprawdzenie otworów maski lutowniczej przed wysłaniem projektu do producenta może zapobiec długiemu opóźnieniu. Doświadczony producent może zauważyć to natychmiast, ale początkujący zagraniczni producenci mogą rozpocząć produkcję płyt bez zastanowienia nad maską lutowniczą.

Uważaj na odstępy maski lutowniczej

Super-wysokie stosunki wymiarów ślepych i zakopanych przelotek

Ślepe i zakopane przelotki są niezwykle przydatne do prowadzenia ścieżek między wielowarstwowymi płytkami o dużej liczbie warstw. W płytach HDI ślepe przelotki po jednej stronie stosu warstw są użyteczne, ponieważ eliminują potrzebę stosowania przelotek na wylot, które obejmują cały stos warstw. Nie chodzi o to, aby umniejszać ślepym przelotkom; przesłanie tutaj to używanie ich z rozwagą i zwracanie uwagi na stosunek wysokości do średnicy przelotek.

Tradycyjna mądrość dotycząca ślepych/zakopanych przelotek mówi, że powinny one obejmować tylko pojedynczą warstwę. Jeśli potrzebujesz obejmować wiele warstw, wtedy będziesz musiał użyć stosowanych ślepych/zakopanych przelotek. Jednakże, niektóre narzędzia CAD pozwalają na zdefiniowanie ślepej przelotki obejmującej dowolną liczbę warstw, a nawet przez rdzeń twojej płytki. Innymi słowy, niektóre narzędzia CAD nie ograniczają stosunku wysokości do średnicy twoich ślepych/zakopanych przelotek.

Wysoki stosunek wymiarów przelotek może spowodować, że Twoja konstrukcja zostanie odrzucona bez rozpatrzenia, szczególnie podczas prób prowadzenia ścieżek przez rdzeń podłoża. Jeśli musisz prowadzić połączenia między wieloma warstwami na płytce o dużej liczbie warstw, lepiej jest użyć układanych przelotek ślepych/zakopanych z dwóch powodów. Po pierwsze, przelotki ślepe/zakopane muszą być pokrywane, tak jak każda inna przelotka. Przelotka o większym stosunku wymiarów może być trudniejsza do pokrycia na całej jej długości, co prowadzi do cieńszej warstwy miedzi głębiej w otworze przelotki. Przelotka o większym średnicy ogólnie może być pokryta głębiej w otworze. W pewnym momencie średnica przelotki staje się tak mała, że koszty zaczynają rosnąć, ponieważ wymagany rozmiar wiertła do umieszczenia przelotki staje się na tyle mały, że łatwo się łamie podczas produkcji, dlatego używa się wiercenia laserowego.

Zwróć uwagę na stosunek wymiarów Twoich przelotek

Najwyższy stosunek wymiarów ślepej przelotki, jakiej powinieneś użyć na swojej płytce, zależy od średnicy otworu przelotki. Dla przelotek o większej średnicy (~10 milów), niektórzy producenci umieszczają ślepe przelotki obejmujące wiele warstw tylko wtedy, gdy stosunek wymiarów nie przekracza 2 lub 3. Ślepe/maskowane przelotki o mniejszej średnicy z podobnym stosunkiem wymiarów muszą być ograniczone do obejmowania mniejszej liczby warstw. W pewnym momencie (o ile nie znajdujesz się w reżimie mikroprzelotek) lepiej jest po prostu użyć przelotek przez wszystkie warstwy z bardziej kreatywnym trasowaniem.

Zaawansowane narzędzia do projektowania i analizy PCB w Altium Designer mogą pomóc Ci analizować wszystkie aspekty Twoich schematów i układu. Będziesz miał również kompletny zestaw narzędzi do przygotowania materiałów dla producenta. Te narzędzia są zbudowane na bazie silnika projektowania opartego na regułach, co pozwala na przeprowadzanie ważnych kroków weryfikacyjnych w trakcie procesu projektowania.

Teraz możesz pobrać bezpłatną wersję próbną Altium Designer i dowiedzieć się więcej o najlepszych w branży narzędziach do układania, symulacji i planowania produkcji. Porozmawiaj z ekspertem Altium już dziś, aby dowiedzieć się więcej.