Ebook sobre Fabricação de PCB

As placas de circuito impresso têm um enorme papel em nossas vidas. Elas estão presentes em tudo, desde nossas TVs e computadores até nossas máquinas de lavar e relógios. Como designer de PCB, você entende o sangue, suor e lágrimas que tornam cada placa e os dispositivos que elas servem uma realidade. É raro que qualquer projeto de PCB transcorra suavemente do início ao fim. No entanto, existem várias etapas que você pode seguir para aumentar a eficiência e reduzir o número de contratempos no processo. É de extrema importância que você permaneça vigilante e dedicado a cada etapa do projeto para garantir que seu design seja concluído a tempo, dentro do orçamento e exatamente como você esperava.

Junte-se a nós enquanto discutimos tópicos e dicas relacionados ao processo de fabricação de PCBs, incluindo: 

• Como prevenir erros de colocação de silkscreen na fabricação de PCB
• Os marcadores fiduciais ainda são necessários em PCBs com as capacidades de fabricação modernas?
• Diretrizes de Design de PCB para Fabricação: Como Evitar Erros Críticos de Design
• Diretrizes de Design CAD de PCB para Fabricação: Como o Roteamento de Trilhas Pode Afetar as Juntas de Solda
• Dicas de Design e Fabricação de PCB para Prevenir Circuitos Abertos Durante a Fabricação de PCB
• Como a Colocação de Componentes Pode Afetar Seu Orçamento de Fabricação

COMO EVITAR ERROS DE COLOCAÇÃO DE SERIGRAFIA NA FABRICAÇÃO DE PCB

Se você se lembra das Olimpíadas de 1996, então sabe sobre o forte término de Kerri Strug. Ela completou seu segundo e último salto com um tornozelo lesionado, dando à equipe dos EUA a medalha de ouro e provando a importância de perseverar até o fim. E ainda assim, todos nós sabemos como é tentador relaxar e baixar a guarda no final de um projeto, mesmo no design de placas de circuito. Uma das últimas coisas que fazemos antes de liberar um design para fabricação é fazer ajustes nas imagens de serigrafia e nos designadores de referência da placa. No entanto, na maioria das vezes, esta etapa não é feita com o mesmo rigor que o restante do design. Isso pode resultar na rejeição do design pelo fabricante e no seu retorno ao designer para correções. Vamos olhar para alguns dos problemas potenciais com serigrafias de PCB e como os designers podem evitá-los.

Termine forte como um ginasta.

QUAIS SÃO OS PROBLEMAS POTENCIAIS DA SERIGRAFIA DE PCB?

Você provavelmente está se perguntando o que pode dar errado, aqui estão algumas das consequências de não fazer ajustes finais na serigrafia antes de enviar seu design.

Componentes Representados Incorretamente: Se um silkscreen não representar com precisão seus componentes pretendidos, isso pode levar à confusão para os técnicos que estão fazendo a depuração ou modificações. Isso pode incluir uma forma que representa incorretamente o componente associado ou números de pinos e indicadores de polaridade que estão nos pinos errados. Você pode imaginar o tipo de angústia que os técnicos de placa sentirão quando estiverem procurando pelo lado positivo de um capacitor e descobrirem que os indicadores de polaridade estão na verdade invertidos.

Texto do Silkscreen Ilegível: Se o texto do silkscreen for ilegível, levará mais tempo para os técnicos de placa interpretarem os designadores de referência. Isso é frequentemente devido ao uso de um tamanho de fonte muito pequeno para ser legível ou ao uso de um tamanho de largura de linha errado. Larguras de linha muito estreitas não serão impressas com sucesso na placa, enquanto larguras de linha muito grandes irão se expandir e se tornar igualmente ilegíveis.

Designadores de Referência Colocados nos Componentes Errados: Às vezes, os designadores de referência acabam nos componentes errados. Isso pode acontecer se um componente for movido, mas não o designador de referência, ou pode ser um erro por parte do projetista. De qualquer forma, os técnicos de placa tentando testar a placa acabarão sondando componentes que não correspondem ao que veem no esquemático.

Designadores de referência colocados de forma que fiquem cobertos pelos componentes montados: Também vimos muitos exemplos em que os designadores de referência na serigrafia acabam sob as peças montadas. Isso às vezes é inevitável em designs densos, mas devemos fazer o nosso melhor para evitar que isso aconteça. Imagine novamente os técnicos da placa lutando para encontrar o “C143” no seu design quando o designador de referência não está visível.

Tinta de serigrafia cobrindo metal ou indo para os furos: Tinta de serigrafia que acaba cobrindo metal exposto, como pinos de montagem superficial ou furos metalizados, pode realmente levar a placa a ser descartada. Da mesma forma, elementos de serigrafia que colidem com outros elementos de serigrafia ou serigrafia que acaba fora da borda da placa não ajudam ninguém.

TRABALHANDO COM SEU FABRICANTE

O primeiro passo para evitar esse tipo de erro é se familiarizar com as diretrizes de design de serigrafia do seu fabricante de placas de circuito. Eles fornecerão informações sobre os tamanhos de fonte e larguras de linha ótimos e mínimos. Eles também serão capazes de fornecer especificações de folga para serigrafia em relação a outros objetos, incluindo metal exposto e furos metalizados. Estabelecer uma boa comunicação com seu fabricante e entender o que eles precisam antes de submeter um design a eles é a chave essencial para reduzir erros de fabricação.

Vamos lá!

O QUE VOCÊ, COMO DESIGNER, PODE FAZER PARA MINIMIZAR ERROS DE SERIGRAFIA?

Olhe para o seu projeto com um novo olhar, como se você fosse o responsável por modificar e depurar a placa. Se você puder visualizar a saída da serigrafia do seu projeto por meio de um visualizador separado, isso ajudará nesta verificação. Você consegue ver e ler todos os designadores de referência? Você marcou as peças com grande quantidade de pinos para encontrar o pino 1? Você indicou a polaridade correta nas peças apropriadas? Se você não consegue ler e interpretar a serigrafia, então tenha certeza de que seus técnicos também não conseguirão.

Finalmente, use os Controles de Design de Serigrafia (Silkscreen DRC’s) no seu sistema CAD. Certifique-se de verificar a serigrafia sobre metal exposto, serigrafia entrando em furos e as distâncias de serigrafia para outros objetos e elementos de serigrafia. Essas verificações podem poupar você de muitos problemas.

Vamos encarar; projetar uma placa pode ser muito divertido. De fato, o roteamento manual final pode ser muito catártico, especialmente após completar um posicionamento desafiador e roteamento crítico. No entanto, o design precisa ser preparado para os arquivos de saída finais e isso pode ser uma tarefa tediosa e monótona. Não é incomum que os projetistas de PCB deem menos atenção do que deveriam à limpeza da serigrafia e outras tarefas relacionadas à saída, simplesmente porque querem terminar com o design e passar para o próximo projeto. Mas, como um ginasta olímpico, você tem que terminar forte. Quer mais ideias sobre como finalizar seu design com DRCs de serigrafia? Fale com um especialista na Altium.

OS MARCADORES FIDUCIAIS AINDA SÃO NECESSÁRIOS NAS PCBs COM AS CAPACIDADES DE MANUFATURA MODERNAS?

Cerca de 10 anos atrás, eu parei de assistir filmes de terror. Em minha juventude, eu realmente gostava de ser assustado até ficar bobo, mas quando comecei minha carreira em engenharia, me interessei mais pelos gêneros de ação e ficção científica. Isso provavelmente ocorre porque eu estava tendo minha cota de histórias de terror no trabalho, quando erros simples resultavam em pesadelos catastróficos pós-produção.

Quando comecei minha carreira em design eletrônico, componentes through-hole eram extremamente populares e componentes montados em superfície eram uma visão rara. Quando os pacotes (Quad Flat Package) QFP de microcontroladores (MCU) se tornaram populares, não tive escolha a não ser migrar do antigo footprint plastic leaded chip carrier (PLCC). Isso porque o PLCC requer um soquete adicional enquanto o QFP pode ser montado diretamente na PCB. Pelo que eu podia dizer, era apenas uma questão de tempo antes que os fabricantes de chips parassem de produzir MCU em pacotes PLCC em favor de QFP ou pacotes similares.

Quando meus fornecedores de montagem de PCB me enviaram um e-mail dizendo que não conseguiam montar o MCU nas 200 placas de produção que eu havia pedido, meu pesadelo começou. Acostumado com soquetes PLCC, que são componentes through-hole, não me ocorreu fornecer marcadores fiduciais na PCB. Não fazer isso significava que todos os MCUs em pacotes QFP com pitches minúsculos tinham que ser montados manualmente.

Isso resultou em uma maior porcentagem de placas sendo rejeitadas e incontáveis horas gastas corrigindo falhas de soldagem manual imperfeita. Desde então, faço questão de sempre usar marcadores fiduciais em meus projetos, mesmo que meus fornecedores digam que eles atualizaram suas máquinas para trabalhar sem os marcadores.

Você pode acabar com uma completa bagunça se omitir marcadores fiduciais.

O QUE É UM MARCADOR FIDUCIAL E COMO ELE AJUDA NA FABRICAÇÃO

Em design de PCB, um marcador fiducial é uma forma arredondada de cobre que atua como um ponto de referência para máquinas de montagem pick and place. Marcadores fiduciais ajudam as máquinas a reconhecer a orientação da PCB e seus componentes de montagem superficial com pacotes que têm espaçamentos minúsculos como Quad Flat Package (QFP), Ball Grid Arrays (BGAs) ou Quad Flat No-Lead (QFN).

Existem dois tipos de marcadores fiduciais comumente encontrados em designs de PCB: marcadores fiduciais globais e marcadores fiduciais locais. Marcadores fiduciais globais são uma referência de cobre colocada na borda da PCB que permite à máquina determinar a orientação da placa em relação ao eixo X-Y. Máquinas de colocação também usam o marcador fiducial para compensar qualquer inclinação quando a PCB é fixada.

Marcadores fiduciais locais são marcadores de cobre que são colocados fora do canto de um componente de montagem superficial em pacote quádruplo. Eles são usados por máquinas de montagem para localizar precisamente a pegada de um componente e reduzir erros no posicionamento do componente. Isso é especialmente importante quando você tem componentes em pacote quádruplo de passo fino e grandes no seu design.

Sempre verifique com seu fabricante os requisitos para marcadores fiduciais.

OS MARCADORES FIDUCIAIS SÃO NECESSÁRIOS COM A TECNOLOGIA DE MANUFATURA MODERNA?

Eu sempre projetei minhas PCBs com marcadores fiduciais globais e locais. No entanto, quando me deparei com um artigo que explicava a possibilidade de omitir fiduciais locais, fiquei intrigado. Fazia sentido remover marcadores fiduciais em PCBs menores para maximizar o espaço para trilhas de sinal.

Como resultado dos avanços na tecnologia de fabricação, marcadores fiduciais locais podem ser omitidos sob certas condições. Em placas menores, máquinas de montagem modernas podem posicionar componentes SMT usando apenas fiduciais globais. Marcadores fiduciais também podem ser omitidos para componentes que têm um passo maior. Por exemplo, componentes de montagem superficial com passos acima de 1,0mm podem ser colocados com precisão pelas máquinas mais recentes.

Dito isso, é importante discutir a extensão das capacidades das máquinas do seu fabricante antes de remover marcadores fiduciais locais no seu design. Aprendi da maneira difícil que nem todos os fabricantes estão equipados com máquinas que utilizam a tecnologia mais recente. Por outro lado, marcadores fiduciais globais nunca devem ser omitidos dos seus designs. Mesmo que você esteja trabalhando com algumas das capacidades de fabricação mais avançadas.  

MELHORES PRÁTICAS PARA USAR MARCADORES FIDUCIAIS NO DESIGN DE PCB

Se você quer obter o melhor da montagem por máquina, precisa acertar nos seus marcadores fiduciais. Existem algumas diretrizes importantes quando se trata de colocar marcador fiducial no seu design.

1. O marcador fiducial é feito colocando uma camada de cobre não perfurada em forma circular. O marcador fiducial deve estar livre de máscara de solda.
2. O tamanho ótimo de um marcador fiducial deve ser entre 1mm e 3mm. Uma área de folga similar ao diâmetro do marcador deve ser mantida.
3. Para fiduciais globais, 3 marcadores são colocados na borda das placas para a melhor precisão. Em casos onde há espaço insuficiente, pelo menos 1 marcador fiducial global é necessário.
4. O marcador fiducial deve manter uma distância de 0,3 polegadas até a borda da placa, excluindo a área de folga do marcador fiducial.
5. Para fiducial local, coloque pelo menos dois marcadores fiduciais diagonalmente na borda externa do componente montado na superfície.

Usando software profissional de design de PCB, um marcador fiducial pode ser colocado inserindo um pad, alterando o tamanho do pad para zero e definindo os valores corretos para o diâmetro.  Precisa de mais dicas para colocar marcadores fiduciais no seu design? Contate um especialista na Altium.

DIRETRIZES DE DESIGN DE PCB PARA FABRICAÇÃO: COMO EVITAR ERROS CRÍTICOS DE DESIGN

Eu juro que estaria na jornada para ser o próximo MasterChef se não tivesse completado meu curso de engenharia. Não porque eu seja incrivelmente bom na cozinha, mas porque eu não desisti após uma tentativa horrível de cozinhar macarrão de arroz frito. Falhar em deixar esses longos fios de macarrão de molho resultou em uma massa com uma textura de fio duro que estava além de ser salva. Isso foi um bom exemplo do que pode acontecer com um prato quando você não segue as instruções cuidadosamente.

Assim como na culinária, erros são inevitáveis no design de eletrônicos, mesmo para os designers mais meticulosos. Mas alguns erros são críticos o suficiente para que você tenha que descartar toda a placa de circuito impresso (PCB) e começar de novo. Quando você está pacientemente esperando por um protótipo de PCB para testar seus circuitos, isso pode significar atrasos custosos no ciclo de desenvolvimento do produto.

ERROS CRÍTICOS DE DESIGN NA FABRICAÇÃO DE PCB

Todos nós odiamos cometer erros. Mas, na realidade, são necessárias duas ou três tentativas para obter o design perfeito. Enquanto corrigimos erros nos primeiros designs simplesmente cortando trilhas ou usando fios jumpers, o impacto no processo de desenvolvimento é mínimo. O mesmo não pode ser dito sobre alguns dos seguintes erros que quase sempre arruínam suas PCBs.

1. Usar a Impressão Errada

Embora a maioria dos componentes passivos esteja disponível tanto em formatos through-hole quanto surface-mounted, os circuitos integrados (ICs), especialmente os ICs de função especial, são produzidos em apenas alguns tipos de encapsulamento. Confundir um Circuito Integrado de Pequeno Contorno (SOIC) com um Pacote de Pequeno Contorno Encolhido (SSOP) pode resultar na tentativa de encaixar um IC menor em uma impressão maior, ou vice-versa.

Lembre-se de verificar o tipo de encapsulamento dos seus componentes, examinando cuidadosamente suas folhas de dados. Não faça suposições e garanta que tanto as dimensões do CI quanto o tamanho do seu passo estejam corretos. Aprendi minha lição quando usei por engano a versão ‘estreita’ de um SOIC, já que a versão ‘larga’ tinha o mesmo tamanho de passo.

Use os componentes de CI corretos para evitar erros de projeto que afetarão a pegada do design.

2. Desalinhamento do Barramento de Endereços

Durante meus primeiros anos como designer, as exigências de memória de alta densidade significavam usar memória Flash paralela ou Memória de Acesso Aleatório Estático (SRAM). Eu tinha que lidar com até 23 bits de endereço e 8 bits de sinais de dados. Um erro ao combinar os pinos de endereço do microcontrolador com os componentes de memória poderia resultar em um protótipo inutilizável ou gastar alguns dias cortando e reconfigurando os sinais com fios de jumper. Para evitar isso, eu tinha que entender completamente o barramento de endereços do microprocessador e como cada chip de memória deveria ser conectado.

3. Mau Design do Plano de Terra

O efeito de um design adequado de plano de terra pode não ser óbvio em circuitos digitais simples. Mas você pode acabar com um lote de PCBs populados, porém inaceitáveis, se ignorar as melhores práticas para o plano de terra em designs de circuitos analógicos ou mistos. Isso pode causar interferência e diafonia, tornando necessário produzir rapidamente um design melhor.

Enquanto tive a sorte de ter recuperado PCBs com conexões de terra ruins, agora garanto que futuros designs adiram a designs de plano de terra adequados. Lembre-se de separar os terras analógicos e digitais por um único ponto quando for apropriado e considere o caminho do fluxo de corrente.

4. Furos de Montagem Incorretos

Os furos de montagem podem ser úteis para reduzir a interferência eletromagnética (EMI). No entanto, se as coordenadas dos seus furos de montagem estiverem erradas, então sua placa bem funcionante não será fixada à sua caixa. Certifique-se de que suas coordenadas estejam exatas, caso contrário, pode não haver um caminho claro para fixar seu parafuso.

Para designs onde a PCB é montada em uma caixa, é vital começar o layout da PCB com os furos de montagem colocados na coordenada certa antes de popular outros componentes.

Perfurar não ajudará quando você errar a posição do furo logo de início.

5. Densidade de Corrente Excessiva em Cobre Fino

O que pode dar errado quando você cobriu todas as suas bases realizando cálculos de orçamento de energia em nível de subcircuito? Um erro comum é falhar em considerar a corrente total passando pela via principal do sinal de tensão. Outro erro comum é não fornecer largura de cobre adequada. Esses erros podem resultar em superaquecimento ou, em certos casos, fazer com que o cobre condutor se rompa totalmente. A análise correta do orçamento de energia deve dar uma indicação clara da largura de via necessária. Se você está trabalhando com software profissional de design de PCB, como Altium Designer, você pode aproveitar as ferramentas de análise de queda de DC para verificar seu cálculo.

DIRETRIZES DE DESIGN DE CAD PARA PCB PARA FABRICAÇÃO: COMO O ROTEAMENTO DE TRILHAS PODE AFETAR AS JUNTAS DE SOLDAGEM

Crédito editorial: Aija Lehtonen / Shutterstock.com

Há algumas semanas, eu assisti a um concerto que foi uma homenagem ao líder de big band Stan Kenton. Eu amo jazz de big band por muitas razões, uma delas é a configuração de músicos e instrumentos na banda. Geralmente, há cerca de 15 a 20 músicos em diferentes instrumentos, e cada um toca uma parte diferente. Se apenas uma pessoa cometer um erro, pode arruinar o equilíbrio da música que foi tão cuidadosamente arranjada pelo compositor.

A importância de cada membro da banda tocar harmoniosamente juntos me lembrou da importância de uma placa de circuito impresso fabricada corretamente. Se apenas uma parte não for soldada corretamente, a placa de circuito acabada pode ter falhas intermitentes, ou talvez não funcione de todo. Assim como um saxofone tocando uma nota desafinada pode arruinar toda a música, uma má solda pode arruinar toda a placa. Felizmente, as regras de design para fabricação (DFM) podem ajudá-lo a evitar atingir pontos de solda ruins em sua placa de circuito.

Uma área em que as regras de DFM podem ajudar sua placa pode ser uma surpresa. A maneira como você traça as trilhas em seu PCB pode ter um efeito direto em problemas de solda, e as regras de DFM oferecem alguma orientação nesse aspecto. Vamos agora dar uma olhada em como o roteamento de trilhas pode causar problemas como juntas de solda fria ou tombstoning, para que você saiba o que evitar no futuro.

TRILHAS COM ÂNGULOS AGUDOS

O primeiro problema que vamos examinar são trilhas com ângulos agudos. Embora essa situação não leve especificamente a um problema de solda, é um problema de roteamento notado nas diretrizes de DFM para PCBs.

Ângulos agudos em trilhas são trilhas que têm cantos maiores que 90 graus. Isso faz com que a trilha volte para si mesma. A cunha que é criada pelo ângulo agudo da trilha pode prender produtos químicos ácidos durante o processo de fabricação. Esses produtos químicos presos nem sempre são limpos como deveriam durante a fase de limpeza da fabricação e continuarão a corroer a trilha. Isso pode eventualmente resultar na quebra da trilha ou causar conexões intermitentes.

Roteamento de trilhas em um PCB

PEÇAS TOMBSTONING DEVIDO À LARGURA DAS TRILHAS

O tombstoning ocorre quando uma pequena peça de dois pinos, como um resistor de montagem superficial, fica em pé em uma de suas almofadas durante a soldagem. Isso resulta de um desequilíbrio no aquecimento entre as duas almofadas durante o refusão da solda. Qualquer lado que derreta primeiro puxa a peça para aquele lado, causando o efeito de tombstoning.

Um dos fatores que pode causar esse desequilíbrio no aquecimento é usar trilhas de tamanhos diferentes nas duas almofadas. Quanto mais larga a trilha, mais tempo levará para a almofada a que está conectada aquecer. Se uma almofada da peça tiver uma trilha muito estreita, e a outra almofada tiver uma trilha muito larga, provavelmente haverá um desequilíbrio no refusão da solda e uma almofada derreterá e refuirá antes da outra.

Muitas vezes, a engenharia elétrica desejará uma trilha de alimentação que é larga demais para o fabricante soldar de forma confiável. As diretrizes de design de PCB para fabricação têm recomendações para as larguras mínimas e máximas das trilhas a serem usadas em peças de diferentes tamanhos, mas isso pode não resolver seu problema. A chave para você é equilibrar os requisitos tanto da engenharia elétrica quanto da fabricação e chegar a um acordo comum entre os dois. Desta forma, você pode atender às necessidades de ambos os lados no seu design.

As regras de DFM podem ajudá-lo a projetar eliminando problemas de fabricação na sua placa.

JUNÇÕES DE SOLDA FRIA

Outro problema que pode ocorrer ao rotear trilhas mais grossas é a criação de uma junção de solda fria. Uma junção de solda fria é aquela onde a solda não refluiu corretamente para fazer uma boa conexão, ou que a solda se desprendeu da conexão. Ao rotear uma trilha grossa a partir de um pad, o tamanho da trilha grossa pode acabar puxando a solda para fora do pad onde é necessário para fazer a conexão com a peça.

A solução é usar larguras de trilhas que sejam menores que o tamanho do pad. Algumas diretrizes de DFM recomendam uma trilha com no máximo 0.010 mils de largura, embora isso novamente deva ser ajustado para equilibrar as necessidades da engenharia elétrica e mecânica.

Há muito mais em diretrizes de design de PCB para fabricação do que as recomendações de roteamento de trilhas que lhe fornecemos aqui. As diretrizes de DFM também ajudarão você com técnicas adequadas de colocação de componentes, tamanhos de footprint e outros aspectos do seu design. Isso, em última análise, ajudará seu design a ser fabricado com o mínimo de erros possível. Uma placa de circuito livre de erros durante a fabricação é reflexo de um bom e sólido design, meio que como ouvir a banda de Stan Kenton tocando uma versão sem erros de Intermission.

Software de design de PCB, como Altium Designer, possui capacidades de roteamento avançadas e outras funcionalidades para ajudá-lo a projetar de acordo com suas regras de DFM. Isso ajudará você a entregar um design que é compatível com DFM para seu fabricante na primeira tentativa.

Gostaria de saber mais sobre como a Altium pode ajudá-lo com seu próximo design para garantir sua conformidade com DFM? Fale com um especialista na Altium.

DICAS DE DESIGN E FABRICAÇÃO DE PCB PARA PREVENIR CIRCUITOS ABERTOS DURANTE A FABRICAÇÃO DE PCB

Por alguns anos, morei em uma cidade com uma fábrica de chocolates e doces. Foi um tempo incrível e terrível, porque você podia ir à fábrica e comprar "segundos", ou doces abaixo do padrão, por cerca de 75% do preço normal. Geralmente, o erro era estético, como o chocolate rachando sobre o caramelo, e tudo tinha um sabor totalmente bom.

Quando um fabricante de PCB comete um erro, às vezes é estético, e a placa ainda funcionará. Algo como desalinhar a impressão final da tela provavelmente não afetará o desempenho elétrico, mas um desalinhamento semelhante de uma máscara de solda ou camada de cobre poderia arruinar completamente sua placa. Como os PCBs são destinados a conduzir eletricidade, a maioria dos defeitos significativos de desempenho são de natureza elétrica, coisas como circuitos abertos, curtos-circuitos e falhas de roteamento ou material.

Dependendo da sua fonte, os circuitos abertos constituem cerca de um terço dos defeitos de PCBs, especialmente na forma de juntas de solda abertas. Vários problemas podem causar circuitos abertos em sua placa, variando de materiais a processamento e manuseio. Aqui estão as causas mais comuns.

PASTA DE SOLDAGEM

Se a pasta de solda for aplicada de forma inconsistente, variando tanto na quantidade depositada quanto com alguns locais sendo completamente ignorados, então não haverá o suficiente para formar uma junção sólida. Você pode acabar com um circuito aberto ou uma junção fraca e propensa a quebras. Outro problema com a pasta de solda é a inconsistência das temperaturas de refusão ao longo da superfície. Se você já aqueceu chocolate no micro-ondas, provavelmente viu pontos quentes que derretem muito antes do resto. O mesmo tipo de variabilidade pode acontecer durante a refusão da solda. Se algumas áreas não atingirem a temperatura de refusão e não se ligarem completamente, a conexão elétrica não será formada, semelhante a deixar pedaços de chocolate não derretidos em seu cacau ou mistura de cobertura.

Quando a pasta de solda é aplicada, se a relação de aspecto (a largura da abertura em relação à espessura do estêncil) estiver desajustada, é mais provável que você veja problemas com os depósitos de pasta de solda. Certifique-se de verificar a espessura da camada, especialmente da sua máscara de solda, com seu fabricante.

Como o chocolate derretido, a solda deve atingir temperaturas de refusão em todos os lugares da sua placa.

CONTAMINAÇÃO

Ninguém quer comer chocolate contaminado. Os componentes da PCB também podem ser contaminados. A contaminação ambiental pode vir de várias fontes, seja na placa ou na pasta de solda. Causas óbvias são derramamentos químicos, poeira e partículas no ar, e óleos provenientes do toque.

Até mesmo a umidade no ar pode levar à corrosão acelerada. Qualquer contaminação ou corrosão da superfície do pad ou do terminal do componente pode impedir que a junta de solda se ligue corretamente. Verifique os controles de qualidade do seu fabricante e use manuseio interno para garantir que as peças permaneçam limpas e sem danos.

Impressões digitais em uma placa são uma fonte comum de contaminação, muitas vezes levando à corrosão e juntas de solda ruins

FALHAS E RACHADURAS

Falhas causadas por irregularidades na superfície podem fazer com que áreas da PCB percam a planaridade, fazendo com que a distância entre diferentes terminais no mesmo componente varie amplamente, e impedindo que os terminais façam contato com a pasta de solda durante o refusão. Isso é mais comum se você tiver deformação do componente ou irregularidades na máscara de solda, mas pode resultar de outros problemas de incompatibilidade térmica, problemas na pilha de camadas (como bolhas de ar devido a desgaseificação inadequada), ou manuseio físico inadequado da placa.

Às vezes, as lacunas e fissuras são graves o suficiente para serem visíveis, mas na maioria das vezes você precisará usar um microscópio ou raio-X para encontrar problemas, especialmente com embalagens menores em componentes. Dependendo do orçamento que você tem para a solução de problemas, você pode ter que usar testes elétricos para identificar a localização do circuito aberto e ter seu fabricante ou um laboratório de testes fazer a análise de causa raiz final.

Algo tão simples quanto derrubar sua placa pode quebrar conexões de solda, especialmente se elas já eram frágeis para começar, como um ovo de chocolate!

Erros durante a fabricação podem ser demorados e custosos. Você pode melhorar o processo gerenciando seus designs e informações do fabricante com software de layout de design de qualidade, como Altium Designer e Altium Vault.  Você quer aprender mais sobre como as capacidades da Altium podem ajudá-lo a melhorar seu processo de design e fabricação?

Fale com um especialista em design de PCB da Altium.

COMO A COLOCAÇÃO DE COMPONENTES PODE AFETAR SEU ORÇAMENTO DE FABRICAÇÃO

Com cada novo projeto de PCB, chega um momento em que você deve tomar decisões baseadas em mais do que apenas desempenho. O espaço físico é facilmente negligenciado no mundo das equações, esquemáticos e osciloscópios — muitas vezes, focamos na integridade do sinal em detrimento de questões mundanas como o volume dos componentes. Nos tempos dos computadores que ocupavam salas inteiras, não precisávamos ser deliberados com nosso espaço. No entanto, custo, tempo e requisitos de espaço obviamente mudaram. Agora, há um ponto na jornada de todo designer onde a realidade de seu orçamento (ou a falta dele) os atinge em cheio, e devemos nos voltar para avaliar as implicações de custo de nossas decisões — particularmente como o layout de nossa placa afeta os custos de fabricação. Percorremos um longo caminho tanto na escalabilidade dos componentes quanto no nosso conhecimento sobre o posicionamento dos componentes. Aprendendo com nossos erros, podemos identificar algumas áreas-chave que podem ajudar a manter seu design dentro de uma faixa mais amigável ao orçamento.

O QUE FAZ OS CUSTOS DE FABRICAÇÃO DISPARAREM?

Com a tecnologia disponível nas fábricas, pode parecer que tudo é possível com um orçamento pequeno. Embora isso possa ser verdade na maioria dos casos, cada etapa adicionada no processo de fabricação é uma etapa que certamente será cobrada. A ideia de um design simplista deve estar sempre em mente, pois os fabricantes procurarão cobrar por qualquer trabalho extra que precisem fazer. Isso inclui máquinas rápidas de colocação de componentes na placa, etapas de soldagem guiadas por máquina, virada da placa, tempo de toque dos trabalhadores da fábrica, e assim por diante. Quanto mais eles tiverem que manusear sua placa, maior será o custo para você.

EVITE ARMADILHAS NO ORÇAMENTO DE FABRICAÇÃO RELACIONADAS AO ESPAÇO

Existem centenas de dicas e truques que você, sem dúvida, encontrará e aprenderá ao longo do seu design. No entanto, as três táticas a seguir são as frutas de baixo custo e amigáveis ao orçamento que você deve sempre ter em mente.

Etapas extras na fabricação do seu design de PCB acrescentarão custos.

• Organização da Sua Placa. Com a variedade de tecnologia em montagem de componentes nos dias de hoje, provavelmente nos encontraremos misturando componentes through-hole com componentes de montagem em superfície. Isso representa um pequeno problema para os fabricantes, pois existem maneiras únicas de instalar e soldar cada componente na PCB. Isso certamente adicionará uma infinidade de etapas adicionais e tempo de toque necessário para produzir a placa—assim, adicionando mais custo ao seu orçamento de fabricação geral. Se manter em uma única tecnologia de montagem está fora de questão no design, então agrupar componentes montados de forma semelhante em cada lado da placa limitará o número de etapas tomadas para soldar tais grupos com sucesso. 
• Orientação de Componentes Individuais.Ao longo da sua vida, pode ter-lhe sido dito para manter os seus patos alinhados. Independentemente de como tem mantido os seus patos (ou outras aves) ao longo destes anos, devo trazer-lhe de volta o mesmo velho adágio em relação ao seu design de PCB. Manter componentes espalhados por toda a placa não é uma prática errada, mas os seus custos de fabricação vão disparar para novas alturas. Manter os seus componentes orientados uns com os outros e numa fila bem organizada vai diminuir a quantidade de tempo gasto na soldagem, bem como minimizar erros e passos extras necessários na fabricação. 
• Manter Componentes no Lado Superior da Placa.Ao trabalhar com uma placa de duas camadas simplista, sugerimos manter seus componentes no lado superior da placa. Dependendo das suas limitações físicas, você pode estar pensando "Ei, aposto que eu poderia pegar metade dos componentes de um lado e colocá-los no fundo. Eu economizaria bastante espaço!" No entanto, proceda com cautela, pois isso pode se tornar um pesadelo na fabricação. Na etapa de montagem da fabricação de PCB, uma máquina de colocação rápida pode fazer um trabalho rápido de um único lado do PCB. Se, no entanto, sua placa exigir um segundo lado para colocação, seus custos podem simplesmente estourar o orçamento.

Boas técnicas de colocação reduzirão os custos de fabricação do seu PCB.

A PRÁTICA LEVA À PERFEIÇÃO (E A UM CUSTO DE FABRICAÇÃO REDUZIDO) 

Como em qualquer design mundial, há arte e há ciência. Seu design de PCB precisará de um pouco de ambos. Manter a organização da placa, a orientação dos componentes e a colocação de componentes no lado superior em mente durante as fases iniciais do seu design o manterá em um caminho para um compromisso aceitável, enquanto mantém os custos de fabricação ao mínimo. 

Outra ótima maneira de manter controle sobre o seu orçamento de fabricação é com ferramentas de gerenciamento de lista de materiais. Afinal, após todo o esforço para reduzir seus custos através de um cuidadoso posicionamento de componentes, você ainda pode se deparar com custos inesperados devido a uma BOM incorreta. Erros em uma BOM criada manualmente podem atrasar ou parar a fabricação do seu design de PCB, adicionando tempo e despesa. Felizmente, você pode eliminar a chance desses erros usando ferramentas de gerenciamento de BOM para criar automaticamente a sua BOM de PCB.

A criação de uma BOM de PCB livre de erros com ferramentas de gerenciamento de BOM soa como uma solução útil para você? Então, as ferramentas de BOM da Altium podem ser a resposta que você está procurando. Se for o caso, obtenha mais informações conversando com um especialista na Altium.