Os 10 Principais Problemas de DFM que Afetam Todos os Projetos

Aprenda a prevenir os 10 principais problemas de Design para Fabricação (DFM) no seu próximo projeto de design de PCB com estas estratégias.

Como designer de PCB, você gerencia uma variedade de diferentes requisitos e expectativas. Existem aspectos elétricos, funcionais e mecânicos a considerar. Além disso, o PCB precisa ser produzido de maneira oportuna, com a melhor qualidade possível, pelo menor custo possível. E, através de todos esses requisitos, você também precisa considerar o DFM (Design para Fabricação). É uma grande parte do processo de design do produto PCB, e uma que frequentemente pode causar problemas se não for feita adequadamente. Vamos dar uma olhada em dez dos problemas de DFM mais comuns com os quais você pode se deparar no seu design de PCB, e algumas alternativas de design que podem ajudá-lo a evitar esses problemas.

GEOMETRIA DE FOOTPRINT BASEADA EM IPC

Os pads de contato para os componentes de uma placa de circuito impresso são um elemento crítico para determinar se um componente pode ser soldado de maneira confiável. Com um design de footprint baseado em IPC, você pode garantir que os componentes do PCB possam ser soldados posteriormente no processo de fabricação, sem erros.

Personalização Detalhada Dentro do Assistente de Footprint IPC

CONEXÃO UNIFORME DOS PADS DOS COMPONENTES

Para componentes SMD com tamanhos 0402, 0201 ou menores, é importante que os pads tenham uma conexão uniforme. Isso ajudará a evitar o tombstoning — ou seja, componentes parcialmente ou completamente levantados da placa durante o reflow. Também é importante manter conexões uniformes com os pads de BGA para assegurar resultados confiáveis de soldagem. O procedimento de teste para garantir isso é complicado e custoso, frequentemente envolvendo raios-X.

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Os Pads para Componentes SMD Devem Ter Pads com Conexão Uniforme ao Dispositivo para Prevenir Tombstoning durante a Soldagem

VIAS EM PADS SMD

É um pedaço de sabedoria comum no design de PCB que você deve evitar via-em-pad a todo custo. Ao soldar, o furo da via pode levar a uma junta de soldagem fraca, o que pode, em última análise, danificar o circuito. No entanto, via em pad tem seu lugar no design de PCB, e pode ser particularmente útil com questões como gerenciamento de calor.

O Uso de Via-em-pad Deve Ser Evitado; Vias Devem ser Separadas dos Pads

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DISTRIBUIÇÃO UNIFORME DE COBRE NAS CAMADAS DE COBRE

O processo de criação de uma imagem de cobre em uma camada individual da placa depende de vários fatores. Se o cobre for removido de uma área, pode ser difícil manter uma única trilha intacta. Por isso, é recomendado manter a distribuição de cobre o mais uniforme possível.

A Distribuição Uniforme de Cobre Cria a PCB Mais Confiável

ESCOLHA E POSICIONAMENTO DE COMPONENTES

Muitos designers tentam usar componentes de tecnologia through hole (THT) o mínimo possível, frequentemente mantendo-os apenas em um lado da placa. No entanto, o uso de THT pode ser inevitável em alguns momentos. Dependendo da combinação de componentes THT na camada superior e componentes SMD na camada inferior, todos os componentes devem geralmente ser colocados o mais próximo possível uns dos outros. Em algumas situações, esse cenário exclui a opção de usar soldagem por onda em um só lado. Em vez disso, processos de soldagem mais caros devem ser usados, como a soldagem seletiva

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Ao Usar Componentes Through Hole, Coloque-os em Um Lado e SMD no Oposto

DESLOCAMENTO DE CAMADA OU VIA

A criação de dados de saída de PCB é o último processo sem tolerância na cadeia de fabricação. A fabricação de PCBs possui tolerâncias, que afetam a imagem da camada de cobre bem como a perfuração de vias. Os fabricantes de placas de circuito impresso podem então perfurar os PCBs em grupos de três ou quatro, em vez de sequenciá-los individualmente.

A Manutenção do Deslocamento de Camadas e Vias é Crítica para Permitir que Grupos de PCBs sejam Perfurados Simultaneamente

Se você imaginar esse deslocamento de camadas e vias visualmente, com a perfuração ocorrendo em um pacote de três ou quatro PCBs, veremos que coisas como o anel anular mínimo e as lágrimas são ferramentas importantes para ajudar o projetista de PCB a aumentar o rendimento da fabricação. Isso, por sua vez, ajudará a reduzir o custo geral de fabricação.

Navegando pela Hierarquia

Usar pelo Menos os Anéis Anulares Mínimos e Empregar Lágrimas são Ferramentas para Maximizar o Rendimento da Fabricação

PADS DE VIAS NÃO CONECTADOS

Ao remover pads de vias internas desconectadas e não utilizadas ou pads de componentes THT, os fabricantes de PCB conseguem preservar suas ferramentas de perfuração excellon e fazê-las durar mais tempo. No entanto, os projetistas de PCB não gostam dessa prática. Do ponto de vista elétrico, essa prática pode não ter impacto no produto final, mas existe a possibilidade de que a remoção dos pads possa enfraquecer a estrutura física. Se um projetista não deseja que os pads sejam removidos, é recomendado fazer uma nota disso nas especificações de design.

Anotações ao Fabricante Sobre Pads Não Utilizados Eliminam Suposições Durante a Produção

MÁSCARA DE SOLDA

Muitos projetistas de PCB usam um valor prático de aproximadamente 50µm para definir a circunferência dos pads, e uma distância mínima de 50µm para a cobertura residual até o próximo traço também. No entanto, se você deseja ter uma ponte de máscara de solda entre dois pads, ela deve ter pelo menos 75µm de largura. Esses fatores devem ser levados em conta durante a preparação dos componentes em uma biblioteca, bem como quando os componentes são colocados no PCB. Caso contrário, pode resultar em distâncias mínimas que são muito pequenas e a máscara pode não preencher adequadamente entre os pads.

O espaçamento mínimo entre pads deve ser de 75µm para garantir espaço suficiente para o preenchimento completo da máscara

PLANEJAMENTO E LIMPEZA DE CAMADAS ANTES DE CRIAR DADOS DE SAÍDA

Colocar as vias pode levar a certas áreas sendo cortadas. No entanto, isso pode ser evitado fazendo pequenas alterações no posicionamento da via, conforme mostrado abaixo.

Se Você Não Quer Que o Cobre Seja Removido, Coloque as Vias Suficientemente Próximas

Também note que o ângulo agudo das trilhas pode ser problemático para a fabricação de PCB. Se possível, o projetista de PCB deve corrigir isso ao final do projeto.

Se Você Não Quer Que o Cobre Seja Removido, Coloque as Vias Suficientemente Próximas

CONEXÃO DIRETA SMD

Conectar diretamente dois pads SMD em ou sob o componente SMD pode ser um atalho elétrico aceitável por enquanto, mas pode causar problemas durante testes posteriores. Por exemplo, durante a Inspeção Óptica Automatizada (AOI), a câmera pode não ser capaz de detectar um curto-circuito porque a soldagem de uma conexão correta ao pad SMD interfere no processo de inspeção visual. Pequenas alterações no design da PCB podem resolver isso, no entanto, e facilitar as coisas para todos os envolvidos.

Conecte Pads SMD Externamente para Facilitar a AOI; Conexões nos Pads ou Sob o SMD Tornam a Inspeção Difícil

CONCLUSÃO

Projetar a eletrônica de hoje não é uma tarefa fácil e requer a consideração de aspectos elétricos, mecânicos e funcionais ao longo de todo o seu processo de fabricação de design. O Design para Fabricação apresenta ainda outro conjunto de desafios para conseguir fabricar uma placa com sucesso na primeira tentativa. Seguindo as dez diretrizes delineadas neste white paper, você estará bem equipado para definir o posicionamento adequado dos componentes, empilhamentos de camadas, restrições de máscara de solda e mais, que correspondam às diretrizes exigidas pelo seu fabricante.