Три распространенные ошибки проектирования печатных плат, которые вы можете обнаружить в ваших файлах Gerber

Выявление некоторых распространенных ошибок проектирования печатных плат поможет быстрее запустить вашу плату в производство

Признаюсь, я не был отличным студентом, пока не поступил в аспирантуру. На тот момент я начал вкладывать больше энергии в домашние задания, чем в большинство других аспектов своей жизни. Конечно, моя социальная жизнь стала несуществующей, но я вскоре стал образцовым студентом и никогда об этом не жалел.

Так же, как вам нужно делать домашние задания в школе, вам следует делать домашние задания перед отправкой вашего нового проекта производителю. Есть некоторые распространенные ошибки, которые могут возникнуть в любом новом дизайне, но вы можете избежать этих проблем, тщательно проверяя вашу компоновку и файлы Gerber перед отправкой дизайна на производство. Проверка этих моментов помогает избежать отказа от производства со стороны вашего производителя и помогает увеличить выход готовой продукции после сборки.

Распространенные ошибки проектирования печатных плат перед изготовлением

Производители, которые стоят своего счета, уделят время проверке некоторых ключевых моментов перед началом производства и сборки:

• Наличие компонентов, стоимость и устаревание

• Соответствие между схемой, компоновкой, файлами Gerber, спецификациями материалов и файлами Excellon

• Соответствие производственному процессу

Первый пункт выше требует изучения цепочки поставок, чтобы убедиться, что ваши компоненты могут быть закуплены в рамках вашего бюджета. Проверка на устаревание также гарантирует, что ваш продукт будет иметь наиболее длительный актуальный срок службы. Выполнение этого задания самостоятельно и до создания вашей схемы и разметки снижает риск необходимости переработки и уменьшает общее время производства.

Второй пункт включает в себя прямое сравнение ваших документов проектирования. Вы хотите убедиться, что каждое отверстие для сверления присутствует в ваших файлах Gerber и файлах сверления. Также следует проверить, что каждый компонент в вашей схеме/разметке присутствует в вашем перечне материалов. Некоторые программы CAD создают отдельные файлы для каждого слоя платы, и это обязанность дизайнера убедиться, что каждый файл, необходимый для изготовления платы, подготовлен и точен.

Третий пункт на самом деле связан со вторым. Производители обычно изучают ваши файлы Gerber и Excellon, чтобы убедиться, что ваш дизайн может быть произведен в полном объеме с использованием их процессов. Элементы могут выглядеть отлично в вашей компоновке и ваших файлах Gerber, но они могут не выглядеть так, как вы представляли (если вообще будут видны) в вашем готовом продукте. Как дизайнер, вы должны проконсультироваться с вашим производителем или представителем производителя относительно их возможностей и требований.

Вот некоторые распространенные ошибки дизайна печатных плат, которые вы можете обнаружить, если внимательно изучите ваши файлы Gerber и вашу компоновку.

Перекрывающиеся или неправильно расположенные отверстия под сверление

Попытка создать паз, перекрывая два отверстия для сверления, - это рецепт катастрофы. Существует чрезвычайно высокая вероятность того, что сверло сломается во время сверления. Вместо этого вы можете использовать коды в таблицах сверления Excellon, которые определят этот конкретный элемент как паз. Аналогично, неправильно расположенные точки сверления для переходных отверстий могут попасть на дорожку или площадку на поверхностном или внутреннем слое, что уничтожит медный элемент.

Обе ошибки можно обнаружить, включив все слои вашей печатной платы во время проверки на соответствие требованиям производства (DFM). В случае относительно простых конструкций ваш производитель может просто переместить переходное отверстие (via), поскольку это вряд ли повлияет на функциональность. В более сложных конструкциях ваш производитель будет (или должен быть) осторожен с перемещением любых отверстий или переходных отверстий, поскольку могут потребоваться более сложные изменения. Ваша конструкция может быть возвращена вам для внесения изменений, прежде чем ваша плата сможет быть отправлена в производство.

Знаете ли вы, как определить путь возвратного тока в этой компоновке печатной платы?

Очистка от паяльной маски вокруг контактных площадок

Ошибки паяльной маски встречаются удивительно часто. В некоторых случаях производитель может исправить эти ошибки во время проверки дизайна. В некоторых случаях, особенно при HDI-конструкциях, производитель отправит ваш дизайн на доработку. Это позволит увидеть, где ваша паяльная маска случайно покрыла контактные площадки, отверстия или переходные отверстия. В то же время, очистка от паяльной маски вокруг контактных площадок может быть слишком большой, что приведет к тому, что близлежащие медные дорожки на поверхностном слое будут просматриваться сквозь паяльную маску.

Дорожки получают поверхностное покрытие (например, с использованием ENIG) перед нанесением паяльной маски, так что проблема с обнаженными дорожками не связана с потенциальной коррозией. Скорее, опасность обнаженных дорожек вокруг SMT-площадок связана с монтажом, особенно с пайкой рефлоу. Существует опасность образования мостиков между площадкой и близлежащей обнаженной дорожкой или между двумя соседними обнаженными дорожками, когда зазор паяльной маски слишком велик.

Исправление ошибок паяльной маски - это просто вопрос включения всех ваших слоев во время проверки дизайна. Что-то настолько простое, как увеличение масштаба ваших Gerber-файлов и тщательная проверка отверстий паяльной маски перед отправкой вашего дизайна производителю, может предотвратить долгую задержку. Опытный производитель может заметить это сразу, но начинающие зарубежные производители могут начать производство плат, не задумываясь о вашей паяльной маске.

Следите за зазорами паяльной маски

Сверхвысокие аспектные соотношения слепых и закрытых переходных отверстий

Слепые и закрытые переходы чрезвычайно полезны для трассировки между многослойными платами с большим количеством слоев. В платах HDI слепые переходы с одной стороны стопки слоев полезны, поскольку они устраняют необходимость в сквозных переходах, которые пронизывают всю стопку слоев. Это не значит, что слепые переходы не имеют ценности; суть здесь в том, чтобы использовать их с умом и следить за соотношением сторон ваших переходов.

Традиционное мнение относительно слепых/закрытых переходов заключается в том, что они должны пронизывать только один слой. Если вам нужно пройти через несколько слоев, тогда вам потребуются стековые слепые/закрытые переходы. Однако некоторые САПР инструменты позволяют определить слепой переход, который пронизывает любое количество слоев, и даже через сердцевину вашей платы. Другими словами, некоторые САПР инструменты не ограничивают соотношение сторон ваших слепых/закрытых переходов.

Высокое соотношение сторон переходных отверстий может привести к тому, что ваша конструкция получит статус "без предложений", особенно при попытке проложить трассировку через сердцевину вашего подложного материала. Если вам действительно нужно проложить трассировку между несколькими слоями на плате с большим количеством слоев, лучше использовать стекируемые слепые/закрытые переходные отверстия по двум причинам. Во-первых, слепые/закрытые переходные отверстия требуют металлизации, как и любые другие переходные отверстия. Переходное отверстие с большим соотношением сторон может быть более сложным для металлизации на всем протяжении отверстия, что приводит к уменьшению толщины меди глубже в отверстии. Переходное отверстие с большим диаметром, как правило, может быть металлизировано глубже в отверстие. На определенном этапе диаметр отверстия становится настолько мал, что ваши затраты начинают расти, поскольку размер сверла, необходимый для создания отверстия, становится настолько мал, что он легко ломается в процессе производства, и поэтому используется лазерное сверление.

Обращайте внимание на соотношение сторон ваших переходных отверстий

Максимально допустимое соотношение сторон скрытого перехода (via), которое вы должны использовать на вашей плате, зависит от диаметра отверстия перехода. Для переходов с большим диаметром (~10 милов), некоторые производители размещают скрытые переходы, охватывающие несколько слоев, только если соотношение сторон не превышает 2 или 3. Скрытые/закрытые переходы меньшего диаметра с аналогичным соотношением сторон должны ограничиваться меньшим количеством слоев. В какой-то момент (пока вы не находитесь в режиме микровиа) лучше просто использовать сквозные переходы с более изобретательной трассировкой.

Мощные инструменты для проектирования и анализа печатных плат в Altium Designer помогут вам анализировать все аспекты ваших схем и компоновки. У вас также будет полный набор инструментов для подготовки документации для вашего производителя. Эти инструменты построены на основе движка проектирования, управляемого правилами, позволяя вам выполнять важные шаги проверки на протяжении всего процесса проектирования.

Теперь вы можете скачать бесплатную пробную версию Altium Designer и узнать больше о лучших в отрасли инструментах для компоновки, симуляции и планирования производства. Поговорите с экспертом Altium уже сегодня, чтобы узнать больше.