Piirilevysuunnittelu valmistussääntöjä ja suunnittelupäätöksiä varten

Piirilevysuunnittelu valmistusta varten tarkoittaa piirilevyn suunnittelua siten, että valmistusprosessi voi valmistaa sen tehokkaasti, suurella saannolla ja tarjotulla hinnalla. Jokainen suunnittelupäätös – kuparin paino, läpiviennin halkaisija, juotosvälit, piirilevyn ääriviivat, komponenttien sijoittelu, silkkipainomerkkien koko, juotosmaskin laajennus, poraustiedoston rakenne – määrää suoraan, mitä valmistaja ja kokoonpanoyritys voivat tai eivät voi tehdä ja millä kustannuksilla. Suunnittelu, joka jättää huomiotta valmistuksen rajoitukset, ei ainoastaan ​​tuota DFM-lippua tarjouksen tarkistuksessa; se lisää yksikkökustannuksia, pidentää läpimenoaikaa, vähentää ensikierron saantoa ja joskus aiheuttaa kenttävikoja, jotka läpäisevät kaikki tehdastestit. Tämä opas kattaa tärkeimmät suunnittelupäätökset – kunkin säännön taustalla olevat tarkat numerot ja valmistusperusteen – jotta suunnittelijat voivat tehdä tietoon perustuvia kompromisseja sen sijaan, että he opettelisivat ulkoa rajoituksia, joita he eivät ymmärrä.

Lähetä tiedostoja ilmaiseksi DFM-tarkistusta varten

Mitä piirilevysuunnittelu valmistusta varten oikeastaan ​​tarkoittaa – ja miksi se alkaa ennen piirtämistä

Piirilevysuunnittelu valmistusta varten ei ole tarkistuslista piirtotyön lopussa. Se on suunnittelupäätösten tekemisen prosessi – jokaisessa vaiheessa kaaviosta tiedoston valmisteluun – selkeällä käsityksellä siitä, miten kukin päätös rajoittaa tai mahdollistaa valmistusprosessin. Mitä aikaisemmin valmistuksen rajoitus otetaan huomioon, sitä halvempaa sen noudattaminen on.

DFM-ongelmien korjaamisen kustannukset eri vaiheissa

• Kaaviokaavio- / komponenttivalinnassa: Valitsemalla QFN:n BGA:n sijaan samalla jakovälillä läpivientien ja pad-alustojen välisen täytön välttämiseksi säästetään 8–15 dollaria HDI-valmistuskustannuksissa piirilevyä kohden ilman suunnittelun uudelleentyöstöä. 1080 prepregin valitseminen 2116:n sijaan HDI-rakenteessa pitää sokkoläpivientien kuvasuhteen alle 0.8:1 – luotettavan läpiviennin ja kenttävian välinen ero – ilman reititysmuutoksia ja materiaalikustannusten muutoksia.
• 50 %:n asettelulla: Sen tiedostaminen, että epäsymmetrinen kuparin jakautuminen aiheuttaa piirilevyn vääntymistä uudelleensulatuksen aikana, ja tasapainoisen kuparitäyttöjen lisääminen kevyempiin kerroksiin vie 30 minuuttia. Tämän havaitseminen piirilevyjen valmistuksen jälkeen tarkoittaa koko prosessin romuttamista.
• Lopullisessa asettelussa, ennen Gerberiä: Silkkipaino-pad-DRC:n suorittaminen ja 15 referenssitunnisteen siirtäminen vie tunnin. Näiden rikkomusten toimittaminen valmistajalle lisää 24–48 tuntia odotusaikaa ja aiheuttaa CAM-virhetulkinnan riskin.
• Ensimmäisen artikkelin tai volyymituotannon yhteydessä: Valmistukseen asti edennyt DFM-ongelma maksaa 500–5 000 dollaria ja kestää 1–3 viikkoa aikataulusta. Määrätilavuudessa 5 %:n hylkymateriaali 10 000 levystä, joiden kappalehinta on 12 dollaria, on 6 000 dollaria pelkästään talteenotettavaa materiaalia – ennen kenttävikakustannuksia.

DFM on suunnittelutaito, ei tehtaan sääntö

Suunnittelija, joka ymmärtää , miksi ½ unssin kuparille on olemassa 0.10 mm:n vähimmäisjälki (syövytysjäljen uurros kasvaa kuparin syvyyden myötä), miksi yli 10:1:n sivusuhde tuottaa epäluotettavaa pinnoitusta (kemia ei pääse rungon keskelle) tai miksi piirilevyn ääriviiva ilman määriteltyä datapistettä aiheuttaa valmistuksen epäselvyyttä (mittavirhe kertyy ominaisuudesta toiseen), voi tehdä älykkäitä kompromisseja, kun suorituskyky vaatii rajojen rikkomista. Suunnittelija, joka käsittelee DFM:ää binäärisenä hyväksytty/hylätty-tarkistuslistana, optimoi aina sokkona.

Pinoamis- ja materiaalipäätökset, jotka määrittelevät valmistuksen rajat

Ennen layoutin aloittamista tehdyt päällekkäiset päätökset määräävät, mikä valmiissa levyssä on ja mikä ei ole valmistettavissa. Näitä on suurimmaksi osaksi mahdotonta muuttaa jyrsinnän jälkeen ilman täydellistä uudelleensorvausta.

Symmetrinen pinoaminen: Ohuille levyille ehdoton ominaisuus

Symmetrinen kerrosjärjestely – jossa kerrosten järjestely ja dielektristen materiaalien paksuudet levyn keskiviivan yläpuolella heijastavat alapuolella olevia – estää erilaisen lämpölaajenemisen laminoinnin ja uudelleensulatuksen aikana. Kun levy laajenee ja supistuu epäsymmetrisesti, se taipuu pysyvästi. Alle 1.0 mm paksuilla levyillä, jotka ovat yleisiä HDI-piirilevyissä ja puetuissa malleissa, epäsymmetriset kerrokset aiheuttavat luotettavasti SMT-sijoittelun epäonnistumisia vääntymisen vuoksi.

Suunnitteluratkaisu: peilikerrosparien määritys tarkoituksella — jos L2 on 1 g:n kuparitaso, L(N-1):n on oltava 1 g:n kuparitaso. Jos signaalin reititys estää tämän, lisää kevyemmälle puolelle vinoviivalla täytetty kuparikerros. Se ei vaadi sähköliitäntää, ei maksa mitään valmistuksessa ja tasaa lämpölaajenemiskäyttäytymistä.

Materiaalin Tg yhteensovittaminen kokoonpanoprosessiin

• Standardi FR4 (Tg 130–140 °C): Riittävä yksipuoliselle SMT-levylle lyijyttömällä uudelleensulautuksella. Melko epätarkka kaksipuoliselle lyijyttömälle — kaksi täyttä uudelleensulatussykliä huippulämpötilassa 255–260 °C tuo levyn liian lähelle lasittumislämpötilaansa. Kaksipuolisessa kokoonpanossa määritä vähimmäislämpötilaksi keskitasoinen Tg (150–160 °C).
• Korkea-Tg FR4 (Tg 170°C+): Vaaditaan kaksipuoliseen lyijyttömään kokoonpanoon, autoteollisuuden käyttöalueeseen (−40 °C - +125 °C) ja korkeisiin lämpötilasykleihin. Kustannuslisä: 10–20 % standardiin FR4-muoviin verrattuna – alle yksi uudelleentyöstökerta.
• CAF-kestävät laminaatit: Kosteissa ympäristöissä, joissa läpivientien välinen reikäväli on alle 0.20 mm, standardi FR4 -teräs voi ajan myötä kehittää johtavaa anodista filamentin kasvua vierekkäisten porattujen reikien väliin. Käytä CAF-kestäviä laatuja (Isola 370HR, Shengyi S1000-2M), kun sekä reikäväli että kosteus ovat läsnä.

Täydellisen kontrolloidun impedanssin määrityksen suunnittelu

Kontrolloidun impedanssin käyrä on vain niin tarkka kuin sen taustalla oleva spesifikaatio. EDA-työkalun käyrän leveys lasketaan oletettujen dielektristen parametrien perusteella. Jos valmistusohjeissa sanotaan vain ”50 Ω vaaditaan”, valmistaja käyttää oletusarvoista laskentaa, joka voi poiketa EDA-työkalun olettamasta – mikä voi aiheuttaa eräkohtaista impedanssivaihtelua, joka aiheuttaa signaalin eheysongelmia kentällä.

Täydellinen impedanssimääritys vaatii kaikki viisi elementtiä: kerroksen numeron, juovan leveyden, kohdeimpedanssin (Ω), toleranssin (±%) ja referenssitason kerroksien nimet. Esimerkiksi: ”50Ω ±10% L1:llä, juovan leveys 0.127 mm, referenssitaso L2.” Minkä tahansa elementin puuttuminen pakottaa valmistajan olettamaan.

Kuparin paino ja sen vaikutukset valmistukseen

Kuparin paino vaikuttaa samanaikaisesti juovan minimileveyksiin, etsauslaatuun ja impedanssiin:

• ½ unssia (17 µm): Vaaditaan HDI-kerrostuskerroksille laserporausta varten (konformaalinen maskietsaus vaatii ohutta kuparia tarkkojen ikkunareunojen saavuttamiseksi); käytetään tiheissä signaalikerroksissa, joissa vaaditaan 0.075–0.10 mm:n jälkiä
• 1 unssia (35 µm): Standardi useimmille signaali- ja tasokerroksille; vähimmäisjälki 0.125 mm vakioprosessissa
• 2 unssia (70 µm): Jatkuvaa virtaa kuljettaville sähkönjakelukerroksille vähimmäisjälki 0.20 mm; varmista sisäkerroksen kestävyys valmistajan kanssa ennen sitoutumista
• Sekalaiset kuparipainot samalla kerroksella aiheuttaa etsausongelmia – etsausaine poistaa samanaikaisesti eri syvyyksiä, mikä aiheuttaa ohuiden osien ylietsauksen tai raskaiden kupariosien alietsauksen. Suunnittele siten, että kuparin paino kerrosta kohden on tasainen.

Jäljitys-, tila- ja kuparisuunnittelusäännöt: Mistä kukin numero tulee

Jäljitys- ja tilavähimmäismäärät kuparin painon mukaan

Minimijälkien ja -välien arvot johtuvat syövytysmenetelmästä: syövytysaine hyökkää kupariin sekä sivuttain että alaspäin, ja sivuttaissuuntainen alileikkaus kasvaa kuparin syvyyden myötä. Suunnittelija, joka määrittää 0.10 mm:n jäljet ​​2oz:n kuparille, pyytää ominaisuutta, jota syövytysprosessi ei pysty luotettavasti tuottamaan.

Suunnittele standardinmukaisten vähimmäisvaatimusten mukaisesti, ellei tiheys todella vaadi edistyneitä toleransseja. Edistyneet vähimmäisvaatimukset edellyttävät suorituskyvyn vahvistusta, maksavat enemmän ja pienentävät tuottomarginaaleja.

Jäljitä reitityskulmat ja happoansoja

Alle 90° kulmassa jyrsityt johtimet luovat suljettuja kuparitaskuja, joihin syövytysaine kerääntyy ja jatkaa kuparin liuottamista ympäröivien alueiden puhdistamisen jälkeen. Tuloksena oleva ohennettu tai katkaistu johdin voi läpäistä huoneenlämmössä tehtävän sähköisen testin ja pettää lämpörasituksen alaisena. Suunnitteluratkaisu: reititä oletuksena 45°:n mutkissa; ota käyttöön terävän kulman DRC-rajoitteet. Varmista, että kuparivalurajojen lähellä johtimien liitoskohtia ei valugeometriaan muodostu terävän kulman taskuja.

Kuparisuikaleita ja eristyneitä saaria

Ohuet, eristetyt kuparipinnat – kapeat valuosat, vierekkäisten pisteiden väliset kiilat ja välyssääntöjen jättämät kuparipalat – ovat suunnittelupäätöksiä, jotka aiheuttavat valmistusongelmia. Alle 0.10 mm:n pituiset pinnat voivat irrota syövytyksen aikana ja ajautua viereiseen kupariin aiheuttaen oikosulkuja. Yli 1 mm²:n kokoiset yksittäiset kuparisaarekkeet sisäkerroksissa aiheuttavat epätasaista syövytyskuormitusta, joka siirtää juovien leveyksiä ja vaikuttaa hallittuun impedanssiin.

Suunnittelupäätös: valun generoinnin jälkeen aja kelluva kupari-DRC. Määritä, poista tai annotoi kaikki verkoton kupari. Aseta kuparin ominaisuuksien vähimmäisleveydeksi 0.10 mm.

Kyynelpisarat Via- ja Pad-liitännöissä

Kun jälki kohtaa läpiviennin tai tyynyn T-liitoksessa, terävä sisäkulma toimii sekä happoloukkupaikkana että mekaanisen jännityksen keskittymänä porauksen aikana. Kyynelpisarat – asteittaiset kuparikaistaleet siirtymäkohdassa – poistavat molemmat riskit ja vahvistavat rengasmaista rengasta. Ota käyttöön automaattinen pisaranlisäys EDA-työkalussa ennen tulostiedostojen luomista.

Korkeajännitealue (IPC-2221)

Standardin mukaiset juovavälisäännöt on kalibroitu matalajännitteisille signaalitasoille. Yli 30 V:n jännitteillä välysvaatimukset kasvavat jännitteen kasvaessa IPC-2221-standardin mukaisesti – tätä suhdetta useimmat signaalikerroksen DRC-säännöt eivät valvo. Suunnitelmissa, joissa on 48 V:n tehokiskot 3.3 V:n logiikan rinnalla, teho- ja signaalialueiden välinen välys on usein riittämätön, koska suunnittelija sovelsi signaalitasosääntöjä yleisesti.

• Jopa 30 V ulkoinen pinnoittamaton: vähintään 0.10 mm
• 31–50 V ulkoinen pinnoittamaton: 0.60 mm; sisäinen: 0.10 mm
• 51–100 V ulkoinen: 1.00 mm; sisäinen: 0.10 mm
• 101–170 V ulkoinen: 1.50 mm; sisäinen: 0.20 mm

Suunnittelupäätös: määritä EDA-työkalussa erilliset verkkoluokat suurjänniteverkoille jännitteelle sopivilla välysrajoituksilla.

Läpivientien ja porareikien suunnittelupäätökset: sivusuhde, PTH/NPTH ja urareiät

Kuvasuhteen kautta: Luotettavuuspäätös, joka tehdään asetteluvaiheessa

Sivusuhde (levyn paksuus ÷ valmiin reiän halkaisija) määrittää, pystyykö pinnoituskemia jakamaan kuparin tasaisesti läpiviennin sylinterin sisällä. Yli 10:1-suhteessa kemia ei pääse luotettavasti sylinterin keskelle – tuloksena on ohut kupari sylinterin keskikohdassa, joka halkeaa 50–200 lämpösyklin jälkeen. Läpivienti läpäisee alustavan sähköisen testin, mutta pettää kentällä.

• ≤8:1: Vakio — luotettava pinnoitus, ei kustannuslisää
• 8–10:1: Edistynyt — pulssipinnoitus vaaditaan, ~15 % kustannuslisä
• 10–12:1: Huippuluokka – merkittävät kustannukset ja toimitusaika; varmista valmistajan kyvykkyys ennen sitoutumista
• >12:1: Ei saavutettavissa tavallisella poraus- ja levymenetelmällä; vaatii laserporatut sokkoreiät tai levyn paksuuden pienentäminen

Yleinen tahaton rikkomus: suunnittelija kasvattaa piirilevyn paksuutta 1.6 mm:stä 2.4 mm:iin mekaanisen jäykkyyden parantamiseksi pitäen samalla signaali-läpiviennit 0.25 mm:n kokoisina. Kuvasuhde muuttuu 6.4:1:stä 9.6:1:een – vakiotasosta edistyneeseen – tietämättä, että jokaisen piirilevyn läpivientireiän luotettavuusprofiili on muuttunut.

Rengasmainen rengas: Suunnittelu poraustoleranssi mielessä

Rengasmainen rengas vaimentaa poran asentovirhettä. Tavallisessa CNC-porauksessa on ±0.075 mm:n kohdistustoleranssi, joka kuluttaa suoraan rengasmaista rengasta: 0.10 mm:n renkaalla, jonka toleranssi on ±0.075 mm, on pahimmassa tapauksessa jäljellä oleva rengasmitta sisäkerroksissa 0.025 mm – todellinen läpimurtoriski tuotannossa.

• Rengasmaisen ulkokerroksen paksuus: suositeltava 0.125 mm, ehdoton minimi 0.10 mm
• Sisäkerroksen rengasmainen rengas: suositeltava 0.10 mm, ehdoton minimi 0.075 mm
• Lisää pisaranmuotoisia läpivientikohtia vahvistaaksesi liitosta rikkoutumisen estämiseksi.

PTH vs. NPTH: Porakompensaation ymmärtäminen

PTH-tynnyreissä käytetään galvanoitua kuparia, joka pienentää valmiin reiän halkaisijaa 0.05–0.10 mm – 0.30 mm:n valmiiksi leikattu PTH vaatii 0.35–0.40 mm:n poran. NPTH:lle ei suoriteta kompensaatiota: valmiin reiän halkaisija ≈ poran koko. Kun PTH:ta ja NPTH:ta sekoitetaan samaan poraustiedostoon ilman selkeitä ominaisuusmerkintöjä, valmistajan on pääteltävä tyyppi geometriasta. Mikä tahansa virheellinen luokittelu johtaa vääriin reikien kokoihin tai tahattomaan pinnoitukseen.

Suunnittelupäätös: luo aina erilliset PTH- ja NPTH-poraustiedostot ja ilmoita tästä valmistustiedoissa. Yksi rivi poistaa kaikki epäselvyydet.

Urareiät: Täydellinen määritelmä poraustiedostossa

Liitinjohtojen, reunakiinnityskomponenttien ja mekaanisten ominaisuuksien urareiät on määriteltävä poraustiedostossa reititettyinä poluina (Excellon G85 -syntaksi tai ODB++-reititetty ominaisuus), ei muotoina piirilevyn ääriviivakerroksessa. Kun vain mekaaninen kerros näyttää uran ja poraustiedosto sisältää vain pyöreitä reikiä, valmistajan on kysyttävä suunnittelijalta mittoja, PTH/NPTH-tilaa ja toleranssia ennen rakentamista.

Suunnittelupäätös: määrittele kaikki urat yksiselitteisesti poraustiedostossa ja merkitse jokainen valmistuspiirustukseen aloitus- ja lopetuskoordinaatit, leveys, mittatoleranssi ja PTH/NPTH-merkintä.

Komponenttien sijoittelu ja jalanjälkisuunnittelu luotettavaa kokoonpanoa varten

Jalanjäljen tarkkuus on DFM-päätös

Jalanjälki määrittelee, minkä kanssa kokoonpanoprosessi toimii. Epätarkka jalanjälki – väärä liitäntäpintojen välinen etäisyys, liian pienet liitäntäpinnat, puuttuva sisäpiha – aiheuttaa kokoonpano-ongelmia, jotka juontavat juurensa kokonaan suunnittelupäätökseen. Katso IPC-7351-standardista kaikki vakiomuotoiset kotelointiliitoskuviot. Suunnittelijat, jotka rakentavat jalanjälkiä tyhjästä ilman IPC-7351-standardia, luovat usein liian pieniä (riittämätön liitos), liian suuria (pienten passiivisten komponenttien jumiutumisriski) tai väärin välein olevia liitäntäpintoja (sillat hienojakoisissa integroiduissa piireissä).

QFN-lämpötyyny: Useimmin väärin suunniteltu jalanjälki

• Lämpötyynyn kuparipinta-ala: 70–80 % pakkauksen paljaan osan. Täyskupari (100 %) vangitsee kaasun poistumisen ja luo tyhjiöitä; alle 60 %:n pitoisuus johtaa riittämättömään lämpö- ja mekaaniseen kosketukseen.
• Ei lämpöpoistopinnoja: Puolat lisäävät lämmönkestävyyttä 2–4 kertaa. Käytä kiinteää kupariliitäntää.
• Lämpötyynyn reiät: 0.30 mm:n pora, 4–9 ruudukossa, määritä seuraavasti hartsitulpatut reiätAvaa läpivientireikien juotoslangat uudelleensulatuksen aikana, jolloin lämpötyyny tyhjenee ja pakkaus nostetaan – vikatila, joka läpäisee kaikki tehtaan sähköiset ja visuaaliset testit.
• Sapluunan aukko: Ikkunaruutu 3×3- tai 4×4-ruudukoksi 0.15 mm:n raoilla pastan määrän hallitsemiseksi ja juotoksen leviämisen estämiseksi laitteen alta.

Sijoitusvälit ja komponenttien suunta

• SMD-runko SMD-runkoon: vähintään 0.15 mm, mieluiten 0.25 mm
• SMD-rungon ja piirilevyn reunan välinen etäisyys: vähintään 2.5 mm — tuotantokuljettimen kiskon välys
• Korkeasta komponentista (>3 mm) hienojakoiseen komponenttiin: vähintään 3.0 mm uudelleensulatuksen suunnassa — korkeat komponentit varjostavat jälkijuoksun pastakerrostumista hienojakoisille tyynyille
• Läpivientireikä viereiseen SMD:hen: vähintään 2.5 mm välys selektiiviselle aaltojuotostukselle

Reflow-uuneilla on määritelty prosessisuunta. Polarisoitujen 0201- ja 0402-passiivien suuntaaminen siten, että niiden polarisaatioakseli on yhdensuuntainen reflow-suunnan kanssa, vähentää hautakiven muotoisen materiaalin hävikkiä. Tämä on sijoittelupäätös, jonka onnistuminen ei maksa mitään.

Silkkipainosuunnittelun säännöt, jotka vaikuttavat tuotannon laatuun

Merkkikoko ja tulostettavuus

Silkkipainovirheet tuottavat lukukelvottomia merkintöjä, jotka vaikuttavat jäljitettävyyteen, määräystenmukaisuusmerkintöihin ja käyttäjän tunnistamiseen. Säännöt perustuvat fyysisiin painatusrajoituksiin:

1.0 mm korkean merkin viivanleveyden on oltava vähintään 0.20 mm. 0.10 mm:n viivanleveyden on oltava vähintään 0.50 mm korkea. Alle 0.08 mm:n viivanleveyden omaavat merkit eivät tulostu – muste ei pysty tiivistämään tulostusmateriaalin rakoja – jolloin syntyy katkonaisia ​​viivoja, jotka ovat näkymättömiä EDA:ssa, mutta ennustettavissa pelkästään geometrian perusteella.

Suunnitteluratkaisu: aseta EDA-silkkipainokerroksen globaalit oletusarvot vähintään 1.0 mm:n merkkikorkeudeksi ja vähintään 0.15 mm:n viivanleveydeksi. Ota käyttöön silkkipainon tulostettavuuden DRC-rajoite ennen tulosteen luomista.

SMD-tyynyjen merkit

EDA-työkalut sijoittavat referenssitunnisteet komponentin keskipisteeseen, joka 0402- ja 0201-passiiveille rutiininomaisesti asettaa merkkiviivoja juotosalustojen alueille. Juotettavalla pinnalla oleva muste häiritsee juotoksen kostuttamista. Tämä on suunnittelutiedoston tulostusongelma – ratkaisuna on silkkipainosta SMD-alustaan ​​tapahtuvan DRC-tarkistuksen suorittaminen pakollisena tulostusta edeltävänä vaiheena ja kaikkien konfliktien uudelleensijoittaminen ennen Gerberien luomista.

Alasivun peili ja tiedostojen varmennus

Pohjakerroksen silkkipaino on peilattava Gerber-tulosteeseen. Tarkista tämä erillisessä Gerber-katseluohjelmassa, ei EDA:n natiivissa näkymässä. Varmista myös, ettei silkkipainoelementtejä ole vahingossa sijoitettu kuparikerroksille – silkkipainokerroksen nollaleveydelliset kuparijäljet ​​tuottavat Gerberissä haamu-kuparipiirteitä.

Juotosmaskin suunnittelupäätökset, jotka määräävät kokoonpanon saannon

Maskin suuaukon kokoa koskevat säännöt

Kunkin juotoskohdan ympärillä oleva juotosmaskin aukko määrittää juotettavan kuparialueen ja juotossiltojen muodostumista estävän maskin padon. Nämä ovat jalanjälkisuunnitteluratkaisuja, joilla on suoria kokoonpanovaikutuksia:

• Maskin vakiolaajennus: +0.05 mm per sivu (0.10 mm yhteensä kuparipadin yli)
• Hienojakoinen IC, jonka jako on 0.40–0.50 mm: Vähennä +0.025 mm:iin per puoli, jotta maskin pato säilyy vierekkäisten tyynyjen välissä
• Pienin vierekkäisten tyynyjen välinen maskipado: 0.10 mm; 0.075 mm:n lisäraja. Alle 0.075 mm:n paksuusella juotosjuotos hajosi uudelleensulatuksen aikana ja aiheutti juotossiltoja.
• Maskin aukko on pienempi kuin kuparityynyn: Peitto padin reunojen yli vähentää juotettavaa aluetta ja vangitsee virtauksen – peitto padin aukkojen on oltava yhtä suuret tai suuremmat kuin padin kupari

SMD-tyynyt kuparivalulla: suunnittelun tulostuksen todentamisongelma

Kun SMD-komponenttien juotoskohdat ovat kuparin valutäytteillä, jotkut EDA-työkalut luovat juotosmaskiaukoja vain juotoskohdille, jotka on nimenomaisesti määritelty SMD-tyyppisiksi kirjastoelementeiksi – eivät valusta peräisin olevalle kuparille. Nämä juotoskohdat toimitetaan juotosmaskilla peitettyinä. Kokoonpano luo kuivia liitoksia, jotka läpäisevät huoneenlämmössä tehtävän jatkuvuustestin ja pettävät lämpövaihteluissa.

Suunnittelupäätös: Gerber-koodin luomisen jälkeen avaa juotosmaskikerros erillisessä katseluohjelmassa ja varmista, että jokaisessa SMD-padissa on aukko – tarkista erityisesti padit valualueiden vieressä tai sisällä.

Naamiohoito

Ilman nimenomaista erittelyä valmistaja käyttää omaa oletusasetustaan. Suunnittelupäätös: yksi rivi valmistustiedoissa kattaa kaiken: ”Signaaliläpiviennit: suljettu molemmilta puolilta. Lämpöläpiviennit komponenttialustoissa: tulpattu ja peitetty IPC-4761 tyypin VII mukaisesti. Testiläpiviennit: näkyvät molemmilta puolilta.”

Piirilevyn ääriviivat, panelointi ja SET-matriisi: Suunnittelu tehtaan lattialle

Laudan pääpiirteet: Täydellinen valmistusohje

Levyn ääriviivat Gerberissä on koneen syötetiedosto – se kertoo jyrsimelle, mihin leikata. Jotta se olisi täydellinen valmistusohje, suunnittelijan on annettava myös: valmiin reunan määritelmä (ei jyrsintäreitin keskiviivaa – 2 mm:n terällä jyrsityssä 2 mm:n urassa on 1 mm:n siirtymä), kunkin ominaisuuden mittatoleranssit, määritelty lähtöpiste (X0/Y0-alkupiste, josta kaikki mitat mitataan) ja PTH/NPTH-merkintä kaikille sisäisille leikkauksille.

Suorakulmaisten levyjen kohdalla tämä on suoraviivaista. Jos levyssä on lovia, sisäisiä aukkoja, pyöristettyjä kulmia tai epäsuorakulmaisia ​​reunoja, suunnittelijan on toimitettava mekaaninen piirustus Gerber-profiilin ääriviivan rinnalle, johon on merkitty kaikki kriittiset mitat toleransseineen, lähtöpisteineen ja leikkausmäärityksineen. Ilman sitä mittavirheet kasaantuvat ominaisuuksien välillä, ja valmistuksen aloittaminen vaatii suunnittelijan kyselyn.

Paneelointi ja SET-matriisit: Suunnittele se tai menetä hallinta

Kun piirilevyt vaativat SMT-paneelikokoonpanoa, paneelin asettelun määrittäminen on suunnittelun vastuulla – ei valmistajan oletusarvoisesti. Valmistaja optimoi tuotantotehokkuuden. Suunnittelija tietää, mihin keraamiset kondensaattorit sijoitetaan mahdollisten murtumiskohtien lähelle, mitkä reunakiinnityksellä olevat komponentit tarvitsevat tilaa tietyissä paneelinlevityssuunnissa ja mitkä ovat kohdekokoonpanolinjan kuljetinkiskon mitat.

Paneelin määrittelyn jättämisen valmistajalle keskeiset riskit:

• Keraamiset kondensaattorit sijoitettu 5 mm:n säteelle kielekkeiden murtumiskohdista – paneelin purkautumisjännitys murtaa ne, vikaantumistapa ilmenee kuukausien kuluttua kenttäkäyttöönotosta
• Kuparin ominaisuudet 0.50 mm:n sisällä V-uraviivoista — V-ura heikentää alustaa ja rasittaa kuparia napsahduksessa
• Epäsäännölliset levymuodot, joita ei ole asetettu sisäkkäin (vuorotellen 0°/180°), minimoivat levyhukkaa
• Paneelin kiskon mitat eivät vastaa kokoonpanolinjan kuljettimen leveyttä

Suunnittelupäätös: Jos piirilevy vaatii SMT-paneelikokoonpanoa, liitä mukaan paneelin asettelutiedosto tai piirustus, jossa määritetään levyn sijainnit ja suunnat, V-urien tai kielekkeiden reititys ja mitkä reunat käsitellään, kiskon mitat (vähintään 5 mm), vertailutiedot (1.0 mm:n kupariympyrä, 2.0 mm:n maskin aukko, vähintään 5 mm mistä tahansa reunasta, 4 mm:n vapaa alue) ja määritelty paneelin vertailupiste.

Kuparista reunaan ulottuvat välykset

• Kuparista mekaanisen piirilevyn reunaan: vähintään 0.20 mm, mieluiten 0.30 mm
• Kuparista V-uraan: vähintään 0.50 mm
• Keraamisten kondensaattoreiden ja kielekkeen murtumispisteen välinen etäisyys: vähintään 5.0 mm – määritä reitittimen etäisyys, jos tätä ei voida saavuttaa

Valmistustiedoston valmistelu: Suunnitteluaikeen muuntaminen valmistusohjeiksi

Gerber-paketti valmistusspesifikaationa

Gerber-tiedostopaketti on täydellinen valmistusohjeiden kokoelma. Jokainen epäselvyys, joka valmistajan on ratkaistava ennen rakentamista, lisää käsittelyaikaa ja tuo mukanaan riskin, että ratkaisu ei vastaa suunnittelijan tarkoitusta. Tiedoston valmistelu on suunnittelun vastuulla, ei toimistotehtävä.

Valmistushuomautukset: Määritä mitä tarvitset

• materiaali: Täysi laatu ja Tg — ”Isola 370HR, Tg min 180°C, halogeeniton”, ei ”High-Tg FR4” (toimittajalaatujen välillä epäselvää)
• Kuparin paino kerrosta kohden: ”1 unssi ulkokerrokset pinnoituksen jälkeen; ½ unssia sisäkerrokset” – ei ”1 unssi kuparia”
• Pinnan viimeistely toleranssin kanssa: ”ENIG IPC-4552-standardin mukaisesti, Ni 3–5 µm, Au 0.05–0.10 µm.” Reunaliittimille: ”Galvanoitu kovakulta, Au 0.75–1.25 µm Ni 3–5 µm:n päällä” – pehmeä ENIG-kulta kuluu läpi alle 100 liittimen asennuksessa.
• IPC-luokka: Luokka 2 (vakio) tai luokka 3 (korkea luotettavuus) – määrittää läpivientien kuparipinnoituksen vähimmäismäärän, rengasmaiset vaatimukset ja tarkastusstandardit
• Hoito tyypin mukaan: Jos sitä ei ole määritetty, valmistaja käyttää yhtä oletusarvoa kaikkiin läpivientityyppeihin
• Poratiedoston rakenne: ”PTH ja NPTH erillisissä tiedostoissa” – poistaa yleisimmän poraustiedostojen epäselvyyden
• Ohjattu impedanssi: Kaikki viisi elementtiä – taso, jäljityksen leveys, kohde, toleranssi, referenssitason nimet

Lähetystä edeltävä tarkistuslista

1. Silkkipainotulostettavuus DRC – alle 1.0 mm:n korkeuden tai alle 0.15 mm:n viivanleveyden omaavat merkit merkitään ja erotellaan
2. Silkkipaino-SMD-pad DRC — kaikki päällekkäisyydet ratkaistu ennen tulostusta
3. Teräväkulmainen DRC — kulmarajoitus ≥90° käytössä; pisaranmuotoiset kohdat kaikissa läpivientien ja pad-liitoksissa
4. Kelluva kupari DRC — kaikki verkoton kupari, joka on määritetty, poistettu tai merkitty tarkoitukselliseksi
5. Verkkojen välinen etäisyys DRC, jossa saman verkon päällekkäisyyden tarkistus on käytössä
6. Levyn ääriviivat vahvistettu, suljettu ja täydellinen — datus määritelty; urat poraustiedostossa; kaikkiin leikkauksiin merkitty toleranssi ja PTH/NPTH
7. PTH ja NPTH erillisissä poraustiedostoissa — ilmoitettu valmistustiedoissa
8. Erillinen Gerber-katseluohjelma: juotosmaskin aukot on vahvistettu kaikissa SMD-padeissa, mukaan lukien kaato- ja täyttöalueet.
9. Valmistusohjeissa määritellyn maskikäsittelyn kautta
10. Paneelin piirustus sisältyy paikkoihin, joissa SMT-paneelien kokoonpano on tarpeen
11. Impedanssimääritys on valmis — kaikki viisi elementtiä läsnä
12. Valmistusmuistiinpanot täydelliset — materiaali, kuparin paino kerrosta kohden, pinnanlaatu, IPC-luokka, läpivientikäsittely, poraustiedostomuistiinpano

Highleapin DFM-tarkastus ja valmistustuki

Highleap Electronics sisällyttää DFM-tarkastuksen vakiovaiheena jokaiseen tilaukseen:

• Automatisoidut tarkastukset: Jälki/väli, rengasmainen rengas, terävät kulmat, silkkipainotulostettavuus, maskisillan leveys, poraus kupariin – palautetaan 24 tunnin sisällä koordinaatteineen ja vakavuusluokituksineen
• Tekninen tarkastus: Impedanssin pinoamisen tarkistus käytettävissä olevaa prepregiä vasten, urien täydellisyys, piirilevyn ääriviivojen ja toleranssien tarkistus, paneelin asettelun toteutettavuus – tarkistukset, joita automaattiset työkalut eivät pysty toistamaan
• Kokoonpanon DFM: Sapluunan aukon pinta-alan suhde, QFN-lämpötyynyn spesifikaatio, suurjänniteväli, komponentin suunta – tarkistetaan samanaikaisesti paljaan piirilevyn DFM:n kanssa kokoonpanoa tilattaessa
• Kirjallinen DFM-raportti: Kriittinen / merkittävä / vähäinen erityisillä korjaussuosituksilla ja Gerber-koordinaateilla

Aloita ilmaisella DFM:n tarkastamalla tarjouksella