2023-05-10
통신 및 전자 제품의 시장 경쟁이 심화되면서 제품의 수명 주기가 단축되고 있습니다.오리지널 제품의 업그레이드와 신제품의 출시 속도는 기업의 생존과 발전에 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.제조 링크에서 생산 리드인 시간을 단축하면서 제조 가능성과 제조 품질이 더 높은 신제품을 얻는 방법은 점점 비전을 가진 사람들이 추구하는 경쟁력이 되었습니다.
전자 제품 제조에 있어서 제품의 소형화 및 복합화로 인해 회로 기판의 조립 밀도가 점점 높아지고 있습니다.따라서 널리 사용되는 차세대 SMT 조립 공정은 설계자가 맨 처음부터 제조 가능성을 고려해야 합니다.디자인에 대한 고려가 미흡하여 제조성이 좋지 않은 경우 디자인을 수정해야 하므로 필연적으로 제품 도입 시간이 길어지고 도입 비용이 증가합니다.PCB 레이아웃이 약간 변경되더라도 인쇄 기판 및 SMT 솔더 페이스트 인쇄 스크린 기판을 다시 만드는 비용은 최대 수천 또는 수만 위안이며 아날로그 회로는 다시 디버깅해야 합니다.
수입 시기의 지연은 기업이 시장에서 기회를 놓치고 전략적으로 매우 불리한 위치에 놓이게 할 수 있습니다.그러나 제품을 수정하지 않고 제조하면 필연적으로 제조 결함이 생기거나 제조 비용이 증가하여 더 많은 비용이 듭니다.따라서 기업이 신제품을 설계할 때 설계의 제조 가능성을 일찍 고려할수록 신제품을 효과적으로 도입하는 데 더 도움이 됩니다.
PCB 설계의 제조 가능성은 두 가지 범주로 나뉩니다. 하나는 인쇄 회로 기판 생산 공정 기술입니다.두 번째는 마운팅 프로세스의 구성 요소 및 인쇄 회로 기판의 회로 및 구조를 나타냅니다.인쇄 회로 기판 생산 공정 기술의 경우 일반 PCB 제조업체는 제조 능력의 영향으로 인해 설계자에게 매우 상세한 요구 사항을 제공하며 이는 실제로 비교적 우수합니다.그러나 저자의 이해에 따르면 실제로 충분한 관심을 받지 못한 것은 두 번째 유형, 즉 전자 조립을 위한 제조 가능성 설계입니다.이 백서의 초점은 또한 설계자가 PCB 설계 단계에서 고려해야 하는 제조 가능성 문제를 설명하는 것입니다.
전자 조립을 위한 제조 가능성 설계에서는 PCB 설계자가 PCB 설계 초기에 다음 사항을 고려해야 합니다.
어셈블리 모드 및 구성 요소 레이아웃의 선택은 PCB 제조 가능성의 매우 중요한 측면이며 어셈블리 효율성, 비용 및 제품 품질에 큰 영향을 미칩니다.사실 저자는 꽤 많은 PCB를 접해보았고, 아직까지도 아주 기본적인 원리에 대한 배려가 부족한 부분이 있다.
일반적으로 PCB의 조립 밀도에 따라 다음 조립 방법이 권장됩니다.
회로 설계 엔지니어로서 원칙적으로 실수하지 않도록 PCB 조립 프로세스를 올바르게 이해해야 합니다.조립 모드를 선택할 때 PCB의 조립 밀도와 배선의 어려움 외에도 이 조립 모드의 일반적인 공정 흐름과 기업 자체의 공정 장비 수준을 고려해야 합니다.기업에 웨이브 용접 공정이 좋지 않은 경우 위 표에서 다섯 번째 조립 방법을 선택하면 많은 문제가 발생할 수 있습니다.웨이브 솔더링 프로세스가 용접 표면에 대해 계획된 경우 용접 표면에 몇 개의 SMDS를 배치하여 프로세스를 복잡하게 만드는 것을 피해야 한다는 점도 주목할 가치가 있습니다.
PCB 부품의 레이아웃은 생산 효율성과 비용에 매우 중요한 영향을 미치며 연결 가능성의 PCB 설계를 측정하는 중요한 지표입니다.일반적으로 구성 요소는 가능한 한 균일하고 규칙적이며 깔끔하게 배열되며 동일한 방향 및 극성 분포로 배열됩니다.규칙적인 배치는 검사에 편리하고 패치/플러그인 속도 향상에 도움이 되며 균일한 분포는 열 분산 및 용접 공정 최적화에 도움이 됩니다.
한편, 프로세스를 단순화하기 위해 PCB 설계자는 리플로 용접 및 웨이브 용접의 한 그룹 용접 프로세스만 PCB의 양쪽에서 사용할 수 있음을 항상 인식해야 합니다.이것은 어셈블리 밀도에서 특히 주목할 만합니다. PCB 용접 표면은 더 많은 패치 구성 요소로 분산되어야 합니다.설계자는 용접 표면에 장착된 부품에 사용할 그룹 용접 프로세스를 고려해야 합니다.바람직하게는, 패치 경화 후의 웨이브 솔더링 프로세스는 천공된 장치의 핀을 부품 표면에 동시에 용접하는 데 사용될 수 있다.
그러나 웨이브 용접 패치 구성 요소는 상대적으로 엄격한 제약 조건이 있으며 0603 이상의 크기 칩 저항, SOT, SOIC(핀 간격 ≥1mm 및 높이 2.0mm 미만) 용접만 있습니다.용접 표면에 분포된 구성 요소의 경우 웨이브 크레스트 용접 중에 핀의 방향은 PCB의 전송 방향에 수직이어야 하므로 구성 요소 양쪽의 용접 끝 또는 리드가 동시에 용접에 잠기도록 합니다. 시간.
인접한 구성 요소 사이의 배열 순서 및 간격도 도 1에 도시된 바와 같이 "차폐 효과"를 피하기 위해 웨이브 크레스트 용접의 요구 사항을 충족해야 합니다.1. 웨이브 솔더링 SOIC 및 기타 다중 핀 구성 요소를 사용할 때 연속 용접을 방지하기 위해 두 개의 솔더 피트(양쪽 1개)에서 주석 흐름 방향으로 설정해야 합니다.
유사한 유형의 구성 요소는 보드에서 동일한 방향으로 배열되어야 구성 요소를 쉽게 장착, 검사 및 용접할 수 있습니다.예를 들어 모든 방사형 커패시터의 음극 단자가 플레이트의 오른쪽을 향하도록 하고 모든 DIP 노치가 동일한 방향을 향하게 하는 등 계측 속도를 높이고 오류를 더 쉽게 찾을 수 있습니다.그림 2에서 보듯이 보드 A는 이 방법을 채택하고 있기 때문에 역 커패시터를 찾기가 쉬운 반면 보드 B는 이를 찾는 데 더 많은 시간이 걸린다.실제로 회사는 만드는 모든 회로 기판 구성 요소의 방향을 표준화할 수 있습니다.일부 보드 레이아웃에서는 이를 반드시 허용하지 않을 수 있지만 노력해야 합니다.
PCB 설계에서 고려해야 할 제조 가능성 문제
또한 유사한 구성 요소 유형은 그림 3과 같이 모든 구성 요소 발이 같은 방향으로 가능한 한 함께 접지되어야 합니다.
그러나 저자는 어셈블리 밀도가 너무 높고 PCB의 용접 표면도 탄탈륨 커패시터 및 패치 인덕턴스, 얇은 간격의 SOIC와 같은 높은 구성 요소로 분포되어야 하는 PCBS를 실제로 상당히 많이 접했습니다. 그리고 TSOP.이 경우 역류 용접용 양면 인쇄 솔더페이스트 패치만 사용할 수 있으며, 플러그인 부품은 수동 용접에 적응하기 위해 부품 분포에 최대한 집중해야 한다.또 다른 가능성은 수동 용접을 피하고 효율성을 개선하고 용접 품질을 보장할 수 있는 선택적 웨이브 솔더링 프로세스를 수용하기 위해 구성 요소 표면의 천공 요소가 몇 개의 주요 직선으로 가능한 한 분산되어야 한다는 것입니다.이산 솔더 조인트 분배는 선택적 웨이브 솔더링에서 주요 금기 사항이며, 이는 처리 시간을 몇 배로 늘릴 것입니다.
인쇄된 기판 파일에서 구성 요소의 위치를 조정할 때 구성 요소와 실크스크린 기호 간의 일대일 대응에 주의해야 합니다.구성 요소 옆에 있는 실크스크린 기호를 이동하지 않고 구성 요소를 이동하면 실제 생산에서 실크스크린 기호가 생산을 안내할 수 있는 산업 언어이기 때문에 제조에서 주요 품질 위험이 됩니다.
현재 전자 실장은 자동화 정도가 높은 산업 중 하나이며 생산에 사용되는 자동화 장비는 PCB의 자동 전송이 필요하므로 PCB의 전송 방향 (일반적으로 장변 방향), 위아래 각각 자동 전송을 용이하게 하기 위해 클램핑이 자동으로 장착할 수 없기 때문에 보드의 가장자리 근처를 피하십시오.
포지셔닝 마커의 역할은 PCB가 광학식 포지셔닝에 널리 사용되는 조립 장비에 대해 PCB를 정확하게 찾고 PCB 가공 오류를 수정하기 위해 광학 식별 시스템에 대해 적어도 2개 또는 3개의 포지셔닝 마커를 제공해야 한다는 것입니다.일반적으로 사용되는 위치 지정 마커 중 두 개는 PCB의 대각선에 분산되어야 합니다.포지셔닝 마크의 선택은 일반적으로 솔리드 라운드 패드와 같은 표준 그래픽을 사용합니다.식별을 용이하게 하기 위해 다른 회로 특징이나 표시가 없는 표시 주변에 빈 영역이 있어야 하며 크기는 표시의 직경(그림 4 참조) 및 표시 사이의 거리 이상이어야 합니다. 보드의 가장자리는 5mm 이상이어야 합니다.
PCB 자체의 제조뿐만 아니라 반자동 플러그인의 조립 공정, ICT 테스트 및 기타 공정에서 PCB는 모서리에 2~3개의 위치 지정 구멍을 제공해야 합니다.
크기가 작거나 불규칙한 모양의 PCB를 조립할 때 많은 제약이 따르기 때문에 그림 5와 같이 여러 개의 작은 PCB를 적절한 크기의 PCB로 조립하는 것이 일반적입니다. 일반적으로 한면 크기가 작은 PCB는 150mm보다 접합 방법을 채택하는 것으로 간주할 수 있습니다.2개, 3개, 4개 등으로 대형 PCB의 크기를 적절한 가공 범위로 접합할 수 있습니다.일반적으로 폭 150mm~250mm, 길이 250mm~350mm의 PCB가 자동조립에 더 적합한 사이즈이다.
보드의 또 다른 방법은 양수 및 음수 철자의 양면에 SMD가있는 PCB를 큰 보드로 배열하는 것입니다. 이러한 보드는 일반적으로 스크린 보드의 비용 절감을 고려하여 음과 양으로 일반적으로 알려져 있습니다. 즉, 이러한 보드를 통해 원래 스크린 보드의 양면이 필요했지만 이제 스크린 보드를 열면 됩니다.또한 기술자가 SMT 기계의 실행 프로그램을 준비하면 음과 양의 PCB 프로그래밍 효율성도 높아집니다.
보드를 분할할 때 서브보드 간의 연결은 양면 V자형 홈, 긴 슬롯 홀 및 라운드 홀 등으로 만들 수 있지만 분리선이 내부에 있도록 설계를 최대한 고려해야 합니다. 보드를 용이하게하기 위해 직선이지만 분리면이 PCB 라인에 너무 가까워서 보드가 손상되기 쉽도록 고려하십시오.
매우 경제적인 보드도 있고 PCB 보드가 아니라 그리드 그래픽 보드의 메쉬를 말합니다.자동 솔더 페이스트 인쇄기의 적용으로 현재의 고급 인쇄기(예: DEK265)는 790×790mm 스틸 메쉬의 크기를 허용하고 다면 PCB 메쉬 패턴을 설정하여 스틸 메쉬 조각을 얻을 수 있습니다. 여러 제품을 인쇄하는 경우 매우 비용을 절감할 수 있으며 특히 소규모 배치 및 다양한 제조업체의 제품 특성에 적합합니다.
SMT의 테스트 가능성 설계는 주로 현재 ICT 장비 상황을 위한 것입니다.생산 후 제조에 대한 테스트 문제는 회로 및 표면 실장 PCB SMB 설계에서 고려됩니다.테스트 가능성 설계를 개선하려면 프로세스 설계와 전기 설계의 두 가지 요구 사항을 고려해야 합니다.
포지셔닝의 정확도, 기판 제조 절차, 기판 크기 및 프로브 유형은 모두 프로브의 신뢰성에 영향을 미치는 요소입니다.
(1) 포지셔닝 홀.기판의 구멍 위치 오차는 ±0.05mm 이내여야 합니다.위치 지정 구멍을 가능한 한 멀리 두 개 이상 설치하십시오.솔더 코팅의 두께를 줄이기 위해 비금속 포지셔닝 홀을 사용하면 공차 요구 사항을 충족할 수 없습니다.기판을 전체적으로 제조한 다음 별도로 테스트하는 경우 위치 지정 구멍은 마더보드와 각 개별 기판에 있어야 합니다.
(2) 테스트 포인트의 직경은 0.4mm 이상이고 인접한 테스트 포인트 사이의 간격은 2.54mm 이상 1.27mm 이상입니다.
(3) 높이가 *mm보다 높은 부품을 테스트 표면에 올려놓지 마십시오. 그러면 온라인 테스트 픽스처의 프로브와 테스트 포인트 사이의 접촉 불량이 발생할 수 있습니다.
(4) 프로브와 구성 요소 사이의 충격 손상을 방지하기 위해 테스트 지점을 구성 요소에서 1.0mm 떨어진 곳에 놓습니다.포지셔닝 홀 링의 3.2mm 이내에 부품이나 테스트 지점이 없어야 합니다.
(5) 테스트 포인트는 클램핑 고정물을 보장하기 위해 사용되는 PCB 가장자리의 5mm 이내에 설정되어서는 안 됩니다.일반적으로 컨베이어 벨트 생산 장비와 SMT 장비에는 동일한 프로세스 에지가 필요합니다.
(6) 모든 감지 지점은 부드러운 질감, 용이한 침투 및 비산화성을 가진 주석 도금 또는 금속 전도성 재료를 선택하여 안정적인 접촉을 보장하고 프로브의 수명을 연장해야 합니다.
(7) 테스트 포인트는 솔더 저항이나 텍스트 잉크로 덮을 수 없습니다. 그렇지 않으면 테스트 포인트의 접촉 면적이 줄어들고 테스트의 신뢰성이 떨어집니다.
(1) 구성 요소 표면의 SMC/SMD 테스트 지점은 가능한 한 구멍을 통해 용접 표면으로 유도되어야 하며 구멍 직경은 1mm보다 커야 합니다.이러한 방식으로 단면 니들 베드를 온라인 테스트에 사용할 수 있으므로 온라인 테스트 비용을 줄일 수 있습니다.
(2) 각각의 전기적 노드는 테스트 지점을 가져야 하며, 각 IC는 POWER 및 GROUND의 테스트 지점을 가져야 하며 IC로부터 2.54mm 범위 내에서 이 구성 요소에 최대한 가깝게 있어야 합니다.
(3) 테스트 포인트의 폭은 서킷 루팅에 설정 시 40mil 폭으로 확장될 수 있습니다.
(4) 인쇄 기판에 테스트 포인트를 고르게 분포시킵니다.프로브가 특정 영역에 집중되면 더 높은 압력으로 인해 테스트 중인 플레이트 또는 바늘 베드가 변형되어 프로브의 일부가 테스트 지점에 도달하지 못하게 됩니다.
(5) 회로 기판의 전원 공급 라인은 테스트 중단점을 설정하기 위해 영역으로 분할되어야 합니다. 그러면 회로 기판의 전원 디커플링 커패시터 또는 기타 구성 요소가 전원 공급 장치에 단락된 것처럼 보일 때 오류 지점을 더 빨리 찾고 정확히.중단점을 설계할 때 테스트 중단점을 재개한 후 전력 전달 용량을 고려해야 합니다.
그림 6은 테스트 포인트 디자인의 예를 보여줍니다.테스트 패드는 확장 와이어에 의해 구성 요소의 리드 근처에 설정되거나 테스트 노드가 천공 패드에 의해 사용됩니다.구성 요소의 솔더 조인트에서 테스트 노드를 선택하는 것은 엄격히 금지되어 있습니다.이 테스트는 가상 용접 조인트가 프로브의 압력 하에서 이상적인 위치로 돌출되도록 할 수 있으므로 가상 용접 결함이 가려지고 소위 "결점 마스킹 효과"가 발생합니다.프로브는 포지셔닝 오류로 인한 프로브의 바이어스로 인해 구성 요소의 끝점이나 핀에 직접 작용하여 구성 요소에 손상을 줄 수 있습니다.
PCB 설계에서 어떤 제조 가능성 문제를 고려해야 합니까?
위의 내용은 PCB 설계에서 고려해야 할 주요 원칙 중 일부입니다.전자 조립을 지향하는 PCB의 제조 설계에는 구조 부품과 일치하는 공간의 합리적인 배치, 실크 스크린 그래픽 및 텍스트의 합리적인 배치, 무겁거나 큰 발열 장치 위치의 적절한 배치와 같은 많은 세부 사항이 있습니다. , PCB의 설계 단계에서는 Test Point와 Test Space를 적절한 위치에 설정하고, Pull and Press Riveting 공정으로 Coupling을 장착할 때 Die와 주변에 분산된 부품과의 간섭을 고려.PCB 설계자는 고품질, 고효율, 저비용을 달성하기 위해 좋은 전기적 성능과 아름다운 레이아웃을 얻는 방법뿐만 아니라 PCB 설계에서 제조 가능성도 마찬가지로 중요한 포인트로 고려합니다.
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