El diseño de PCBA normalmente comienza con Captura esquemática, seguido de Colocación de PCB, Enrutamiento, DRC (Verificación de reglas de diseño), y Verificación DFM, luego produce Archivos Gerber, Archivos de perforación NC, Lista de materiales (BOM), y Plano de montaje. Para diseños complejos, HDI PCB tecnología con microvías perforadas con láser y laminación secuencial Puede ser necesario.

Los archivos de entrada principales incluyen:

• Netlist
• Dibujo Mecánico
• Hoja de datos del componente
• Documento de capacidad del proceso (Ancho/espaciado mínimo de las pistas, tamaño mínimo de los orificios, ancho de la barrera de la máscara de soldadura, requisitos de control de impedancia)

Los archivos de salida principales incluyen:

• Gerber RS-274X o ODB++
• Archivo de perforación NC
• Archivo de selección y colocación
• Plantilla Gerber
• Informe del punto de prueba
• Plano de montaje y archivo de serigrafía

2.1 Principios de colocación

La colocación es la base del diseño de PCBA y afecta directamente Calidad del enrutamiento de la señal, Rendimiento térmico, y FabricabilidadLa colocación adecuada es fundamental para PCB de control de impedancia diseños y circuitos digitales de alta velocidad.

• Particionamiento funcional: Separar las áreas de interfaz analógica, digital, de alimentación y de alta velocidad para evitar interferencias.
• Flujo de señal: Coloque los componentes en la dirección del flujo de la señal para reducir los cruces y el área de bucle.
• Prioridad de componentes críticos: Coloque primero los módulos MCU/FPGA/SoC, DDR, de reloj y de alimentación.
• Colocación de bordes: Conectores, botones y LED cerca de los bordes de la placa para cumplir con los requisitos mecánicos.
• Diseño térmico: Componentes de alta potencia cerca de canales de disipación de calor o almohadillas térmicas; agregar térmicas mediante matrices bajo componentes calientes.

2.2 Fundamentos del enrutamiento

• Ancho de pista y capacidad de corriente: Un ancho de pista de 0,5 mm en 1 oz de cobre transporta aproximadamente 1 A. Para corrientes más altas, utilice cobre para o pesas de cobre más gruesas.
• Par diferencial: USB, HDMI, LVDS, Ethernet requieren Ajuste de longitud, Espacio igual, y Acoplamiento estrecho para mantener integridad de la señal y minimizar pérdida de inserción y pérdida de retorno.
• Impedancia controlada: Las señales de alta velocidad requieren una impedancia característica calculada a partir de la configuración de capas; los valores comunes son 50 Ω de terminación simple y 100 Ω diferencial. La revisión de ingeniería debe incluir control de impedancia verificación.
• Ruta de retorno: Asegúrese de tener un plano de referencia completo para evitar problemas de EMI de plano dividido; agregue vías de costura cerca de las transiciones de capas.
• A través de: Minimizar las vías de alta velocidad; usar Perforación de espalda o Vías ciegas/enterradas cuando sea necesario. Para diseños HDI, utilice vías apiladas o vías escalonadas con relleno de cobre.

Un mal DFM conduce a Puenteo de soldadura, Tombstonear, Uniones de soldadura en frío, Cambio de componente, y Bolas de soldaduraEl análisis DFM previo a la producción en masa ayuda a proteger el rendimiento en el primer intento.

3.1 Diseño de patrones de terreno

Los patrones de terreno deben cumplir con IPC-7351El diseño adecuado de las almohadillas es esencial para una fiabilidad óptima. Ensamblaje de PCB y Ensamblaje de PCBA.

• Componentes de chip (0402, 0603, 0805): El tamaño de la almohadilla debe coincidir con la abertura de la plantilla y el perfil de reflujo para evitar el efecto de lápida.
• QFN (Quad Flat No-lead): El fondo Almohadilla térmica debe dividirse para reducir la formación de huecos y juntas frías; utilice Máscara de soldadura definida (SMD) o máscara no definida por soldadura (NSMD) almohadillas adecuadamente.
• BGA (Ball Grid Array): El diámetro de la almohadilla suele ser del 80 al 85 % del diámetro de la bola; la abertura de la máscara de soldadura debe ser precisa para evitar que la máscara de soldadura quede sobre la almohadilla. Para BGA de paso fino, utilice barrera de máscara de soldadura ancho ≤0,1 mm o eliminar la presa si es necesario.
• SOT/SOP/QFP: El paso fino requiere un ancho adecuado de la barrera de máscara de soldadura para evitar la formación de puentes.

3.2 Espaciado y orientación de los componentes

• La separación entre componentes adyacentes debe cumplir con los requisitos de la boquilla de recogida y colocación y de retrabajo (≥0,3 mm).
• Alinee los componentes similares en la misma dirección para facilitar la inspección AOI.
• Mantenga una distancia suficiente entre los componentes altos y bajos para evitar el efecto de sombra durante el proceso de reflujo.

3.3 Máscara de soldadura y serigrafía

• Presa de máscara de soldador ancho ≥0,1 mm para evitar la formación de puentes.
• Serigrafía Las almohadillas no deben superponerse; mantenga una separación de al menos 0,2 mm.
• Marcado de polaridad, Indicador del pin 1, y Designador de referencia Debe quedar claro.
• Seleccione el color de la máscara de soldadura (verde, azul, negro, rojo, blanco) según las preferencias del cliente; asegúrese de que la leyenda impresa sea legible.

4.1 DFT

DFT permite realizar pruebas de PCBA eficientes y de bajo coste, y facilita el desarrollo de programas de prueba y el diseño de dispositivos de fijación.

• Prueba de sonda voladoraNo requiere fijación; ideal para prototipos y lotes pequeños.
• TIC (Prueba en circuito): Requiere puntos de prueba y accesorios; adecuado para alto volumen. Diseñamos patrones de puntos de prueba con cobertura adecuada.
• FCT (Prueba de Circuito Funcional): Verifica la funcionalidad real de la placa de circuito impreso (PCBA).
• Escaneo de límites (JTAG)Utiliza lógica de prueba de chips integrada para reducir los puntos de prueba físicos.

Requisitos de DFT:

• Diámetro del punto de prueba ≥0,8 mm, separación ≥1,27 mm.
• Distribuye los puntos de prueba en un solo lado siempre que sea posible.
• Mantenga los puntos de prueba despejados y alejados de componentes altos.
• Reserve puntos de prueba para redes de alimentación y tierra para permitir Prueba corta de apagado y medición de voltaje de encendido.

4.2 DFA

DFA se centra en la eficiencia del ensamblaje y la prevención de errores.

• Panelización: Usar Corte en V (ranura en V) o Mordedura de ratón / Agujero de sello. Para ensamblaje de PCB con componentes que cuelgan del borde, utilice enrutamiento de pestañas con mordeduras de ratón.
• Carril de herramientas: 3–5 mm de ancho para transferencia y posicionamiento mediante cinta transportadora.
• Marca fiducial: Al menos 2-3 marcas de referencia globales; marcas de referencia locales para dispositivos de paso fino como BGA y QFN.
• Poka-YokeAsegúrese de que los conectores tengan una orientación única para evitar la inserción inversa.

5.1 Integridad de la señal (IS)

Los problemas de SI incluyen: Reflexión, Diafonía, Excederse, Disparo inferior, y Desfase temporalAlta velocidad Diseño de PCB puede utilizar simulación de diseño previo y verificación posterior al diseño evaluar el diagrama del ojo.

• Adaptación de impedancias: Terminación en serie de la fuente, terminación en paralelo o terminación en CA.
• Ajuste de longitud: Enrutamiento serpentino para grupos de datos/direcciones DDR y pares diferenciales.
• Supresión de diafonía: Regla 3W (espaciado ≥3× ancho de la pista); agregar pistas de guarda para señales críticas.
• Regresar por: Añadir vías de unión cerca de las transiciones de capa para reducir la inductancia del bucle.

5.2 Integridad de la energía (PI)

Los problemas de PI incluyen: Ruido de potencia, Caída de tensión, y Rebote en el sueloUn diseño bien logrado Red de distribución de energía (PDN) es fundamental para un funcionamiento estable.

• Condensador de desacoplamiento: Coloque combinaciones de 0,1 µF + 10 µF cerca de cada pin de alimentación; utilice condensadores de baja ESL para desacoplamiento de alta frecuencia.
• División del plano de potencia: Separe los planos de alimentación analógica y digital; evite cruzar las divisiones con señales de alta velocidad.
• Trayectoria de baja impedancia: Los planos de alimentación y tierra adyacentes crean capacitancia de plano; mantenga un dieléctrico delgado entre las capas de alimentación y tierra.
• Conteo por vía: Múltiples vías paralelas para rutas de alta corriente; utilice vías rellenas de cobre para vías de alta corriente.

5.3 Compatibilidad electromagnética (CEM)

Las coberturas de EMC EMI (Interferencia electromagnética) y EMS (Susceptibilidad Electromagnética)Una revisión previa al cumplimiento de la normativa EMC puede identificar riesgos de diseño antes de las pruebas formales.

• Regla de las 20 horas: Rebaje los bordes del plano de potencia en 20 veces el espaciado de la capa para reducir los campos de borde.
• Filtrado de interfaz: Añadir diodos TVS, inductores de modo común, perlas de ferrita y condensadores en los conectores de E/S.
• Blindaje: Utilice cubiertas protectoras sobre las áreas sensibles; proporcione almohadillas de conexión a tierra para fijación del escudo.
• Cristal y relojNo se permite el enrutamiento bajo los cristales; utilice pistas de guarda y mantenga cortas las pistas de reloj.

5.4 Diseño de PCB HDI

Para diseños de alta densidad, HDI PCB tecnología con microvías perforadas con láser, vías ciegas, y vías enterradas Permite formatos más pequeños y una mayor densidad de enrutamiento. Consideraciones clave:

• Relación de aspecto de las microvías típicamente ≤1:1.
• Usar microvías apiladas para transiciones de capas en áreas de alta densidad.
• Laminación secuencial El proceso permite múltiples capas de microvías.
• Vía en la almohadilla con relleno de cobre y planarización para distribución BGA.

6.1 Diseño BGA

El diseño de la almohadilla BGA afecta directamente al rendimiento de la soldadura. Ensamblaje de PCB y Ensamblaje de PCBAespecialmente en aplicaciones BGA de paso fino.

• Diámetro de la almohadilla ≈0,8–0,85 × diámetro de la bola (por ejemplo, almohadilla de 0,25 mm para una bola de 0,3 mm).
• La abertura de la máscara de soldadura es entre 0,025 y 0,05 mm mayor que la almohadilla por cada lado.
• NSMD (Non-Soldard Mask Defined) o SMD (Definido por máscara de soldadura); NSMD común para BGA de paso fino.
• Vías de distribución de 0,2 mm/0,1 mm o más pequeñas; utilice Vía en la almohadilla con Relleno de cobre / Relleno de resina para evitar la capilaridad de la soldadura.
• Agregar marcas fiduciales locales cerca de BGA para una colocación precisa.

6.2 Diseño QFN

Los encapsulados QFN (Quad Flat No-lead) requieren un diseño cuidadoso de las almohadillas térmicas.

• Divida la almohadilla térmica en varias almohadillas más pequeñas o utilice una sola almohadilla con aberturas segmentadas para reducir la formación de huecos.
• Para la inspección AOI, extienda las almohadillas de los pines entre 0,2 y 0,3 mm más allá del borde del encapsulado.
• Usar Tapón de resina o Relleno de cobre para vías de almohadillas térmicas para evitar la capilaridad de la soldadura.
• Para QFN de alta potencia, agregue térmica a través de matriz Conectando con planos internos de cobre.

6.3 0402 / 0201 / 01005 Microcomponentes

• Espacio entre almohadillas 0402: 0,4–0,5 mm; 0201: 0,25–0,3 mm; 01005: 0,15–0,2 mm.
• Utilice aberturas para plantillas anti-bolas de soldadura (con muescas o reducidas).
• Proporcione suficientes marcas de referencia para una colocación precisa.
• Considerar dispensador de pegamento Para montaje por ambas caras con componentes pesados.

7.1 Diseño de aberturas para plantillas

El diseño de la abertura de la plantilla determina directamente impresión de pasta de soldadura calidad y debe optimizarse para cada PCBA.

• Grosor de la plantilla: 0,1–0,15 mm típico; 0,08 mm para microcomponentes; 0,2 mm para alta corriente.
• Relación de área: Área de apertura / área de pared de apertura > 0,66.
• Relación de aspecto: Ancho de la abertura / grosor de la plantilla > 1,5.
• Aperturas especiales: Almohadilla térmica QFN con múltiples ventanas pequeñas; reducción circular o cuadrada BGA; aberturas con muescas anti-soldadura para componentes de chips.
• Considerar Plantilla para escalones para tamaños de componentes mixtos (por ejemplo, plantilla gruesa para áreas de alta corriente, delgada para paso fino).

7.2 Soldadura por reflujo y por ola

• Soldadura por reflujo: Para componentes SMT; requiere una adecuada perfil de temperatura (precalentar, remojar, reflujo, enfriamiento). Usar reflujo de nitrógeno para una mejor humectación y una menor oxidación.
• Soldadura por ola: Para componentes de orificio pasante (DIP) y proceso de cola roja SMT.
• Soldadura selectiva por olaSoldadura localizada para componentes de orificio pasante; ideal para placas con tecnología mixta.
• Proceso sin plomoPasta de soldadura SAC305; temperatura máxima de reflujo 235–250 °C. Los acabados superficiales comunes incluyen: HASL sin plomo, ACEPTAR, Departamento de Bomberos Voluntarios, plata de inmersión, y lata de inmersión.

7.3 Ensamblaje mixto

Combine la soldadura por reflujo SMT y la soldadura por ola DIP, o utilice Fijación con alfiler (PIP) para componentes de orificio pasante en reflujo.

8.1 Métodos de panelización

• Corte en V (ranura en V): Bajo costo; para placas rectangulares sin componentes en los bordes.
• Mordedura de ratón / Agujero de sello: Para tableros irregulares o componentes de borde; utilice enrutamiento de pestañas con mordeduras de ratón.
• Puente + Mordedura de ratón: Combina resistencia y facilidad de separación.

8.2 Riel de herramientas y marca fiducial

• Ancho del riel de la herramienta: 3–5 mm.
• Marca de referencia: 1 mm de diámetro, abertura para máscara de soldadura de 2 a 3 mm, acabado en oro o estaño por inmersión.
• Marcadores locales para dispositivos BGA/QFN de paso fino.

8.3 Tamaño y cantidad de paneles

• Tamaño del panel dentro de los límites del sistema de montaje automatizado y del horno de reflujo (≤400 mm × 400 mm).
• Equilibrar la eficiencia y el aprovechamiento del material; evitar la deformación.
• Usar pestañas de separación o ranuras enrutadas para reducir el estrés durante el desmontaje de los paneles.

9.1 Comprobación eléctrica

• La RDC no presenta errores fatales.
• Coincidencia de longitud de señal crítica, impedancia, espaciado.
• Potencia neta según el número de tomas y la capacidad actual.
• Simulación de integridad de la señal Los resultados cumplen con los requisitos del diagrama ocular.

9.2 Verificación DFM

• Tamaño de la almohadilla según IPC-7351.
• El espaciado entre componentes cumple con los requisitos mínimos de recogida y colocación.
• Máscara de soldadura, serigrafía, marcado de polaridad transparente.
• La abertura de la plantilla coincide con la relación de área.
• Panelización y riel de herramientas presente.

9.3 Verificación DFT

• Probar la cobertura de puntos en redes críticas.
• Puntos de prueba despejados.
• Viabilidad de los dispositivos TIC.

9.4 Verificación del montaje

• Presencia de marcas de referencia y de riel de herramientas.
• El método de panelización es razonable.
• Distancia del componente al corte en V ≥0,5 mm.

9.5 Integridad de la documentación

• Nomenclatura de capas Gerber estandarizada.
• Los números de pieza de la lista de materiales, los paquetes y las cantidades son correctos.
• El archivo de selección y colocación coincide con la lista de materiales.
• El archivo de plantilla coincide con el diseño de la placa de circuito impreso.

Para productos heredados u obsoletos placas de circuito impreso PCBA, Ingeniería inversa de PCBA puede recrear esquemas, listas de materiales y archivos Gerber a partir de placas físicas y conectar los datos recuperados a un nuevo Diseño de PCB y Ensamblaje de PCBA flujo de trabajo.

Nuestro proceso de ingeniería inversa incluye:

• Imágenes de la placa e inspección por rayos X para mapear capas internas.
• Identificación de componentes y extracción de la lista de materiales incluyendo la sustitución de piezas obsoletas.
• Captura esquemática a partir de la reconstrucción de la lista de conexiones.
• Recreación del diseño de PCB con mejoras de DFM.
• Ensamblaje de PCBA prototipo y pruebas funcionales.

Servicios adicionales de valor añadido:

• Recubrimiento conforme para entornos hostiles.
• Macetaje y encapsulación para resistencia a las vibraciones.
• Relleno inferior para encapsulados BGA y CSP.
• Retrabajo y reparación utilizando una estación de retrabajo BGA.
• Desarrollo de pruebas funcionales para PCBA a medida.