طراحی PCBA معمولاً با ... شروع می‌شود. ضبط شماتیک، و به دنبال آن قرار دادن PCB، مسیریابی، بررسی قوانین طراحی (DRC)، و بررسی DFM، سپس خروجی می‌دهد فایل‌های گربر، فایل‌های مته NC، BOM (لیست مواد)، و طراحی مونتاژبرای طرح‌های پیچیده، برد مدار چاپی HD فناوری با میکروویوهای سوراخ شده با لیزر و لایه گذاری متوالی ممکن است مورد نیاز باشد.

فایل‌های ورودی اصلی شامل موارد زیر هستند:

• نت لیست
• طراحی مکانیکی
• برگه اطلاعات قطعات
• سند قابلیت فرآیند (حداقل عرض/فاصله مسیر، حداقل اندازه سوراخ، عرض سد پوشش لحیم، الزامات کنترل امپدانس)

فایل‌های خروجی اصلی شامل موارد زیر هستند:

• گربر RS-274X یا او دی بی++
• فایل مته NC
• فایل را انتخاب و قرار دهید
• استنسیل گربر
• گزارش نقطه تست
• نقشه مونتاژ و فایل سیلک اسکرین

۲.۱ اصول جایگذاری

جایگذاری، اساس طراحی PCBA است و مستقیماً بر آن تأثیر می‌گذارد. کیفیت مسیریابی سیگنال، عملکرد حرارتی، و قابلیت تولیدقرار دادن مناسب برای ... بسیار مهم است برد مدار چاپی کنترل امپدانس طراحی و مدارهای دیجیتال پرسرعت

• پارتیشن‌بندی عملکردیبرای جلوگیری از تداخل، نواحی رابط آنالوگ، دیجیتال، برق و پرسرعت را از هم جدا کنید.
• جریان سیگنال: قطعات را در جهت جریان سیگنال قرار دهید تا تقاطع و ناحیه حلقه کاهش یابد.
• اولویت اجزای حیاتیابتدا ماژول‌های MCU/FPGA/SoC، DDR، کلاک و پاور را قرار دهید.
• قرار دادن لبه: کانکتورها، دکمه‌ها و LEDها نزدیک لبه‌های برد برای برآورده کردن الزامات مکانیکی.
• طرح حرارتیقطعات پرمصرف نزدیک کانال‌های اتلاف گرما یا پدهای حرارتی؛ اضافه کنید حرارتی از طریق آرایه‌ها زیر اجزای داغ.

۲.۲ ملزومات مسیریابی

• پهنای مسیر و ظرفیت جریان: عرض مسیر ۰.۵ میلی‌متر روی ۱ اونس مس تقریباً ۱ آمپر جریان دارد. برای جریان بالاتر، از مس برای یا وزنه‌های مسی ضخیم‌تر.
• جفت دیفرانسیلی: نیاز به USB، HDMI، LVDS، اترنت تطبیق طول، فاصله مساوی، و کوپلینگ محکم برای نگهداری یکپارچگی سیگنال و به حداقل رساندن تلفات درج و ضرر بازگشتی.
• امپدانس کنترل‌شدهسیگنال‌های پرسرعت نیاز به امپدانس مشخصه محاسبه‌شده از stack-up دارند؛ مقادیر رایج ۵۰ اهم برای تک‌سر و ۱۰۰ اهم برای تفاضلی هستند. بررسی مهندسی باید شامل موارد زیر باشد: کنترل امپدانس تأیید
• مسیر بازگشتاطمینان حاصل کنید که یک صفحه مرجع کامل وجود دارد تا از مشکلات EMI صفحه تقسیم شده جلوگیری شود؛ اضافه کنید دوخت ویاس انتقال‌های نزدیک به لایه
• از طریق: به حداقل رساندن مسیرها با سرعت بالا؛ استفاده از حفاری برگشتی یا ویاس‌های کور/مدفون در صورت لزوم. برای طرح‌های HDI، از ویاس‌های انباشته شده یا مسیرها (ویاس) متناوب با پر کردن با مس.

DFM ضعیف منجر به پل لحیم کاری، سنگ قبرسازی، اتصالات لحیم سرد، تغییر کامپوننت، و توپ‌های لحیمتجزیه و تحلیل DFM قبل از تولید انبوه به حفظ بازده اولیه کمک می‌کند.

۳.۱ طراحی الگوی زمین

الگوهای زمین باید مطابقت داشته باشند IPC-7351طراحی مناسب پد برای اطمینان ضروری است مونتاژ برد مدار چاپی و مونتاژ PCBA.

• قطعات تراشه (0402، 0603، 0805)اندازه پد باید با دهانه شابلون و پروفیل reflow مطابقت داشته باشد تا از ایجاد اثر سنگ قبر جلوگیری شود.
• QFN (چهارگانه تخت بدون سرب): پایین پد حرارتی باید برای کاهش فضای خالی و درزهای سرد، پارتیشن‌بندی شود؛ استفاده کنید تعریف پوشش لحیم (SMD) یا ماسک بدون لحیم تعریف شده (NSMD) پدها را به طور مناسب قرار دهید.
• آرایه شبکه توپی (BGA)قطر پد معمولاً ۸۰ تا ۸۵ درصد قطر گوی است؛ دهانه پوشش لحیم باید دقیق باشد تا از ایجاد پوشش لحیم روی پد جلوگیری شود. برای BGA با گام ریز، از سد ماسک لحیم عرض ≤0.1 میلی‌متر یا در صورت نیاز، سد را حذف کنید.
• SOT/SOP/QFPگام ریز به پهنای کافی پوشش لحیم برای جلوگیری از پل زدن نیاز دارد.

۳.۲ فاصله و جهت‌گیری اجزا

• فاصله اجزای مجاور باید الزامات نازل برداشتن و گذاشتن و الزامات کار مجدد (≥0.3 میلی‌متر) را برآورده کند.
• برای بازرسی آسان‌تر AOI، اجزای مشابه را در یک جهت تراز کنید.
• برای جلوگیری از ایجاد سایه در هنگام بازتاب، فاصله کافی بین اجزای بلند و کوتاه را حفظ کنید.

۳.۳ پوشش لحیم و چاپ سیلک اسکرین

• سد ماسک لحیم کاری عرض ≥0.1 میلی‌متر برای جلوگیری از پل زدن.
• سیلک اسکرین نباید پدها روی هم قرار بگیرند؛ فاصله بین پدها باید ≥0.2 میلی‌متر باشد.
• علامت گذاری قطبیت، نشانگر پین ۱، و تعیین‌کننده مرجع باید واضح باشد.
• رنگ پوشش لحیم (سبز، آبی، مشکی، قرمز، سفید) را بر اساس ترجیح مشتری انتخاب کنید؛ از خوانایی چاپ راهنما اطمینان حاصل کنید.

۴.۱ تبدیل فوریه چگالی (DFT)

DFT امکان آزمایش کارآمد و کم‌هزینه PCBA را فراهم می‌کند و از توسعه برنامه آزمایش و طراحی فیکسچر پشتیبانی می‌کند.

• آزمایش کاوشگر پرندهبدون نیاز به فیکسچر؛ ایده‌آل برای نمونه‌های اولیه و دسته‌های کوچک.
• فناوری اطلاعات و ارتباطات (تست درون مدار)نیاز به نقاط تست و فیکسچر دارد؛ مناسب برای حجم بالا. ما طراحی می‌کنیم الگوهای نقطه آزمون با پوشش مناسب.
• FCT (آزمایش مدار عملکردی): عملکرد واقعی PCBA را تأیید می‌کند.
• اسکن مرزی (JTAG): از منطق تست تراشه داخلی برای کاهش نقاط تست فیزیکی استفاده می‌کند.

الزامات DFT:

• قطر نقطه آزمایش ≥0.8 میلی‌متر، فاصله ≥1.27 میلی‌متر.
• در صورت امکان، نقاط تست را در یک طرف توزیع کنید.
• نقاط تست را بدون مانع و دور از اجزای بلند نگه دارید.
• نقاط تست را برای فعال کردن شبکه‌های برق و زمین رزرو کنید تست اتصال کوتاه خاموش شدن دستگاه و اندازه‌گیری ولتاژ هنگام روشن شدن.

۴.۲ دی‌اف‌ای

DFA بر کارایی مونتاژ و جلوگیری از خطا تمرکز دارد.

• پنل‌سازی: استفاده برش V (امتیازدهی V) یا جای گزش موش / جای مهربرای مونتاژ برد مدار چاپی با اجزای لبه دار، استفاده کنید مسیریابی تب با نیش موش.
• راه آهن ابزار: عرض ۳ تا ۵ میلی‌متر برای انتقال و قرارگیری روی نوار نقاله.
• علامت تجاریحداقل ۲ تا ۳ مرجع جهانی؛ مرجع‌های محلی برای قطعات با گام دقیق مانند BGA و QFN.
• پوکا-یوکه: مطمئن شوید که کانکتورها جهت‌گیری منحصر به فردی دارند تا از ورود معکوس جلوگیری شود.

۵.۱ یکپارچگی سیگنال (SI)

مسائل SI شامل موارد زیر است بازتاب، تداخل، از حد خارج شدن، کم ارتفاع، و انحراف زمان‌بندیسرعت بالا طراحی برد مدار چاپی می‌توانند استفاده کنند شبیه‌سازی پیش از طرح‌بندی و تأیید پس از طرح‌بندی برای ارزیابی نمودار چشم.

• تطبیق امپدانس: خاتمه سری منبع، خاتمه موازی یا خاتمه AC.
• تطبیق طولمسیریابی مارپیچ برای گروه‌های داده/آدرس DDR و جفت‌های تفاضلی.
• سرکوب تداخل: قانون ۳W (فاصله ≥۳× عرض مسیر)؛ مسیرهای محافظ را برای سیگنال‌های بحرانی اضافه کنید.
• بازگشت از طریقبرای کاهش اندوکتانس حلقه، مسیر دوخت را نزدیک انتقال لایه‌ها اضافه کنید.

۵.۲ یکپارچگی توان (PI)

مسائل مربوط به PI شامل موارد زیر است نویز برق، افت ولتاژ، و جهش زمینی. به خوبی طراحی شده شبکه توزیع برق (PDN) برای عملکرد پایدار حیاتی است.

• خازن جداکنندهترکیب‌های 0.1 µF + 10 µF را نزدیک هر پین برق قرار دهید؛ استفاده کنید خازن‌های کم ESL برای جداسازی فرکانس بالا.
• تقسیم صفحه قدرتصفحات قدرت آنالوگ و دیجیتال را از هم جدا کنید؛ از عبور از این شکاف‌ها با سیگنال‌های پرسرعت خودداری کنید.
• مسیر با امپدانس پایینصفحات قدرت و زمین مجاور، ظرفیت خازنی صفحه‌ای ایجاد می‌کنند؛ دی‌الکتریک نازکی را بین لایه‌های قدرت و زمین حفظ می‌کنند.
• تعداد از طریق: چندین مسیر موازی برای مسیرهای جریان بالا؛ استفاده کنید وایاهای پر شده با مس برای ویاس‌های جریان بالا.

۵.۳ EMC (سازگاری الکترومغناطیسی)

پوشش‌های EMC تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و EMS (حساسیت الکترومغناطیسی)بررسی پیش از انطباق EMC می‌تواند خطرات طراحی را قبل از آزمایش رسمی شناسایی کند.

• قانون ۲۰Hلبه‌های صفحه قدرت را با فاصله لایه‌ای ۲۰ برابر فرورفته کنید تا میدان‌های حاشیه‌ای کاهش یابند.
• فیلترینگ رابطاضافه کردن TVS، چوک‌های حالت مشترک، مهره‌های فریت و خازن‌ها در کانکتورهای ورودی/خروجی.
• محافظاز پوشش‌های محافظ روی نواحی حساس استفاده کنید؛ پدهای اتصال به زمین برای اتصال سپر.
• کریستال و ساعتزیر کریستال‌ها مسیرگذاری نکنید؛ از مسیرهای محافظ استفاده کنید و مسیرهای ساعت را کوتاه نگه دارید.

۵.۴ طراحی برد مدار چاپی HDI

برای طرح‌های با چگالی بالا، برد مدار چاپی HD فناوری با میکروویوهای سوراخ شده با لیزر، ویاس‌های کور، و ویاهای دفن شده امکان ایجاد فرم فکتورهای کوچکتر و تراکم مسیریابی بالاتر را فراهم می‌کند. ملاحظات کلیدی:

• نسبت ابعاد میکروویا معمولاً ≤1:1.
• استفاده کنید میکروویوهای انباشته شده برای انتقال لایه‌ها در نواحی با چگالی بالا.
• لایه گذاری متوالی این فرآیند امکان ایجاد چندین لایه میکروویو را فراهم می‌کند.
• از طریق پد با پر کردن با مس و مسطح سازی برای خروجی BGA.

۶.۱ طراحی BGA

طراحی پد BGA مستقیماً بر بازده لحیم کاری تأثیر می‌گذارد مونتاژ برد مدار چاپی و مونتاژ PCBA، به خصوص در کاربردهای BGA با گام ریز.

• قطر پد ≈0.8-0.85 × قطر گوی (به عنوان مثال، پد 0.25 میلی‌متری برای گوی 0.3 میلی‌متری).
• دهانه پوشش لحیم از پد به اندازه 0.025 تا 0.05 میلی‌متر در هر طرف بزرگتر است.
• NSMD (ماسک بدون لحیم تعریف شده) یا SMD (ماسک لحیم تعریف شده)NSMD برای BGA با گام ریز رایج است.
• وایاهای خروجی با پهنای ۰.۲ میلی‌متر/۰.۱ میلی‌متر یا کوچک‌تر؛ استفاده کنید از طریق پد با پر شده با مس / پر شده با رزین برای جلوگیری از جوش آمدن لحیم.
• اضافه کردن علائم تجاری محلی نزدیک BGA برای قرارگیری دقیق.

۶.۲ طراحی QFN

بسته‌های QFN (چهارتایی تخت بدون سرب) نیاز به طراحی دقیق پد حرارتی دارند.

• پد حرارتی را به چندین پد کوچکتر تقسیم کنید یا از یک پد با روزنه‌های شابلون قطعه قطعه استفاده کنید تا میزان تخلیه کاهش یابد.
• برای بازرسی AOI، پین پدها را به اندازه 0.2 تا 0.3 میلی‌متر از لبه بسته‌بندی فراتر ببرید.
• استفاده کنید پلاگ رزینی یا پر کردن با مس برای ویاس‌های پد حرارتی برای جلوگیری از نشت لحیم.
• برای QFN با توان بالا، اضافه کنید حرارتی از طریق آرایه اتصال به صفحات مسی داخلی.

۶.۳ ۰۴۰۲ / ۰۲۰۱ / ۰۱۰۰۵ قطعات ریز

• فاصله پدها در مدل 0402: 0.4-0.5 میلی‌متر؛ در مدل 0201: 0.25-0.3 میلی‌متر؛ در مدل 01005: 0.15-0.2 میلی‌متر.
• از روزنه‌های شابلون توپی ضد لحیم (بریدگی‌دار یا کوچک) استفاده کنید.
• برای دقت در جایگذاری، علائم اطمینان کافی فراهم کنید.
• در نظر بگیرید توزیع چسب برای مونتاژ دو طرفه با اجزای سنگین.

۷.۱ طراحی روزنه استنسیل

طراحی دیافراگم استنسیل مستقیماً تعیین می‌کند چاپ خمیر لحیم کیفیت و باید برای هر PCBA بهینه شود.

• ضخامت استنسیل: 0.1-0.15 میلی‌متر معمول؛ 0.08 میلی‌متر برای قطعات میکرو؛ 0.2 میلی‌متر برای جریان بالا.
• نسبت مساحت: مساحت روزنه / مساحت دیواره روزنه > 0.66.
• نسبت ابعاد: عرض روزنه / ضخامت شابلون > ۱.۵.
• دیافراگم‌های ویژهپد حرارتی QFN با چندین پنجره کوچک؛ کاهش دایره‌ای یا مربعی BGA؛ روزنه‌های شیاردار توپی ضد لحیم برای قطعات تراشه.
• در نظر بگیرید شابلون پله ای برای قطعات با اندازه‌های مختلف (مثلاً شابلون ضخیم برای نواحی با جریان بالا، شابلون نازک برای نواحی با گام ریز).

۷.۲ لحیم‌کاری جریانی و موجی

• لحیم کاری مجدد: برای قطعات SMT؛ نیاز به قطعات مناسب دارد مشخصات دما (پیش گرم کردن، خیساندن، دوباره گرم کردن، خنک کردن). استفاده جریان نیتروژن برای بهبود خیس شدن و کاهش اکسیداسیون.
• لحیم کاری موجی: برای قطعات سوراخ‌دار (DIP) و فرآیند چسب قرمز SMT.
• لحیم کاری موج انتخابیلحیم‌کاری موضعی برای قطعات سوراخ‌دار؛ ایده‌آل برای بردهای با فناوری ترکیبی.
• فرآیند بدون سربخمیر لحیم SAC305؛ حداکثر دمای بازگشت ۲۳۵ تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد. پرداخت‌های سطحی رایج شامل موارد زیر است HASL بدون سرب، موافق، آتش نشانی داوطلب، غوطه‌وری نقره‌ای، و قلع غوطه‌وری.

۷.۳ مجمع مختلط

لحیم کاری SMT reflow و DIP wave را با هم ترکیب کنید، یا از آن استفاده کنید پین-این-پیست (PIP) برای اجزای سوراخ‌دار در جریان برگشتی.

۸.۱ روش‌های پنل‌بندی

• برش V (امتیازدهی V): هزینه کم؛ برای تخته‌های مستطیلی بدون اجزای لبه.
• جای گزش موش / جای مهربرای تخته‌های نامنظم یا اجزای لبه‌دار؛ از مسیریابی تب با گزش موش.
• پل + گاز گرفتن موش: قدرت و سهولت جداسازی را با هم ترکیب می‌کند.

۸.۲ ریل ابزار و علامت تجاری

• عرض ریل ابزار: ۳-۵ میلی‌متر.
• علامت تایید: قطر ۱ میلی‌متر، دهانه پوشش لحیم ۲ تا ۳ میلی‌متر، روکش طلایی یا قلع غوطه‌وری.
• مراجع محلی برای دستگاه‌های ریز-گام BGA/QFN.

۸.۳ اندازه و تعداد پنل

• اندازه پنل در محدوده فرهای جمع شونده و جمع شونده (≤400 میلی‌متر × 400 میلی‌متر).
• بین کارایی و استفاده از مواد تعادل برقرار کنید؛ از تاب برداشتن جلوگیری کنید.
• استفاده کنید تب‌های جداشونده یا اسلات‌های مسیریابی شده برای کاهش استرس در طول دپانلینگ.

۹.۱ بررسی الکتریکی

• DRC هیچ خطای مهلکی ندارد.
• تطبیق طول سیگنال بحرانی، امپدانس، فاصله‌گذاری.
• توان شبکه از طریق شمارش و ظرفیت جریان.
• شبیه‌سازی یکپارچگی سیگنال نتایج، الزامات نمودار چشم را برآورده می‌کنند.

۹.۲ بررسی DFM

• اندازه پد بر اساس IPC-7351.
• فاصله‌گذاری اجزا حداقل الزامات مربوط به نصب و راه‌اندازی را برآورده می‌کند.
• سد ماسک لحیم، چاپ سیلک، علامت‌گذاری قطبیت واضح.
• نسبت روزنه استنسیل با نسبت مساحت مطابقت دارد.
• پنل‌سازی و ریل ابزار حاضر.

۹.۳ بررسی DFT

• پوشش نقاط آزمایشی در شبکه‌های حیاتی.
• نقاط تست بدون مانع.
• امکان‌سنجی تجهیزات فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT).

۹.۴ بررسی مونتاژ

• ریل ابزار و علائم اعتمادی موجود است.
• روش پنل‌سازی معقول است.
• فاصله قطعه از برش V شکل ≥0.5 میلی‌متر.

۹.۵ کامل بودن مستندات

• نامگذاری لایه‌های Gerber استانداردسازی شده است.
• شماره قطعات، بسته‌ها و مقادیر BOM دقیق هستند.
• فایل Pick & Place با BOM مطابقت دارد.
• فایل استنسیل با طرح PCB مطابقت دارد.

برای محصولات قدیمی یا منسوخ شده بردهای مدار چاپی PCBA، مهندسی معکوس PCBA می‌تواند شماتیک، BOM و فایل‌های Gerber را از بردهای فیزیکی بازسازی کند و داده‌های بازیابی شده را به یک برد جدید متصل کند. طراحی برد مدار چاپی و مونتاژ PCBA گردش کار.

فرآیند مهندسی معکوس ما شامل موارد زیر است:

• تصویربرداری از برد و بازرسی با اشعه ایکس برای ترسیم لایه‌های داخلی
• شناسایی قطعات و استخراج BOM از جمله تعویض قطعات منسوخ شده.
• ضبط شماتیک از بازسازی نت‌لیست.
• بازسازی طرح PCB با بهبودهای DFM.
• مونتاژ نمونه اولیه PCBA و آزمایش عملکردی.

خدمات ارزش افزوده اضافی:

• پوشش همدیس برای محیط‌های خشن.
• گلدان گذاری و کپسوله سازی برای مقاومت در برابر لرزش.
• زیرپر کردن برای بسته‌های BGA و CSP.
• دوباره کاری و تعمیر با استفاده از ایستگاه بازسازی BGA.
• توسعه آزمون عملکردی برای PCBA سفارشی.