La conception des cartes de circuits imprimés (PCBA) commence généralement par Capture schématique, suivi de Placement du circuit imprimé, Routage, DRC (Vérification des règles de conception), et Vérification DFM, puis affiche Fichiers Gerber, Limes de perçage NC, Nomenclature (BOM), et Dessin d'assemblagePour les conceptions complexes, Circuit imprimé HDI technologie avec microvias percés au laser et lamination séquentielle peut être nécessaire.

Les fichiers d'entrée principaux comprennent :

• Netlist
• Dessin technique
• Fiche technique du composant
• Document de capacité de processus (largeur/espacement minimal des pistes, taille minimale des trous, largeur du masque de soudure, exigences de contrôle d'impédance)

Les fichiers de sortie principaux comprennent :

• Gerber RS-274X ou ODB++
• Lime à foret NC
• Fichier Pick & Place
• Pochoir Gerber
• Rapport du point de test
• Plan d'assemblage et fichier de sérigraphie

2.1 Principes de placement

Le placement des composants est fondamental dans la conception des cartes de circuits imprimés et a une incidence directe sur leur utilisation. Qualité du routage des signaux, Performances thermiques, et fabricabilitéUn positionnement correct est essentiel pour circuit imprimé de contrôle d'impédance conception et circuits numériques à haute vitesse.

• Partitionnement fonctionnelSéparer les zones d'interface analogiques, numériques, d'alimentation et haut débit afin d'éviter les interférences.
• Flux de signalPlacez les composants dans le sens du flux du signal afin de réduire les zones de croisement et de boucle.
• Composante critique prioritairePlacez d'abord les modules MCU/FPGA/SoC, DDR, d'horloge et d'alimentation.
• Positionnement des bordsConnecteurs, boutons et LED situés près des bords de la carte pour répondre aux exigences mécaniques.
• Agencement thermique: Composants haute puissance à proximité des canaux de dissipation thermique ou des coussinets thermiques ; ajouter réseaux thermiques sous des composants chauds.

2.2 Principes essentiels du routage

• Largeur de piste et capacité de courantUne piste de 0,5 mm de largeur sur du cuivre de 1 oz transporte environ 1 A. Pour un courant plus élevé, utilisez copper pour ou des poids en cuivre plus épais.
• Paire différentielle: USB, HDMI, LVDS, Ethernet requis Correspondance de longueur, Espacement égal, et Couplage serré maintenir intégrité du signal et minimiser perte d'insertion et perte de retour.
• Impédance contrôléeLes signaux à haute vitesse nécessitent une impédance caractéristique calculée à partir de l'empilement ; les valeurs courantes sont de 50 Ω en mode asymétrique et de 100 Ω en mode différentiel. L'analyse technique doit inclure : contrôle d'impédance vérification.
• Chemin de retourAssurez-vous d'avoir un plan de référence complet pour éviter les problèmes d'interférences électromagnétiques (EMI) liés à la division du plan ; ajoutez vias de couture transitions de couches proches.
• ViaMinimisez les vias à haute vitesse ; utilisez Forage arrière ou Viaducs aveugles/enterrés lorsque nécessaire. Pour les conceptions HDI, utilisez vias empilés ou vias décalés avec remplissage en cuivre.

Une mauvaise conception pour la fabrication (DFM) entraîne Pontage de soudure, Tombstoner, Joints de soudure froide, Décalage de composant, et Billes de soudureL'analyse DFM avant la production en série contribue à préserver le rendement de la première passe.

3.1 Conception du modèle de terrain

Les modèles de terrain doivent être conformes à IPC-7351Une conception appropriée des coussinets est essentielle pour une fiabilité optimale. Assemblage de PCB et Assemblage de PCBA.

• Composants CHIP (0402, 0603, 0805): La taille du tampon doit correspondre à l'ouverture du pochoir et au profil de refusion pour éviter l'effet « tombstone ».
• QFN (Quad Flat No-lead): Le bas Coussinet thermique doit être cloisonné pour réduire les vides et les joints froids ; utiliser masque de soudure défini (SMD) ou masque non-soudure défini (NSMD) Utilisez des protections appropriées.
• BGA (Ball Grid Array)Le diamètre de la pastille représente généralement 80 à 85 % du diamètre de la bille ; l’ouverture du vernis épargne doit être précise afin d’éviter tout contact du vernis épargne avec la pastille. Pour les BGA à pas fin, utilisez barrage de masque de soudure largeur ≤0,1 mm ou supprimer le barrage si nécessaire.
• SOT/SOP/QFP: Un pas fin nécessite une largeur de masque de soudure adéquate pour éviter les pontages.

3.2 Espacement et orientation des composants

• L'espacement des composants adjacents doit respecter les exigences de la buse de prélèvement et de placement et de retouche (≥0,3 mm).
• Alignez les composants similaires dans la même direction pour faciliter l'inspection AOI.
• Veillez à maintenir une distance suffisante entre les composants hauts et bas afin d'éviter les effets d'ombre lors du réagencement des composants.

3.3 Masque de soudure et sérigraphie

• barrage de masque de soudure largeur ≥0,1 mm pour éviter la formation de ponts.
• Sérigraphie Les coussinets ne doivent pas se chevaucher ; maintenir un dégagement ≥ 0,2 mm.
• Marquage de polarité, Indicateur de broche 1, et Désignateur de référence doit être clair.
• Choisissez la couleur du masque de soudure (vert, bleu, noir, rouge, blanc) en fonction des préférences du client ; assurez-vous de la lisibilité de l'impression des légendes.

4.1 DFT

Le DFT permet des tests PCBA efficaces et économiques et prend en charge le développement de programmes de test et la conception de dispositifs de test.

• Essai de sonde volanteAucun dispositif de fixation requis ; idéal pour les prototypes et les petites séries.
• TIC (Test en circuit)Nécessite des points de test et un dispositif de fixation ; convient à la production en grande série. Nous concevons motifs de points de test avec une couverture adéquate.
• FCT (Test de circuit fonctionnel): Vérifie la fonctionnalité réelle de la carte PCBA.
• Analyse des limites (JTAG)Utilise une logique de test intégrée à la puce pour réduire le nombre de points de test physiques.

Exigences DFT :

• Diamètre du point de test ≥0,8 mm, espacement ≥1,27 mm.
• Répartissez les points de test d'un seul côté lorsque cela est possible.
• Veillez à ce que les points de test soient dégagés et éloignés des composants hauts.
• Réserver des points de test pour les réseaux d'alimentation et de terre afin de permettre test de court-circuit hors tension et mesure de la tension à la mise sous tension.

4.2 DFA

L'analyse de la fonctionnelle de la densité (DFA) se concentre sur l'efficacité de l'assemblage et la prévention des erreurs.

• panélisation: Utiliser Découpe en V (Scoring en V) ou Morsure de souris / Trou de tampon. Pour assemblage de circuit imprimé avec des composants suspendus au bord, utilisez onglet routage avec des morsures de souris.
• Rail d'outillage: 3 à 5 mm de large pour le transfert et le positionnement sur convoyeur.
• Marque fiduciaireAu moins 2 à 3 repères globaux ; repères locaux pour les dispositifs à pas fin comme les BGA et les QFN.
• Poka-Yoke: Veillez à ce que les connecteurs aient une orientation unique afin d'éviter toute insertion inversée.

5.1 Intégrité du signal (SI)

Les problèmes liés au SI incluent Réflexion, Diaphonie, Dépasser, Sous-dépassement, et Décalage temporel. Grande vitesse conception de circuits imprimés peut utiliser simulation de pré-implantation et vérification post-mise en page pour évaluer le diagramme de l'œil.

• Adaptation d'impédance: Terminaison en série, en parallèle ou en courant alternatif.
• Correspondance de longueur: Routage en serpentin pour les groupes de données/adresses DDR et les paires différentielles.
• Suppression de la diaphonie: règle des 3W (espacement ≥3× largeur de la piste) ; ajouter des traces de garde pour les signaux critiques.
• Retour viaAjoutez des vias de jonction près des transitions de couches pour réduire l'inductance de boucle.

5.2 Intégrité de l'alimentation (PI)

Les problèmes liés à l'intégrité des données comprennent Bruit de puissance, Chute de tension, et Rebond au solUn bien conçu Réseau de distribution d'énergie (PDN) est essentiel au bon fonctionnement.

• Condensateur de découplagePlacez des condensateurs de 0,1 µF et 10 µF près de chaque broche d'alimentation ; utilisez condensateurs à faible ESL pour le découplage haute fréquence.
• Plan de puissance diviséSéparer les plans d'alimentation analogiques et numériques ; éviter les croisements avec des signaux à haute vitesse.
• Chemin à faible impédanceLes plans d'alimentation et de masse adjacents créent une capacité planaire ; maintenir un diélectrique mince entre les couches d'alimentation et de masse.
• Compte par e-mail: Utilisation de plusieurs vias parallèles pour les chemins de courant élevé ; vias remplis de cuivre pour les vias à courant élevé.

5.3 CEM (Compatibilité électromagnétique)

Couvertures EMC EMI (Interférences électromagnétiques) et EMS (Susceptibilité électromagnétique)Une analyse préalable de la conformité CEM permet d'identifier les risques de conception avant les tests formels.

• Règle 20H: Encastrer les bords du plan d'alimentation de 20× l'espacement des couches pour réduire les champs de frange.
• Filtrage d'interfaceAjoutez des diodes TVS, des inductances de mode commun, des perles de ferrite et des condensateurs aux connecteurs d'E/S.
• ProtectionUtilisez des protections sur les zones sensibles ; plaques de mise à la terre pour la fixation du bouclier.
• Cristal et horloge: Pas de routage sous les cristaux ; utilisez des traces de garde et veillez à ce que les traces d'horloge soient courtes.

5.4 Conception de circuits imprimés HDI

Pour les conceptions à haute densité, Circuit imprimé HDI technologie avec microvias percés au laser, vias borgnes, et vias enterrés Permet des formats plus compacts et une densité de routage plus élevée. Points clés à prendre en compte :

• rapport d'aspect des microvias typiquement ≤1:1.
• Utiliser microvias empilées pour les transitions de couches dans les zones à haute densité.
• Lamination séquentielle Ce procédé permet de réaliser plusieurs couches de microvias.
• Via-dans-pad avec remplissage en cuivre et planarisation pour la distribution BGA.

6.1 Conception BGA

La conception des pastilles BGA influe directement sur le rendement de soudure pour Assemblage de PCB et Assemblage de PCBA, notamment dans les applications BGA à pas fin.

• Diamètre du tampon ≈0,8–0,85× diamètre de la bille (par exemple, tampon de 0,25 mm pour une bille de 0,3 mm).
• Ouverture du masque de soudure plus grande que la pastille de 0,025 à 0,05 mm de chaque côté.
• NSMD (Non-Solder Mask Defined) ou SMD (masque de soudure défini); NSMD courant pour les BGA à pas fin.
• Vias de dérivation de 0,2 mm/0,1 mm ou moins ; utiliser Via-in-Pad avec Rempli de cuivre / Rempli de résine pour éviter que la soudure ne remonte par capillarité.
• Ajouter marques fiduciaires locales à proximité du BGA pour un positionnement précis.

6.2 Conception QFN

Les boîtiers QFN (Quad Flat No-lead) nécessitent une conception soignée des coussinets thermiques.

• Divisez le coussin thermique en plusieurs coussins plus petits ou utilisez un seul coussin avec des ouvertures de pochoir segmentées pour réduire les vides.
• Prolongez les pastilles de 0,2 à 0,3 mm au-delà du bord du boîtier pour l'inspection AOI.
• Utiliser Colmatage à la résine ou Remplissage en cuivre pour les vias des pads thermiques afin d'éviter la migration de la soudure.
• Pour les boîtiers QFN haute puissance, ajoutez thermique via réseau raccordement aux plans de cuivre internes.

6.3 0402 / 0201 / 01005 Micro-composants

• Espacement des pastilles 0402 : 0,4–0,5 mm ; 0201 : 0,25–0,3 mm ; 01005 : 0,15–0,2 mm.
• Utilisez des ouvertures de pochoir anti-boules de soudure (encoches ou réduites).
• Fournir des repères de placement suffisants pour garantir leur précision.
• Considérer distribution de colle pour un assemblage double face avec des composants lourds.

7.1 Conception de l'ouverture du pochoir

La conception de l'ouverture du pochoir détermine directement impression de pâte à braser La qualité doit être optimisée pour chaque carte PCBA.

• Épaisseur du pochoir: 0,1–0,15 mm typique ; 0,08 mm pour les micro-composants ; 0,2 mm pour les courants élevés.
• Rapport de surface: Surface d'ouverture / surface de paroi d'ouverture > 0,66.
• Rapport d'aspect: Largeur d'ouverture / épaisseur du pochoir > 1,5.
• Ouvertures spéciales: Pad thermique QFN à fenêtres multiples de petite taille ; réduction circulaire ou carrée BGA ; ouvertures crantées anti-billes de soudure pour les composants de la puce.
• Considérer pochoir à marches pour des composants de tailles mixtes (par exemple, pochoir épais pour les zones à courant élevé, fin pour les pas fins).

7.2 Soudage par refusion et à la vague

• Soudage par refusionPour les composants CMS ; nécessite un équipement approprié profil de température (préchauffer, tremper, refusionner, refroidissement). Utiliser reflux d'azote pour une meilleure mouillabilité et une oxydation réduite.
• Soudage à la vague: Pour les composants traversants (DIP) et le processus de colle rouge SMT.
• Soudage à la vague sélectifSoudage localisé pour les composants traversants ; idéal pour les cartes à technologies mixtes.
• Procédé sans plombPâte à braser SAC305 ; température de refusion maximale : 235–250 °C. Finitions de surface courantes : HASL sans plomb, ACCEPTER, Service d'incendie volontaire, argent d'immersion, et boîte à immersion.

7.3 Assemblage mixte

Combinez le refusion SMT et le soudage à la vague DIP, ou utilisez Épingler dans du collage (PIP) pour les composants traversants en refusion.

8.1 Méthodes de panélisation

• Découpe en V (Scoring en V): Faible coût ; pour les cartes rectangulaires sans composants de bord.
• Morsure de souris / Trou de tamponPour les planches irrégulières ou les composants de bord ; utiliser onglet routage avec morsures de souris.
• Pont + Morsure de sourisAlliant robustesse et facilité de séparation.

8.2 Rail d'outillage et repère de positionnement

• Largeur du rail d'outillage : 3–5 mm.
• Repère de repérage : diamètre de 1 mm, ouverture du masque de soudure de 2 à 3 mm, finition or ou étain par immersion.
• Repères locaux pour les dispositifs à pas fin BGA/QFN.

8.3 Taille et quantité des panneaux

• Taille du panneau dans les limites de pick-and-place et de four de refusion (≤400 mm × 400 mm).
• Concilier efficacité et utilisation des matériaux ; éviter les déformations.
• Utiliser languettes détachables ou créneaux routés pour réduire le stress lors du dépanelage.

9.1 Vérification électrique

• DRC : aucune erreur fatale.
• Adaptation critique de la longueur du signal, de l'impédance et de l'espacement.
• Réseau de puissance via le nombre et la capacité actuelle.
• Simulation de l'intégrité du signal Les résultats répondent aux exigences du diagramme oculaire.

9.2 Vérification DFM

• Dimensions du tampon selon la norme IPC-7351.
• L'espacement des composants respecte les exigences minimales de prélèvement et de placement.
• Masque de soudure, sérigraphie, marquage de polarité transparent.
• L'ouverture du pochoir correspond au rapport de surface.
• panélisation et rail d'outillage présent.

9.3 Vérification DFT

• Couverture des points de test sur les réseaux critiques.
• Points de test dégagés.
• Faisabilité des installations TIC.

9.4 Vérification de l'assemblage

• Présence de repères de guidage et de marques de fiducie.
• Méthode de panélisation raisonnable.
• Distance du composant par rapport à la coupe en V ≥ 0,5 mm.

9.5 Exhaustivité de la documentation

• La dénomination des couches Gerber est normalisée.
• Numéros de pièces, emballages et quantités de la nomenclature exacts.
• Le fichier Pick & Place correspond à la nomenclature.
• Le fichier de pochoir correspond au design du circuit imprimé.

Pour les produits anciens ou obsolètes cartes de circuits imprimés PCBA, rétro-ingénierie des cartes de circuits imprimés peut recréer des schémas, des nomenclatures et des fichiers Gerber à partir de cartes physiques et connecter les données récupérées à un nouveau conception de circuits imprimés et Assemblage de PCBA flux de travail.

Notre processus de rétro-ingénierie comprend :

• Imagerie des cartes et inspection par rayons X cartographier les couches internes.
• Identification des composants et extraction de la nomenclature y compris le remplacement des pièces obsolètes.
• Capture schématique à partir de la reconstruction de la netlist.
• recréation du schéma du circuit imprimé avec des améliorations DFM.
• Assemblage prototype de carte PCBA et les tests fonctionnels.

Services à valeur ajoutée supplémentaires :

• Revêtement conforme pour les environnements difficiles.
• Enrobage et encapsulation pour la résistance aux vibrations.
• Sous-remplissage pour les boîtiers BGA et CSP.
• Reprise et réparation Utilisation d'une station de retouche BGA.
• Développement de tests fonctionnels pour cartes PCBA personnalisées.