Desain PCBA biasanya dimulai dengan Pengambilan Skema, diikuti oleh Penempatan PCB, Rute, DRC (Pemeriksaan Aturan Desain), Dan Pemeriksaan DFM, lalu menghasilkan output Berkas Gerber, Berkas Bor NC, BOM (Daftar Material), Dan Gambar PerakitanUntuk desain yang kompleks, PCB HDI teknologi dengan mikrovia yang dibor laser Dan laminasi berurutan mungkin diperlukan.

Berkas input inti meliputi:

• Daftar Jaringan
• Gambar Teknik
• Lembar Data Komponen
• Dokumen Kemampuan Proses (lebar/jarak jejak minimum, ukuran lubang minimum, lebar bendungan solder mask, persyaratan kontrol impedansi)

File output inti meliputi:

• Gerber RS-274X atau ODB++
• Berkas Bor NC
• File Pilih & Tempatkan
• Stensil Gerber
• Laporan Titik Uji
• Gambar Perakitan & File Sablon

2.1 Prinsip Penempatan

Penempatan adalah dasar dari desain PCBA dan secara langsung memengaruhi Kualitas Perutean Sinyal, Kinerja Termal, Dan Kemampuan manufakturPenempatan yang tepat sangat penting untuk PCB kontrol impedansi desain dan sirkuit digital berkecepatan tinggi.

• Pembagian FungsionalPisahkan area antarmuka analog, digital, daya, dan kecepatan tinggi untuk menghindari interferensi.
• Alur SinyalTempatkan komponen searah aliran sinyal untuk mengurangi persilangan dan area loop.
• Prioritas Komponen KritisTempatkan modul MCU/FPGA/SoC, DDR, clock, dan daya terlebih dahulu.
• Penempatan TepiKonektor, tombol, dan LED di dekat tepi papan untuk memenuhi persyaratan mekanis.
• Tata Letak TermalKomponen berdaya tinggi di dekat saluran pembuangan panas atau bantalan termal; tambahkan termal melalui susunan di bawah komponen panas.

2.2 Dasar-Dasar Perutean

• Lebar Jalur & Kapasitas Arus: Lebar jalur 0,5 mm pada tembaga 1 oz dapat menghantarkan arus sekitar 1 A. Untuk arus yang lebih tinggi, gunakan tembaga untuk atau pemberat tembaga yang lebih tebal.
• Pasangan Diferensial: Membutuhkan USB, HDMI, LVDS, Ethernet Pencocokan Panjang, Jarak yang Sama, Dan Kopling Rapat untuk mempertahankan integritas sinyal dan meminimalkan kehilangan penyisipan Dan kerugian pengembalian.
• Impedansi TerkendaliSinyal berkecepatan tinggi memerlukan impedansi karakteristik yang dihitung dari susunan lapisan; nilai umum adalah 50 Ω single-ended dan 100 Ω differential. Tinjauan teknik harus mencakup kontrol impedansi verifikasi.
• Jalur KembaliPastikan bidang referensi lengkap untuk menghindari masalah EMI bidang terpisah; tambahkan jahitan vias di dekat transisi lapisan.
• Melalui: Minimalkan vias berkecepatan tinggi; gunakan Pengeboran Balik atau Via Buta/Terkubur bila diperlukan. Untuk desain HDI, gunakan vias bertumpuk atau jalan layang berselang-seling dengan pengisian tembaga.

DFM yang buruk menyebabkan Jembatan Solder, Penggalian batu nisan, Sambungan Solder Dingin, Pergeseran Komponen, Dan Bola Timah SolderAnalisis DFM sebelum produksi massal membantu melindungi hasil produksi tahap pertama.

3.1 Desain Pola Lahan

Pola tata ruang lahan harus sesuai dengan IPC-7351Desain bantalan yang tepat sangat penting untuk keandalan. Perakitan PCB Dan Perakitan PCBA.

• Komponen CHIP (0402, 0603, 0805)Ukuran bantalan harus sesuai dengan lubang stensil dan profil reflow untuk menghindari efek tombstoning (tergelincirnya bagian bawah bantalan).
• QFN (Quad Flat No-lead): Bagian bawah Bantalan Termal sebaiknya dipartisi untuk mengurangi rongga dan sambungan dingin; gunakan Masker solder terdefinisi (SMD) atau tidak terdefinisi masker solder (NSMD) gunakan bantalan yang sesuai.
• BGA (Ball Grid Array)Diameter pad biasanya 80–85% dari diameter ball; bukaan solder mask harus presisi untuk menghindari solder mask pada pad. Untuk BGA dengan pitch halus, gunakan bendungan masker solder lebar ≤0,1 mm atau hilangkan bendungan jika diperlukan.
• SOT/SOP/QFP: Jarak antar pin yang rapat membutuhkan lebar lapisan solder mask yang memadai untuk mencegah terjadinya bridging (penyumbatan).

3.2 Jarak dan Orientasi Komponen

• Jarak antar komponen yang berdekatan harus memenuhi persyaratan nozzle pick-and-place dan pengerjaan ulang (≥0,3 mm).
• Susun komponen serupa searah untuk memudahkan inspeksi AOI.
• Jaga jarak yang cukup antara komponen tinggi dan pendek untuk menghindari efek bayangan selama proses reflow.

3.3 Masker Solder & Sablon

• Bendungan Masker Solder lebar ≥0,1 mm untuk mencegah jembatan terbentuk.
• Sablon Bantalan tidak boleh saling tumpang tindih; jaga jarak ≥0,2 mm.
• Penandaan Polaritas, Indikator Pin 1, Dan Penunjuk Referensi Harus jelas.
• Pilih warna solder mask (hijau, biru, hitam, merah, putih) berdasarkan preferensi pelanggan; pastikan pencetakan legenda terbaca dengan jelas.

4.1 DFT

DFT memungkinkan pengujian PCBA yang efisien dan hemat biaya serta mendukung pengembangan program pengujian dan desain perlengkapan.

• Uji Coba Wahana TerbangTidak memerlukan perlengkapan tambahan; ideal untuk prototipe dan produksi dalam jumlah kecil.
• ICT (In-Circuit Test)Membutuhkan titik uji dan perlengkapan; cocok untuk produksi volume tinggi. Kami mendesainnya. pola titik uji dengan cakupan yang memadai.
• FCT (Uji Sirkuit Fungsional)Memverifikasi fungsionalitas PCBA yang sebenarnya.
• Pemindaian Batas (JTAG)Menggunakan logika pengujian chip bawaan untuk mengurangi titik pengujian fisik.

Persyaratan DFT:

• Diameter titik uji ≥0,8 mm, jarak antar titik uji ≥1,27 mm.
• Jika memungkinkan, sebarkan titik uji pada satu sisi saja.
• Jaga agar titik uji tidak terhalang dan jauh dari komponen yang tinggi.
• Titik uji cadangan untuk jaringan daya dan pentanahan untuk memungkinkan uji singkat mati daya Dan pengukuran tegangan saat dinyalakan.

4.2 DFA

DFA berfokus pada efisiensi perakitan dan pencegahan kesalahan.

• Panelisasi: Menggunakan Potongan V (V-Scoring) atau Bekas Gigitan Tikus / Lubang Cap. Untuk perakitan PCB dengan komponen yang menggantung di tepi, gunakan perutean tab dengan gigitan tikus.
• Rel Perkakas: Lebar 3–5 mm untuk transfer dan penempatan pada konveyor.
• Tanda FidusiaSetidaknya 2–3 penanda global; penanda lokal untuk perangkat dengan jarak antar pin yang rapat seperti BGA dan QFN.
• Poka-YokePastikan konektor memiliki orientasi yang unik untuk mencegah pemasangan terbalik.

5.1 Integritas Sinyal (SI)

Isu-isu SI meliputi: Cerminan, Gangguan silang, Melampaui, Undershoot, Dan Penyimpangan WaktuKecepatan tinggi Desain PCB dapat digunakan simulasi pra-tata letak Dan verifikasi pasca-tata letak untuk mengevaluasi diagram mata.

• Pencocokan Impedansi: Terminasi seri sumber, terminasi paralel, atau terminasi AC.
• Pencocokan Panjang: Perutean berkelok-kelok untuk grup data/alamat DDR dan pasangan diferensial.
• Penekanan Gangguan SilangAturan 3W (jarak ≥3× lebar jejak); tambahkan jejak pelindung untuk sinyal kritis.
• Kembali MelaluiTambahkan vias penyambung di dekat transisi lapisan untuk mengurangi induktansi loop.

5.2 Integritas Daya (PI)

Masalah PI meliputi Kebisingan Daya, Penurunan Tegangan, Dan Pantulan Tanah. Sebuah desain yang baik Jaringan Distribusi Daya (PDN) sangat penting untuk pengoperasian yang stabil.

• Kapasitor DekoplingTempatkan kombinasi 0,1 µF + 10 µF di dekat setiap pin daya; gunakan kapasitor ESL rendah untuk dekopling frekuensi tinggi.
• Pemisahan Bidang DayaPisahkan bidang daya analog dan digital; hindari persilangan pembagian dengan sinyal berkecepatan tinggi.
• Jalur Impedansi Rendah: Bidang daya dan bidang ground yang bersebelahan menciptakan kapasitansi bidang; pertahankan lapisan dielektrik tipis di antara lapisan daya dan lapisan ground.
• Melalui Hitungan: Beberapa via paralel untuk jalur arus tinggi; gunakan vias berisi tembaga untuk vias arus tinggi.

5.3 EMC (Kompatibilitas Elektromagnetik)

EMC mencakup EMI (Interferensi Elektromagnetik) Dan EMS (Kerentanan Elektromagnetik)Tinjauan pra-kepatuhan EMC dapat mengidentifikasi risiko desain sebelum pengujian formal.

• Aturan 20 Jam: Buat tepi bidang daya menjorok ke dalam dengan jarak antar lapisan 20× untuk mengurangi medan pinggiran.
• Penyaringan AntarmukaTambahkan TVS, choke common mode, ferit, dan kapasitor pada konektor I/O.
• PerisaiGunakan penutup pelindung di atas area sensitif; sediakan bantalan pembumian untuk pemasangan perisai.
• Kristal & Jam: Tidak ada perutean di bawah kristal; gunakan jalur pelindung dan jaga agar jalur jam tetap pendek.

5.4 Desain PCB HDI

Untuk desain dengan kepadatan tinggi, PCB HDI teknologi dengan mikrovia yang dibor laser, jalan buntu, Dan jalan tersembunyi Memungkinkan faktor bentuk yang lebih kecil dan kepadatan perutean yang lebih tinggi. Pertimbangan utama:

• Rasio aspek mikrovia biasanya ≤1:1.
• Menggunakan mikrovia bertumpuk untuk transisi lapisan di area dengan kepadatan tinggi.
• Laminasi berurutan Proses ini memungkinkan beberapa lapisan microvia.
• Via-in-pad dengan pengisian tembaga Dan planarisasi untuk percabangan BGA.

6.1 Desain BGA

Desain bantalan BGA secara langsung memengaruhi hasil penyolderan untuk Perakitan PCB Dan Perakitan PCBA, khususnya pada aplikasi BGA dengan jarak antar pin yang rapat.

• Diameter bantalan ≈0,8–0,85× diameter bola (misalnya, bantalan 0,25 mm untuk bola 0,3 mm).
• Bukaan solder mask lebih besar dari pad sebesar 0,025–0,05 mm di setiap sisinya.
• NSMD (Non-Solder Mask Defined) atau SMD (Solder Mask Defined); NSMD umum untuk BGA dengan pitch halus.
• Vias percabangan 0,2 mm/0,1 mm atau lebih kecil; gunakan Via-in-Pad dengan Berisi Tembaga / Berisi Resin untuk mencegah penyerapan timah solder.
• Menambahkan tanda fidusia lokal dekat BGA untuk penempatan yang akurat.

6.2 Desain QFN

Kemasan QFN (Quad Flat No-lead) memerlukan desain bantalan termal yang cermat.

• Bagi bantalan termal menjadi beberapa bantalan yang lebih kecil atau gunakan satu bantalan dengan lubang stensil yang tersegmentasi untuk mengurangi rongga.
• Perpanjang bantalan pin 0,2–0,3 mm di luar tepi kemasan untuk inspeksi AOI.
• Menggunakan Penyumbatan Resin atau Isian Tembaga untuk lubang bantalan termal guna mencegah rembesan timah solder.
• Untuk QFN daya tinggi, tambahkan termal melalui susunan terhubung ke bidang tembaga internal.

6.3 0402 / 0201 / 01005 Komponen Mikro

• Jarak antar bantalan 0402: 0,4–0,5 mm; 0201: 0,25–0,3 mm; 01005: 0,15–0,2 mm.
• Gunakan lubang stensil anti-bola solder (berlekuk atau diperkecil).
• Berikan tanda fidusia yang cukup untuk akurasi penempatan.
• Mempertimbangkan pendistribusian lem untuk perakitan dua sisi dengan komponen berat.

7.1 Desain Bukaan Stensil

Desain bukaan stensil secara langsung menentukan pencetakan pasta solder kualitas dan harus dioptimalkan untuk setiap PCBA.

• Ketebalan Stensil: 0,1–0,15 mm tipikal; 0,08 mm untuk komponen mikro; 0,2 mm untuk arus tinggi.
• Rasio Luas: Luas bukaan / luas dinding bukaan > 0,66.
• Rasio Aspek: Lebar lubang / ketebalan stensil > 1,5.
• Bukaan Khusus: Bantalan termal QFN dengan banyak jendela kecil; pengurangan BGA berbentuk lingkaran atau persegi; lubang berlekuk anti-bola solder untuk komponen chip.
• Mempertimbangkan stensil langkah untuk ukuran komponen campuran (misalnya, stensil tebal untuk area arus tinggi, tipis untuk jarak antar pin yang rapat).

7.2 Penyolderan Reflow & Gelombang

• Penyolderan Reflow: Untuk komponen SMT; memerlukan perlengkapan yang sesuai profil suhu (pemanasan awal, perendaman, peleburan ulang, pendinginan). Gunakan aliran nitrogen untuk meningkatkan pembasahan dan mengurangi oksidasi.
• Penyolderan GelombangUntuk komponen through-hole (DIP) dan proses lem merah SMT.
• Penyolderan Gelombang Selektif: Penyolderan lokal untuk komponen through-hole; ideal untuk papan sirkuit dengan teknologi campuran.
• Proses Bebas TimbalPasta solder SAC305; suhu reflow puncak 235–250 °C. Lapisan permukaan umum meliputi: HASL bebas timbal, SETUJU, Departemen Pemadam Kebakaran Sukarelawan, perak celup, Dan timah celup.

7.3 Perakitan Campuran

Gabungkan reflow SMT dan penyolderan gelombang DIP, atau gunakan Pin-in-Paste (PIP) untuk komponen tembus lubang dalam proses reflow.

8.1 Metode Panelisasi

• Potongan V (V-Scoring): Biaya rendah; untuk papan persegi panjang tanpa komponen tepi.
• Bekas Gigitan Tikus / Lubang CapUntuk papan yang tidak beraturan atau komponen tepi; gunakan perutean tab dengan gigitan tikus.
• Jembatan + Gigitan Tikus: Menggabungkan kekuatan dan kemudahan pemisahan.

8.2 Rel Perkakas & Tanda Fidusia

• Lebar rel perkakas: 3–5 mm.
• Tanda fidusia: diameter 1 mm, bukaan masker solder 2–3 mm, lapisan emas atau timah celup.
• Penanda lokal untuk perangkat BGA/QFN dengan jarak antar piksel yang rapat.

8.3 Ukuran & Jumlah Panel

• Ukuran panel dalam batas pick-and-place dan oven reflow (≤400 mm × 400 mm).
• Seimbangkan efisiensi dan pemanfaatan material; hindari distorsi.
• Menggunakan tab yang bisa dilepas atau slot yang dirutekan untuk mengurangi stres selama proses pelepasan panel.

9.1 Pemeriksaan Kelistrikan

• DRC tidak mengalami kesalahan fatal.
• Pencocokan panjang sinyal kritis, impedansi, jarak.
• Jaringan daya dihitung berdasarkan jumlah dan kapasitas arus.
• Simulasi integritas sinyal Hasilnya memenuhi persyaratan diagram mata.

9.2 Pemeriksaan DFM

• Ukuran bantalan sesuai IPC-7351.
• Jarak antar komponen memenuhi persyaratan minimum untuk proses pengambilan dan penempatan.
• Lapisan pelindung solder, sablon, penanda polaritas transparan.
• Bukaan stensil sesuai dengan rasio luas.
• Panelisasi Dan rel perkakas hadiah.

9.3 Pemeriksaan DFT

• Pengujian cakupan titik pada jaringan kritis.
• Titik uji tidak terhalang.
• Kelayakan pemasangan peralatan TIK.

9.4 Pemeriksaan Perakitan

• Rel perkakas dan tanda fidusia ada.
• Metode panelisasi yang digunakan masuk akal.
• Jarak komponen dari potongan V ≥0,5 mm.

9.5 Kelengkapan Dokumentasi

• Penamaan lapisan Gerber distandarisasi.
• Nomor komponen, kemasan, dan kuantitas dalam BOM (Bill of Materials) akurat.
• Pilih dan tempatkan file yang sesuai dengan BOM.
• File stensil sesuai dengan desain PCB.

Untuk produk lama atau usang Papan sirkuit PCBA, rekayasa balik PCBA dapat membuat ulang skema, BOM, dan file Gerber dari papan fisik dan menghubungkan data yang dipulihkan ke yang baru. Desain PCB Dan Perakitan PCBA alur kerja.

Proses rekayasa balik kami meliputi:

• Pencitraan papan sirkuit dan inspeksi sinar-X untuk memetakan lapisan internal.
• Identifikasi komponen dan ekstraksi BOM (Bill of Materials). termasuk penggantian suku cadang yang sudah usang.
• Pengambilan skematik dari rekonstruksi netlist.
• Rekreasi tata letak PCB dengan peningkatan DFM.
• Perakitan PCBA prototipe dan pengujian fungsional.

Layanan tambahan yang memberikan nilai tambah:

• Lapisan konformal untuk lingkungan yang keras.
• Pengemasan dan enkapsulasi untuk ketahanan terhadap getaran.
• Pengisian bawah untuk paket BGA dan CSP.
• Pengerjaan ulang dan perbaikan menggunakan stasiun pengerjaan ulang BGA.
• Pengembangan uji fungsional untuk PCBA kustom.