Projektowanie PCBA zwykle zaczyna się od Schematyczne przechwytywanie, a następnie Umieszczenie PCB, Rozgromienie, DRC (kontrola zasad projektowania), I Sprawdzenie DFM, a następnie wyprowadza Pliki Gerber, Pliki wierteł NC, BOM (zestawienie materiałów), I Rysunek montażowy. W przypadku złożonych projektów, Płytka drukowana HDI technologia z mikrootwory wiercone laserowo I laminowanie sekwencyjne może być wymagane.

Podstawowe pliki wejściowe obejmują:

• Lista połączeń
• Rysunek mechaniczny
• Arkusz danych komponentu
• Dokument zdolności procesu (minimalna szerokość/odstępy między ścieżkami, minimalny rozmiar otworów, szerokość zapory maski lutowniczej, wymagania dotyczące kontroli impedancji)

Podstawowe pliki wyjściowe obejmują:

• Gerber RS-274X Lub ODB++
• Plik wiertniczy NC
• Plik Pick & Place
• Szablon Gerber
• Raport punktu testowego
• Rysunek montażowy i plik sitodruku

2.1 Zasady umieszczania

Umiejscowienie jest podstawą projektowania PCBA i ma bezpośredni wpływ Jakość routingu sygnału, Wydajność termiczna, I Możliwość produkcjiPrawidłowe umiejscowienie jest kluczowe dla płytka PCB do kontroli impedancji projekty i szybkie układy cyfrowe.

• Partycjonowanie funkcjonalne:Oddziel obszary interfejsu analogowego, cyfrowego, zasilania i interfejsu dużej prędkości, aby uniknąć zakłóceń.
• Przepływ sygnału: Umieść komponenty w kierunku przepływu sygnału, aby zmniejszyć obszar skrzyżowania i pętli.
• Priorytet krytycznego komponentu: Najpierw umieść moduły MCU/FPGA/SoC, DDR, zegara i zasilania.
• Umieszczenie krawędzi:Złącza, przyciski i diody LED umieszczone w pobliżu krawędzi płytki w celu spełnienia wymagań mechanicznych.
• Układ termiczny: Komponenty dużej mocy w pobliżu kanałów odprowadzających ciepło lub podkładek termicznych; dodaj termiczne poprzez tablice pod gorącymi elementami.

2.2 Podstawy routingu

• Szerokość śladu i pojemność prądowa:Ścieżka o szerokości 0,5 mm na 1 uncji miedzi przenosi około 1 A. W przypadku wyższego prądu należy użyć miedź dla lub grubszych miedzianych ciężarków.
• Para różnicowa: Wymagane USB, HDMI, LVDS, Ethernet Dopasowanie długości, Równe odstępy, I Ścisłe sprzężenie utrzymać integralność sygnału i zminimalizować strata wtrąceniowa I strata odbicia.
• Kontrolowana impedancja:Sygnały o dużej prędkości wymagają impedancji charakterystycznej obliczonej na podstawie stosu; typowe wartości to 50 Ω dla sygnału jednostronnego i 100 Ω dla sygnału różnicowego. Przegląd techniczny powinien obejmować kontrola impedancji weryfikacja.
• Ścieżka powrotna:Zapewnij pełną płaszczyznę odniesienia, aby uniknąć problemów z EMI na podzielonej płaszczyźnie; dodaj przelotki do szycia przejścia w pobliżu warstw.
• Przez:Minimalizuj przelotki o dużej prędkości; użyj Wiercenie pleców Lub Przelotki ślepe/zakopane w razie potrzeby. W przypadku projektów HDI należy użyć przelotki ułożone w stos Lub przesunięte przelotki z wypełnienie miedziane.

Słaby DFM prowadzi do Mostkowanie lutownicze, Nagrobkowanie, Zimne luty, Przesunięcie komponentu, I Kulki lutowniczeAnaliza DFM przed masową produkcją pomaga chronić wydajność pierwszego przejścia.

3.1 Projektowanie wzoru terenu

Wzory terenu muszą być zgodne z IPC-7351Prawidłowa konstrukcja podkładki jest niezbędna dla niezawodnego działania Montaż PCB I Montaż PCBA.

• Komponenty CHIP (0402, 0603, 0805):Rozmiar podkładki drukarskiej musi odpowiadać otworowi szablonu i profilowi ​​reflow, aby uniknąć efektu tombstone.
• QFN (Quad Flat Bez ołowiu):Dół Podkładka termiczna należy podzielić w celu zmniejszenia pustych przestrzeni i zimnych połączeń; użyj zdefiniowana maska ​​lutownicza (SMD) Lub zdefiniowano bez maski lutowniczej (NSMD) odpowiednio podpaski.
• BGA (matryca kulkowa):Średnica padu wynosi zazwyczaj 80–85% średnicy kulki; otwór maski lutowniczej musi być precyzyjny, aby uniknąć zatkania padu maską lutowniczą. W przypadku układów BGA o drobnym skoku należy użyć tama maski lutowniczej szerokość ≤0,1 mm lub w razie potrzeby usunąć zaporę.
• SOT/SOP/QFP:Drobny skok wymaga odpowiedniej szerokości zapory maski lutowniczej, aby zapobiec powstawaniu mostków.

3.2 Odstępy i orientacja komponentów

• Odstępy między sąsiednimi komponentami muszą spełniać wymagania dotyczące dyszy typu pick-and-place oraz przeróbek (≥0,3 mm).
• Ustawianie podobnych komponentów w tym samym kierunku ułatwia kontrolę AOI.
• Należy zachować odpowiednią odległość między wysokimi i niskimi elementami, aby uniknąć efektu cienia podczas lutowania.

3.3 Maska lutownicza i sitodruk

• Zapora maski lutowniczej szerokość ≥0,1 mm, aby zapobiec tworzeniu się mostków.
• Sitodruk nie mogą nachodzić na siebie; należy zachować odstęp ≥0,2 mm.
• Oznaczenie biegunowości, Wskaźnik pinu 1, I Oznaczenie referencyjne musi być jasne.
• Wybierz kolor maski lutowniczej (zielony, niebieski, czarny, czerwony, biały) w oparciu o preferencje klienta; upewnij się, że nadruk legendy jest czytelny.

4.1 DFT

DFT umożliwia wydajne i tanie testowanie płytek PCBA oraz wspomaga opracowywanie programów testowych i projektowanie osprzętu.

• Test sondy latającej: Nie wymaga żadnych dodatkowych elementów mocujących; idealny do prototypów i małych serii.
• ICT (test w obwodzie): Wymaga punktów testowych i osprzętu; nadaje się do dużych wolumenów. Projektujemy wzorce punktów testowych z odpowiednim zasięgiem.
• FCT (test funkcjonalny obwodu):Weryfikuje rzeczywistą funkcjonalność PCBA.
• Skanowanie granic (JTAG): Wykorzystuje wbudowaną logikę testowania układów scalonych w celu zmniejszenia liczby fizycznych punktów testowych.

Wymagania DFT:

• Średnica punktu testowego ≥0,8 mm, rozstaw ≥1,27 mm.
• Jeżeli to możliwe, rozmieszczaj punkty testowe po jednej stronie.
• Utrzymuj punkty testowe w miejscu wolnym i oddalonym od wysokich elementów.
• Zarezerwuj punkty testowe dla sieci zasilania i uziemienia, aby umożliwić krótki test wyłączania zasilania I pomiar napięcia przy włączaniu.

4.2 DFA

DFA koncentruje się na wydajności montażu i zapobieganiu błędom.

• Panelizacja: Używać Cięcie w kształcie litery V (V-Scoring) Lub Ugryzienie myszy / Dziura po stemplu. Dla montaż PCB z elementami wystającymi poza krawędź, użyj routing kart z ugryzieniami myszy.
• Szyna narzędziowa:Szerokość 3–5 mm do przenoszenia i pozycjonowania na przenośniku.
• Znak odniesienia:Co najmniej 2–3 globalne znaczniki; lokalne znaczniki dla elementów o małej rozdzielczości, takich jak BGA i QFN.
• Poka-Yoke: Upewnij się, że złącza mają unikalną orientację, aby zapobiec ich odwrotnemu podłączeniu.

5.1 Integralność sygnału (SI)

Problemy SI obejmują Odbicie, Przesłuch, Przeregulowanie, Niedocelowo, I Przesunięcie czasowe. Wysoka prędkość Projekt PCB można użyć symulacja przed układem I weryfikacja po układzie aby ocenić schemat oka.

• Dopasowanie impedancji:Zakończenie szeregowe źródła, zakończenie równoległe lub zakończenie prądu przemiennego.
• Dopasowanie długości:Routing serpentynowy dla grup danych/adresów DDR i par różnicowych.
• Tłumienie przesłuchów:Zasada 3W (odstęp ≥3× szerokość śladu); dodaj ślady kontrolne dla sygnałów krytycznych.
• Powrót przez:Dodaj otwory przelotowe w pobliżu przejść warstw, aby zmniejszyć indukcyjność pętli.

5.2 Integralność mocy (PI)

Problemy PI obejmują: Szum mocy, Spadek napięcia, I Odbicie od podłoża. Dobrze zaprojektowany Sieć dystrybucji energii (PDN) jest krytyczny dla stabilnej pracy.

• Kondensator odsprzęgający: Umieść kombinacje 0,1 µF + 10 µF w pobliżu każdego pinu zasilania; użyj kondensatory o niskim ESL do rozdzielania wysokich częstotliwości.
• Podział płaszczyzny zasilania:Rozdziel płaszczyzny zasilania analogowego i cyfrowego; unikaj krzyżowania się podziałów w przypadku sygnałów o dużej prędkości.
• Ścieżka o niskiej impedancji:Sąsiadujące płaszczyzny zasilania i uziemienia tworzą pojemność płaszczyzny; utrzymują cienką warstwę dielektryczną pomiędzy warstwami zasilania i uziemienia.
• Przez Count:Równoległe przejścia wielokrotne dla ścieżek o dużym natężeniu prądu; użyj przelotki wypełnione miedzią do przelotek wysokoprądowych.

5.3 EMC (Kompatybilność elektromagnetyczna)

Pokrywy EMC EMI (zakłócenia elektromagnetyczne) I EMS (podatność elektromagnetyczna)Przegląd zgodności EMC pozwala zidentyfikować ryzyka projektowe przed formalnymi testami.

• Zasada 20H:W celu zmniejszenia pól interferencyjnych należy odsunąć krawędzie płaszczyzny zasilania o 20-krotność odstępu między warstwami.
• Filtrowanie interfejsu:Dodaj TVS, dławiki trybu wspólnego, koraliki ferrytowe i kondensatory na złączach I/O.
• Zastawianie:Na obszarach wrażliwych należy stosować osłony ochronne; podkładki uziemiające do mocowania tarczy.
• Kryształ i zegar: Nie należy prowadzić routingu pod kryształami; należy używać ścieżek ochronnych i dbać o to, aby ścieżki zegara były krótkie.

5.4 Projekt PCB HDI

W przypadku projektów o dużej gęstości, Płytka drukowana HDI technologia z mikrootwory wiercone laserowo, ślepe przelotki, I zakopane przelotki Umożliwia mniejsze formaty i większą gęstość routingu. Kluczowe kwestie:

• Współczynnik kształtu mikrovia zwykle ≤1:1.
• Używać mikroprzelotki ułożone warstwowo do przejść warstwowych w obszarach o dużej gęstości.
• Laminowanie sekwencyjne Proces ten pozwala na tworzenie wielu warstw mikroprzelotek.
• Przelotka w podkładce z wypełnienie miedziane I planaryzacja do rozprowadzania sygnałów BGA.

6.1 Projekt BGA

Konstrukcja pola BGA ma bezpośredni wpływ na wydajność lutowania Montaż PCB I Montaż PCBA, szczególnie w zastosowaniach BGA o małym skoku.

• Średnica podkładki ≈0,8–0,85× średnica kulki (np. podkładka 0,25 mm dla kulki 0,3 mm).
• Otwory w masce lutowniczej większe od padu o 0,025–0,05 mm na stronę.
• NSMD (zdefiniowana bez maski lutowniczej) Lub SMD (zdefiniowana maska ​​lutownicza); NSMD jest powszechny w układach BGA o drobnym skoku.
• Przelotki fanout 0,2 mm/0,1 mm lub mniejsze; użyj Via-in-Pad z Wypełnione miedzią / Wypełnione żywicą aby zapobiec przesiąkaniu lutu.
• Dodać lokalne znaki odniesienia w pobliżu BGA w celu dokładnego umiejscowienia.

6.2 Projekt QFN

Obudowy QFN (Quad Flat No-lead) wymagają starannego zaprojektowania podkładek termicznych.

• Podziel podkładkę termiczną na kilka mniejszych lub użyj pojedynczej podkładki z segmentowanymi otworami szablonowymi, aby ograniczyć powstawanie pustych przestrzeni.
• Wysuń pady stykowe o 0,2–0,3 mm poza krawędź opakowania w celu przeprowadzenia kontroli AOI.
• Używać Zatykanie żywicą Lub Wypełnienie miedziane do przelotek termicznych, aby zapobiec przesiąkaniu lutu.
• W przypadku QFN o dużej mocy należy dodać termiczny przez tablicę łączące się z wewnętrznymi płaszczyznami miedzianymi.

6.3 0402 / 0201 / 01005 Mikrokomponenty

• 0402 odstępy między padami: 0,4–0,5 mm; 0201: 0,25–0,3 mm; 01005: 0,15–0,2 mm.
• Zastosuj szablon z otworami antylutowniczymi (z nacięciami lub zmniejszonymi).
• Zapewnij wystarczającą liczbę znaków odniesienia, aby zapewnić dokładność rozmieszczenia.
• Rozważać dozowanie kleju do dwustronnego montażu ciężkich elementów.

7.1 Projektowanie przysłony szablonowej

Konstrukcja otworu szablonu bezpośrednio decyduje drukowanie pasty lutowniczej jakość i powinna być optymalizowana dla każdej płytki PCBA.

• Grubość szablonu: typowo 0,1–0,15 mm; 0,08 mm dla mikrokomponentów; 0,2 mm dla wysokiego prądu.
• Współczynnik powierzchni:Powierzchnia apertury / powierzchnia ścianki apertury > 0,66.
• Proporcje obrazu: Szerokość otworu / grubość szablonu > 1,5.
• Specjalne otwory: Podkładki termiczne QFN, wiele małych okienek; okrągłe lub kwadratowe przetłoczenia BGA; otwory z nacięciami zapobiegającymi lutowaniu, przeznaczone do montażu komponentów układu scalonego.
• Rozważać szablon schodkowy dla komponentów o mieszanych rozmiarach (np. gruby szablon dla obszarów o dużym natężeniu prądu, cienki dla drobnego rozstawu).

7.2 Lutowanie rozpływowe i falowe

• Lutowanie rozpływowe:Do komponentów SMT; wymaga odpowiedniego profil temperatury (podgrzać, namoczyć, przetopić, schłodzić). Użyj przepłukiwanie azotem w celu lepszego zwilżania i zmniejszenia utleniania.
• Lutowanie falowe:Do elementów przewlekanych (DIP) i procesu klejenia SMT czerwonym klejem.
• Selektywne lutowanie falowe:Lokalne lutowanie elementów przewlekanych; idealne dla płytek o mieszanej technologii.
• Proces bezołowiowy:Pasta lutownicza SAC305; maksymalna temperatura lutowania rozpływowego 235–250 °C. Typowe wykończenia powierzchni obejmują bezołowiowy HASL, ZGADZAĆ SIĘ, OSP, srebro zanurzeniowe, I puszka zanurzeniowa.

7.3 Zespół mieszany

Połącz lutowanie rozpływowe SMT i lutowanie falowe DIP lub użyj Przypnij i wklej (PIP) do elementów przelotowych w procesie reflow.

8.1 Metody panelizacji

• Cięcie w kształcie litery V (V-Scoring):Niski koszt; do płyt prostokątnych bez elementów krawędziowych.
• Ugryzienie myszy / Dziura po stemplu:W przypadku nieregularnych desek lub elementów krawędziowych należy zastosować routing kart z ukąszenia myszy.
• Mostek + Ugryzienie Myszy:Łączy w sobie wytrzymałość i łatwość rozdzielania.

8.2 Szyna narzędziowa i znak odniesienia

• Szerokość szyny narzędziowej: 3–5 mm.
• Znak odniesienia: średnica 1 mm, otwór maski lutowniczej 2–3 mm, wykończenie złotem lub cyną immersyjną.
• Lokalne znaczniki dla układów BGA/QFN o drobnym rozstawie.

8.3 Rozmiar i ilość paneli

• Rozmiar panelu mieści się w granicach pieca typu pick-and-place i pieca reflow (≤400 mm × 400 mm).
• Zachowaj równowagę pomiędzy wydajnością a wykorzystaniem materiałów; unikaj odkształceń.
• Używać odrywane zakładki Lub rowki frezowane w celu zmniejszenia stresu podczas depaningu.

9.1 Kontrola elektryczna

• W Demokratycznej Republice Konga nie stwierdzono błędów krytycznych.
• Krytyczne dopasowanie długości sygnału, impedancji, odstępów.
• Sieć energetyczna na podstawie ilości i pojemności prądowej.
• Symulacja integralności sygnału wyniki spełniają wymagania diagramu oka.

9.2 Sprawdzenie DFM

• Rozmiar podkładki zgodny z normą IPC-7351.
• Odstępy między komponentami spełniają minimalne wymagania dotyczące pobierania i umieszczania.
• Maska lutownicza, sitodruk, oznaczenia biegunowości wyraźne.
• Stosunek apertury szablonu do powierzchni.
• Panelizacja I szyna narzędziowa obecny.

9.3 Kontrola DFT

• Pokrycie punktów testowych w sieciach krytycznych.
• Punkty testowe nie są zablokowane.
• Wykonalność instalacji ICT.

9.4 Kontrola montażu

• Obecne są ślady szyny narzędziowej i znaczniki.
• Metoda panelizacji jest rozsądna.
• Odległość komponentu od wycięcia V ≥0,5 mm.

9.5 Kompletność dokumentacji

• Standaryzacja nazewnictwa warstw Gerber.
• Dokładne numery części BOM, opakowania i ilości.
• Plik „Pick & Place” jest zgodny z BOM.
• Plik szablonu jest zgodny z projektem PCB.

W przypadku starszych lub przestarzałych produktów Płytki drukowane PCBA, Inżynieria odwrotna PCBA może odtworzyć schematy, zestawienia materiałów i pliki Gerber z fizycznych płytek i połączyć odzyskane dane z nowym Projekt PCB I Montaż PCBA przepływ pracy.

Nasz proces inżynierii odwrotnej obejmuje:

• Obrazowanie płyt i kontrola rentgenowska do mapowania warstw wewnętrznych.
• Identyfikacja komponentów i ekstrakcja BOM w tym wymianę przestarzałych części.
• Schematyczne przechwycenie z rekonstrukcji listy połączeń.
• Rekonstrukcja układu PCB z ulepszeniami DFM.
• Montaż prototypu PCBA i testowanie funkcjonalne.

Dodatkowe usługi o wartości dodanej:

• Powłoka konformalna do trudnych warunków.
• Zalewanie i kapsułkowanie pod kątem odporności na wibracje.
• Niedopełnienie dla obudów BGA i CSP.
• Przeróbka i naprawa korzystając ze stacji lutowniczej BGA.
• Rozwój testów funkcjonalnych do niestandardowych PCBA.