Разработка печатных плат обычно начинается с Схематическое изображение, с последующим Размещение печатных плат, Маршрутизация, DRC (Проверка проектных правил), и Проверка DFMзатем выводятся Файлы Gerber, Файлы для сверления с ЧПУ, Спецификация материалов (BOM), и Сборочный чертежДля сложных конструкций, HDI PCB технологии с микроотверстия, просверленные лазером и последовательное ламинирование может потребоваться.

В число основных входных файлов входят:

• Список соединений
• Механическое черчение
• Техническое описание компонента
• Документ о возможностях процесса (минимальная ширина/расстояние между дорожками, минимальный размер отверстий, ширина защитной полосы паяльной маски, требования к контролю импеданса)

Основные выходные файлы включают:

• Gerber RS-274X или ODB++
• Файл для сверления с ЧПУ
• Файл для захвата и перемещения
• Трафарет Гербер
• Отчет о результатах испытаний
• Сборочный чертеж и файл для шелкографии

2.1 Принципы распределения по местам работы

Размещение компонентов является основой проектирования печатных плат и напрямую влияет на результат. Качество маршрутизации сигналов, Тепловые характеристики, и ТехнологичностьПравильное размещение имеет решающее значение для Плата управления импедансом проекты и высокоскоростные цифровые схемы.

• Функциональное разделениеРазделите области аналоговых, цифровых, силовых и высокоскоростных интерфейсов во избежание помех.
• Поток сигналовРазмещайте компоненты в направлении потока сигнала, чтобы уменьшить площадь пересечений и петель.
• Приоритет критически важных компонентовВ первую очередь разместите модули MCU/FPGA/SoC, DDR, тактового генератора и питания.
• Размещение кромкиРазъемы, кнопки и светодиоды расположены вблизи краев платы для соответствия механическим требованиям.
• Тепловая схема: Мощные компоненты вблизи каналов рассеивания тепла или термопрокладок; добавить массивы тепловых переходных отверстий под нагреваемыми компонентами.

2.2 Основы маршрутизации

• Ширина дорожки и текущая пропускная способность: Толщина дорожки 0,5 мм на медном проводнике толщиной 1 унция обеспечивает ток приблизительно 1 А. Для более высоких токов используйте медь для или более толстые медные грузила.
• Дифференциальная параДля подключения требуются: USB, HDMI, LVDS, Ethernet. Соответствие длины, Равномерное расстояние, и Тесная связь поддерживать целостность сигнала и минимизировать потери при вставке и возврат убытков.
• Контролируемое сопротивлениеДля высокоскоростных сигналов требуется характеристическое сопротивление, рассчитанное на основе структуры цепи; распространенные значения — 50 Ом для однополярного режима и 100 Ом для дифференциального. Инженерный анализ должен включать в себя следующее: контроль импеданса верификация.
• Обратный путь: Обеспечьте полную опорную плоскость, чтобы избежать проблем с электромагнитными помехами, возникающих при разделении плоскостей; добавьте сшивание сквозных отверстий вблизи слоистых переходов.
• С помощьюМинимизируйте количество высокоскоростных переходных отверстий; используйте Обратное бурение или Слепые/заглубленные виасы при необходимости. Для проектов HDI используйте многослойные переходные отверстия или ступенчатые переходные отверстия с медная набивка.

Некачественный DFM приводит к Паяное соединение, надгробная плита, Холодные паяные соединения, Сдвиг компонентов, и Шарики припояАнализ DFM перед массовым производством помогает обеспечить выход годной продукции с первого раза.

3.1 Проектирование схемы землепользования

Планировка земельных участков должна соответствовать определенным требованиям. IPC-7351Правильная конструкция опорной пластины имеет решающее значение для надежной работы. сборка печатной платы и Сборка печатной платы.

• Компоненты микросхемы (0402, 0603, 0805)Размер контактной площадки должен соответствовать размеру отверстия трафарета и профилю оплавления, чтобы избежать эффекта «надгробного камня».
• QFN (Quad Flat No-lead): Дно Термопрокладка следует разделить на секции, чтобы уменьшить образование пустот и холодных стыков; использовать определенная паяльная маска (SMD) или непаяная маска (NSMD) подкладки соответствующим образом.
• BGA (Ball Grid Array)Диаметр контактной площадки обычно составляет 80–85% от диаметра шарика; отверстие в паяльной маске должно быть точным, чтобы избежать попадания паяльной маски на площадку. Для BGA с малым шагом выводов используйте защитная маска для пайки Ширина ≤0,1 мм или, при необходимости, отмените перегородку.
• SOT/SOP/QFPДля обеспечения мелкого шага пайки необходима достаточная ширина перемычки паяльной маски, чтобы предотвратить образование перемычек.

3.2 Расстояние между компонентами и их ориентация

• Расстояние между соседними компонентами должно соответствовать требованиям к соплам для установки компонентов и требованиям к доработке (≥0,3 мм).
• Для упрощения контроля методом автоматического оптического оптического контроля располагайте аналогичные компоненты в одном направлении.
• Чтобы избежать эффекта затенения во время оплавления припоя, необходимо соблюдать достаточное расстояние между высокими и низкими компонентами.

3.3 Маска для пайки и шелкография

• Паяльная маска Ширина ≥0,1 мм для предотвращения образования перемычек.
• Шелкография Не допускается перекрытие прокладок; зазор должен составлять ≥0,2 мм.
• Маркировка полярности, Индикатор контакта 1, и Обозначение ссылки Должно быть ясно.
• Выберите цвет паяльной маски (зеленый, синий, черный, красный, белый) в соответствии с предпочтениями заказчика; обеспечьте разборчивость печати обозначений.

4.1 DFT

Технология DFT обеспечивает эффективное и недорогое тестирование печатных плат, а также поддерживает разработку тестовых программ и проектирование тестовых приспособлений.

• Испытание летающего зондаНе требует оснастки; идеально подходит для прототипов и небольших партий.
• ИКТ (внутрисхемное тестирование)Требуется контрольная точка и приспособление; подходит для больших объемов производства. Мы разрабатываем шаблоны контрольных точек с надлежащим покрытием.
• FCT (Функциональное тестирование цепей)Проверяет фактическую работоспособность печатной платы.
• Граничное сканирование (JTAG)Использует встроенную логику тестирования микросхемы для сокращения количества физических точек тестирования.

Требования DFT:

• Диаметр контрольной точки ≥0,8 мм, расстояние между точками ≥1,27 мм.
• По возможности располагайте контрольные точки на одной стороне.
• Точки тестирования должны быть свободны от препятствий и находиться вдали от высоких компонентов.
• Зарезервируйте контрольные точки для силовых и заземляющих сетей, чтобы обеспечить тест короткого замыкания при выключении питания и измерение напряжения при включении питания.

4.2 DFA

DFA фокусируется на повышении эффективности сборки и предотвращении ошибок.

• Панельизация: Использовать V-образный разрез (V-надрез) или Укус мыши / Отверстие от марки. Для сборка печатной платы с компонентами, подвешенными на краю, используйте маршрутизация вкладок укусами мышей.
• Направляющая для инструментов: Ширина 3–5 мм для транспортировки и позиционирования на конвейере.
• Фидуциарный знак: По меньшей мере 2–3 глобальных реперных точки; локальные реперные точки для устройств с малым шагом выводов, таких как BGA и QFN.
• Poka-YokeУбедитесь, что разъемы имеют уникальную ориентацию, чтобы предотвратить неправильное подключение.

5.1 Целостность сигнала (SI)

В число проблем, связанных с СИ, входят Отражение, Перекрестные разговоры, Перерегулирование, Подстрелить, и Нарушение синхронизации. Высокоскоростной проектирование печатных плат можно использовать моделирование предварительной компоновки и проверка после компоновки оценить диаграмма глаза.

• Согласование импедансов: Последовательное оконечное соединение источника, параллельное оконечное соединение или оконечное соединение переменного тока.
• Соответствие длины: Змеевидная маршрутизация для групп данных/адресов DDR и дифференциальных пар.
• Подавление перекрестных помехПравило 3W (расстояние между дорожками ≥3× ширины дорожки); добавьте защитные дорожки для критически важных сигналов.
• Возврат черезДобавьте переходные отверстия для сшивания вблизи переходов между слоями, чтобы уменьшить индуктивность петли.

5.2 Целостность питания (PI)

В число проблем, связанных с персональными данными, входят: Шум питания, Падение напряжения, и Отскок от землиХорошо продуманный Сеть распределения электроэнергии (PDN) Это крайне важно для стабильной работы.

• Развязывающий конденсаторРазместите комбинации конденсаторов 0,1 мкФ + 10 мкФ рядом с каждым выводом питания; используйте конденсаторы с низким ESL для высокочастотной развязки.
• Разделение силового блокаРазделяйте аналоговые и цифровые плоскости питания; избегайте пересечения с высокоскоростными сигналами.
• Путь с низким импедансомСоседние силовой и заземляющий слои создают плоскую емкость; между силовым и заземляющим слоями поддерживается тонкий диэлектрик.
• Через Count: Параллельное подключение нескольких переходных отверстий для сильноточных цепей; используйте медные заполненные переходные отверстия для сильноточных переходных отверстий.

5.3 ЭМС (электромагнитная совместимость)

EMC охватывает Электромагнитные помехи (ЭМП) и ЭМС (электромагнитная восприимчивость)Предварительная проверка на соответствие требованиям электромагнитной совместимости (ЭМС) позволяет выявить риски проектирования до проведения формальных испытаний.

• Правило 20H: Углубление краев силовой плоскости на 20-кратное увеличение межслоевого расстояния для уменьшения краевых полей.
• Фильтрация интерфейсаДобавьте TVS-фильтры, синфазные дроссели, ферритовые бусины и конденсаторы на разъемы ввода/вывода.
• ЭкранированиеИспользуйте защитные экраны над чувствительными участками; обеспечьте заземляющие площадки для крепления щита.
• Кристалл и часы: Не используйте трассировку под кварцевыми резонаторами; используйте защитные дорожки и делайте тактовые дорожки короткими.

5.4 Проектирование печатных плат HDI

Для конструкций с высокой плотностью размещения компонентов, HDI PCB технологии с микроотверстия, просверленные лазером, глухие сквозные отверстия, и скрытые переходные отверстия Это позволяет уменьшить габариты и повысить плотность трассировки. Ключевые моменты:

• соотношение сторон микроотверстия обычно ≤1:1.
• Использовать многослойные микроотверстия для переходов между слоями в областях с высокой плотностью.
• Последовательное ламинирование Этот процесс позволяет создавать многослойные микроотверстия.
• Виа-ин-пад с медная набивка и планаризация для разветвления BGA.

6.1 Проектирование BGA

Конструкция контактных площадок BGA напрямую влияет на выход годных изделий при пайке. сборка печатной платы и Сборка печатной платыособенно в приложениях с малым шагом выводов BGA.

• Диаметр прокладки ≈0,8–0,85 × диаметр шарика (например, прокладка 0,25 мм для шарика 0,3 мм).
• Размер отверстия в паяльной маске должен быть на 0,025–0,05 мм больше размера контактной площадки с каждой стороны.
• NSMD (Non-Solder Mask Defined) или SMD (Solder Mask Defined); NSMD — распространенная ошибка для BGA с малым шагом выводов.
• Разветвительные переходные отверстия диаметром 0,2 мм/0,1 мм или меньше; используйте Виа-ин-Пад с Наполненный медью / Наполненный смолой для предотвращения растекания припоя.
• Добавлять местные фидуциарные знаки рядом с BGA для точного размещения.

6.2 Проектирование QFN

Для корпусов QFN (Quad Flat No-lead) требуется тщательное проектирование теплоотводящих площадок.

• Разделите термопрокладку на несколько меньших по размеру или используйте одну прокладку с сегментированными отверстиями в трафарете, чтобы уменьшить образование пустот.
• Для проведения оптического контроля с помощью автоматического оптического датчика (AOI) контактные площадки должны выступать за край корпуса на 0,2–0,3 мм.
• Использовать Закупорка смолой или Медная набивка для теплоотводящих площадок, чтобы предотвратить растекание припоя.
• Для мощных QFN добавьте массив тепловых переходных отверстий соединение с внутренними медными плоскостями.

6.3 0402 / 0201 / 01005 Микрокомпоненты

• Расстояние между контактными площадками для 0402: 0,4–0,5 мм; для 0201: 0,25–0,3 мм; для 01005: 0,15–0,2 мм.
• Используйте трафаретные отверстия с вырезами или уменьшенным размером для предотвращения образования шариков припоя.
• Предусмотрите достаточное количество реперных точек для обеспечения точности размещения.
• Учитывать дозирование клея для двусторонней сборки с тяжелыми компонентами.

7.1 Проектирование трафаретного отверстия

Конструкция апертуры трафарета напрямую определяет печать паяльной пасты качество и должны быть оптимизированы для каждой печатной платы.

• Толщина трафарета: 0,1–0,15 мм (типичное значение); 0,08 мм для микрокомпонентов; 0,2 мм для сильноточных компонентов.
• Соотношение площадейПлощадь апертуры / площадь стенки апертуры > 0,66.
• Соотношение сторонШирина отверстия / толщина трафарета > 1,5.
• Специальные апертуры: Термопрокладка QFN с несколькими небольшими окнами; уменьшение диаметра BGA до круглых или квадратных размеров; отверстия с выемками для шариков припоя для компонентов микросхемы.
• Учитывать трафарет для шагов для компонентов разных размеров (например, толстый трафарет для областей с высоким током, тонкий для областей с малым шагом).

7.2 Пайка оплавлением и волновая пайка

• Пайка оплавлениемДля компонентов поверхностного монтажа требуется надлежащее температурный профиль (предварительный нагрев, замачивание, оплавление, охлаждение). Использовать рециркуляция азота для улучшения смачивания и снижения окисления.
• Волнообразная пайка: Для компонентов в корпусе DIP (сквозное крепление) и процесса поверхностного монтажа с использованием красного клея.
• Селективная волновая пайка: Локализованная пайка компонентов с выводами; идеально подходит для печатных плат со смешанными технологиями.
• Бессвинцовый процесс: Паяльная паста SAC305; пиковая температура оплавления 235–250 °C. Распространенные виды обработки поверхности включают: бессвинцовый HASL, СОГЛАШАТЬСЯ, Добровольная пожарная служба, иммерсионное серебро, и погружной олово.

7.3 Смешанная сборка

Сочетайте пайку оплавлением SMT и пайку DIP волновым методом, или используйте Закрепить вставленным (PIP) для компонентов, устанавливаемых в отверстия, при оплавлении припоя.

8.1 Методы панельной обработки

• V-образный разрез (V-надрез)Низкая стоимость; для прямоугольных плат без краевых элементов.
• Укус мыши / Отверстие от маркиДля плат неправильной формы или краевых компонентов используйте маршрутизация вкладок с укусы мышей.
• Мост + Укус мышиСочетает в себе прочность и легкость разделения.

8.2 Направляющая для инструмента и контрольная метка

• Ширина направляющей инструмента: 3–5 мм.
• Опорная метка: диаметр 1 мм, отверстие в паяльной маске 2–3 мм, покрытие золотом или иммерсионным оловом.
• Локальные реперные точки для устройств BGA/QFN с малым шагом выводов.

8.3 Размер и количество панелей

• Размеры панели находятся в пределах возможностей установки компонентов и использования печей оплавления (≤400 мм × 400 мм).
• Сбалансируйте эффективность и использование материалов; избегайте деформации.
• Использовать отсоединяемые вкладки или маршрутизированные слоты для снижения стресса во время демонтажа панелей.

9.1 Проверка электрооборудования

• В DRC не обнаружено критических ошибок.
• Критически важны согласование длины сигнала, импеданса и расстояния между сигналами.
• Мощность сети определяется количеством и текущей пропускной способностью.
• Моделирование целостности сигнала Результаты соответствуют требованиям диаграммы глаза.

9.2 Проверка DFM

• Размер контактной площадки в соответствии со стандартом IPC-7351.
• Расстояние между компонентами соответствует минимальным требованиям по установке и размещению.
• Прозрачная защитная маска для пайки, шелкография, маркировка полярности.
• Размер апертуры трафарета соответствует соотношению площадей.
• Панельизация и направляющая для инструмента подарок.

9.3 Проверка DFT

• Покрытие контрольных точек на критически важных сетях.
• Контрольные точки не загорожены.
• Возможность установки ИКТ-оборудования.

9.4 Проверка сборки

• Направляющая для инструмента и контрольные метки присутствуют.
• Метод панельной обработки является разумным.
• Расстояние от компонента до V-образного среза ≥0,5 мм.

9.5 Полнота документации

• Стандартизирована система именования слоев Gerber.
• Номера деталей, упаковки и количество в спецификации указаны точно.
• Файл для установки и размещения соответствует спецификации.
• Файл трафарета соответствует дизайну печатной платы.

Для устаревших или вышедших из употребления продуктов Печатные платы PCBA, обратное проектирование печатных плат может восстанавливать схемы, спецификации материалов и файлы Gerber с физических плат и подключать восстановленные данные к новой плате. проектирование печатных плат и Сборка печатной платы рабочий процесс.

Наш процесс обратного проектирования включает в себя:

• Визуализация печатных плат и рентгеновский контроль для отображения внутренних слоев.
• Идентификация компонентов и извлечение спецификации материалов. включая замену устаревших деталей.
• Схема захвата на основе реконструкции списка соединений.
• воссоздание компоновки печатной платы с улучшениями в области проектирования с учетом технологичности производства (DFM).
• Прототип сборки печатной платы и функциональное тестирование.

Дополнительные услуги, повышающие ценность:

• Конформное покрытие для суровых условий эксплуатации.
• Пересадка в горшки и инкапсуляция для виброустойчивости.
• Недозаполнение для корпусов BGA и CSP.
• Переделка и ремонт с использованием станции для ремонта BGA-чипов.
• Разработка функционального тестирования для изготовления печатных плат на заказ.