ติดตามขั้นตอนทั้งหมดตั้งแต่การร่างแบบและการจัดวาง ไปจนถึงความสามารถในการผลิต การประกอบ การตรวจสอบ การทดสอบ และการปล่อยผลิตภัณฑ์สู่ตลาด
เหตุใดการออกแบบ PCBA จึงเป็นระบบ
การออกแบบ PCBA (Printed Circuit Board Assembly) นั้นไม่ใช่แค่การ "เชื่อมต่อเส้นทางวงจร" เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับ... DFM (การออกแบบเพื่อการผลิต), DFT (การออกแบบเพื่อการทดสอบ), DFA (การออกแบบเพื่อการประกอบ), SI (ความสมบูรณ์ของสัญญาณ), PI (ความสมบูรณ์ของพลังงาน), การจัดการความร้อน, HDI (High-Density Interconnect), และ EMC (ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า)การออกแบบ PCBA ที่ดีจะช่วยลดอัตราการชำรุดเสียหาย ต้นทุนการทดสอบ และความเสี่ยงในการแก้ไขงานได้อย่างมาก พร้อมทั้งรับประกันประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เชื่อถือได้
VISONSTAR ให้บริการออกแบบวงจรฮาร์ดแวร์ระดับมืออาชีพ การออกแบบ PCB หลายชั้นความหนาแน่นสูง การออกแบบโซลูชัน PCBA และการสนับสนุนการผลิตผลิตภัณฑ์ คู่มือนี้ครอบคลุมคำศัพท์และแนวทางปฏิบัติทางวิศวกรรมที่ใช้โดยวิศวกรฮาร์ดแวร์ วิศวกรออกแบบ PCB วิศวกร NPI และทีมจัดซื้อที่ทำงานร่วมกับ VISONSTAR อย่างเป็นระบบ การออกแบบ PCB, การออกแบบ PCBA, การประกอบ PCB, การประกอบ PCBA, และ การวิศวกรรมย้อนกลับ PCBA สำหรับผลิตภัณฑ์รุ่นเก่า
ขั้นตอนการออกแบบ PCBA และไฟล์ข้อมูลเข้าและออกที่สำคัญ
โดยทั่วไปแล้ว การออกแบบ PCBA เริ่มต้นด้วย การจับภาพแผนผังตามด้วย การจัดวาง PCB, การกำหนดเส้นทาง, DRC (การตรวจสอบกฎการออกแบบ), และ การตรวจสอบ DFMจากนั้นจึงส่งออก ไฟล์ Gerber, ไฟล์เจาะ NC, BOM (รายการวัสดุ), และ ภาพวาดประกอบสำหรับงานออกแบบที่ซับซ้อน HDI PCB เทคโนโลยีกับ ไมโครเวียที่เจาะด้วยเลเซอร์ และ การเคลือบแบบเรียงลำดับ อาจจำเป็นต้องใช้
ไฟล์ข้อมูลหลักประกอบด้วย:
- เน็ตลิสต์
- การเขียนแบบเชิงกล
- เอกสารข้อมูลจำเพาะของส่วนประกอบ
- เอกสารแสดงความสามารถของกระบวนการ (ความกว้าง/ระยะห่างของลายวงจรขั้นต่ำ, ขนาดรูขั้นต่ำ, ความกว้างของแผ่นปิดกันบัดกรี, ข้อกำหนดการควบคุมอิมพีแดนซ์)
ไฟล์เอาต์พุตหลักประกอบด้วย:
- เกอร์เบอร์ อาร์เอส-274X หรือ ODB++
- ไฟล์เจาะ NC
- ไฟล์ Pick & Place
- สเตนซิล Gerber
- รายงานจุดทดสอบ
- แบบร่างประกอบและไฟล์สกรีน
กฎหลักในการจัดวางและเดินสาย PCB สำหรับ PCBA ประสิทธิภาพสูง
2.1 หลักการจัดระดับชั้นเรียน
การจัดวางตำแหน่งเป็นรากฐานของการออกแบบ PCBA และส่งผลกระทบโดยตรงต่อ... คุณภาพการกำหนดเส้นทางสัญญาณ, ประสิทธิภาพทางความร้อน, และ ความสามารถในการผลิตการจัดวางตำแหน่งที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ แผงวงจรควบคุมอิมพีแดนซ์ การออกแบบและวงจรดิจิทัลความเร็วสูง
- การแบ่งส่วนตามหน้าที่: แยกพื้นที่ส่วนต่อประสานแบบอนาล็อก ดิจิทัล พลังงาน และความเร็วสูง เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวน
- การไหลของสัญญาณจัดวางส่วนประกอบต่างๆ ตามทิศทางการไหลของสัญญาณ เพื่อลดพื้นที่ตัดกันและพื้นที่วนรอบ
- ลำดับความสำคัญของส่วนประกอบที่สำคัญ: วางโมดูล MCU/FPGA/SoC, DDR, นาฬิกา และแหล่งจ่ายไฟไว้ก่อน
- การจัดวางขอบ: ติดตั้งขั้วต่อ ปุ่มกด และไฟ LED บริเวณขอบแผงวงจร เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดทางกลไก
- การจัดวางความร้อน: ชิ้นส่วนที่มีกำลังไฟสูงอยู่ใกล้ช่องระบายความร้อนหรือแผ่นระบายความร้อน; เพิ่ม ความร้อนผ่านอาร์เรย์ ภายใต้ชิ้นส่วนที่มีความร้อนสูง
2.2 หลักการพื้นฐานของการกำหนดเส้นทาง
- ความกว้างของร่องและกำลังรับกระแสไฟฟ้า: ความกว้างของลายวงจร 0.5 มม. บนแผ่นทองแดง 1 ออนซ์ สามารถรับกระแสได้ประมาณ 1 แอมป์ หากต้องการกระแสสูงกว่านี้ ให้ใช้แผ่นทองแดงที่มีความกว้างลายวงจร 1 ออนซ์ ทองแดงสำหรับ หรือตุ้มน้ำหนักทองแดงที่หนากว่า
- คู่ดิฟเฟอเรนเชียล: ต้องใช้ USB, HDMI, LVDS, Ethernet ความยาวที่ตรงกัน, ระยะห่างเท่ากัน, และ การเชื่อมต่อแน่น เพื่อรักษาไว้ ความสมบูรณ์ของสัญญาณ และลดให้เหลือน้อยที่สุด การสูญเสียการแทรก และ การสูญเสียผลตอบแทน.
- อิมพีแดนซ์ควบคุมสัญญาณความเร็วสูงต้องการค่าอิมพีแดนซ์เฉพาะที่คำนวณจากโครงสร้างชั้นของวงจร ค่าที่ใช้กันทั่วไปคือ 50 โอห์มสำหรับวงจรเดี่ยว และ 100 โอห์มสำหรับวงจรคู่ การตรวจสอบทางวิศวกรรมควรรวมถึง... การควบคุมอิมพีแดนซ์ การตรวจสอบยืนยัน
- เส้นทางส่งคืน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีระนาบอ้างอิงที่สมบูรณ์เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา EMI จากระนาบแยก; เพิ่ม การเย็บผ่าน บริเวณรอยต่อระหว่างชั้น
- ทางลดการใช้ vias ความเร็วสูงให้น้อยที่สุด; ใช้ การเจาะย้อนกลับ หรือ ทางเข้าที่ปิด/ฝังอยู่ใต้ดิน เมื่อจำเป็น สำหรับการออกแบบ HDI ให้ใช้ เวียแบบเรียงซ้อน หรือ ทางเดินสลับฟันปลา กับ การเติมทองแดง.
DFM (Design for Manufacturing) คือกุญแจสำคัญสู่ผลผลิตจำนวนมากสำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCBA)
DFM ที่ไม่ดีนำไปสู่ การเชื่อมประสานด้วยตะกั่ว, การขว้างก้อนหิน, ข้อต่อบัดกรีเย็น, การเลื่อนส่วนประกอบ, และ ลูกตะกั่วบัดกรีการวิเคราะห์ DFM ก่อนการผลิตจำนวนมากช่วยปกป้องผลผลิตในรอบแรกได้
3.1 การออกแบบรูปแบบพื้นที่ดิน
รูปแบบการใช้ที่ดินต้องเป็นไปตามข้อกำหนด ไอพีซี-7351การออกแบบแผ่นรองที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานที่เชื่อถือได้ การประกอบ PCB และ การประกอบ PCBA.
- ส่วนประกอบชิป (0402, 0603, 0805)ขนาดของแผ่นรองต้องตรงกับช่องเปิดของแม่พิมพ์และรูปทรงการหลอม เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการบิดเบี้ยวของแม่พิมพ์
- QFN (Quad Flat No-lead): ด้านล่าง แผ่นระบายความร้อน ควรแบ่งกั้นเพื่อลดช่องว่างและรอยต่อเย็น; ใช้ หน้ากากบัดกรีแบบกำหนด (SMD) หรือ หน้ากากป้องกันการบัดกรีที่ไม่ได้กำหนด (NSMD) แผ่นรองที่เหมาะสม
- บีจีเอ (Ball Grid Array)เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นรองโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 80–85% ของเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล ช่องเปิดของหน้ากากบัดกรีต้องมีความแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้หน้ากากบัดกรีไปโดนแผ่นรอง สำหรับ BGA ที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบ ให้ใช้ หน้ากากกันบัดกรี ความกว้าง ≤0.1 มม. หรือกำจัดเขื่อนกั้นหากจำเป็น
- SOT/SOP/QFPระยะห่างระหว่างเกลียวที่ละเอียดจำเป็นต้องมีขนาดความกว้างของแผ่นปิดรอยบัดกรีที่เพียงพอเพื่อป้องกันการเชื่อมต่อกันของเกลียว
3.2 ระยะห่างและการจัดวางส่วนประกอบ
- ระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนที่อยู่ติดกันต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของหัวฉีดแบบหยิบและวาง และข้อกำหนดสำหรับการซ่อมแซม (≥0.3 มม.)
- จัดวางชิ้นส่วนที่คล้ายกันให้อยู่ในทิศทางเดียวกัน เพื่อให้ตรวจสอบด้วย AOI ได้ง่ายขึ้น
- ควรเว้นระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างชิ้นส่วนสูงและชิ้นส่วนเตี้ย เพื่อหลีกเลี่ยงเงาที่เกิดขึ้นระหว่างการหลอมละลาย
3.3 หน้ากากบัดกรีและการพิมพ์สกรีน
- หน้ากากกันบัดกรี ความกว้าง ≥0.1 มม. เพื่อป้องกันการเกิดสะพานเชื่อม
- การพิมพ์สกรีน ห้ามวางแผ่นรองซ้อนทับกัน ต้องเว้นระยะห่างอย่างน้อย 0.2 มม.
- การทำเครื่องหมายขั้ว, ตัวบ่งชี้พิน 1, และ ตัวระบุอ้างอิง ต้องมีความชัดเจน
- เลือกสีของแผ่นปิดกันบัดกรี (เขียว น้ำเงิน ดำ แดง ขาว) ตามความต้องการของลูกค้า และตรวจสอบให้แน่ใจว่าการพิมพ์คำอธิบายสัญลักษณ์นั้นอ่านได้ชัดเจน
DFT (Design for Testability) คือการออกแบบเพื่อการทดสอบได้ และ DFA (Design for Assembly) คือการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) ที่เชื่อถือได้
4.1 DFT
DFT ช่วยให้การทดสอบ PCBA มีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำ อีกทั้งยังสนับสนุนการพัฒนาโปรแกรมทดสอบและการออกแบบอุปกรณ์จับยึด
- การทดสอบโพรบบินไม่ต้องติดตั้งอุปกรณ์ใดๆ เหมาะสำหรับงานต้นแบบและการผลิตจำนวนน้อย
- ICT (การทดสอบในวงจร): ต้องใช้จุดทดสอบและอุปกรณ์ยึด เหมาะสำหรับงานปริมาณมาก เราออกแบบ รูปแบบจุดทดสอบ โดยมีประกันภัยที่เพียงพอ
- FCT (การทดสอบวงจรการทำงาน): ตรวจสอบการทำงานจริงของแผงวงจรพิมพ์ (PCBA)
- การสแกนขอบเขต (JTAG): ใช้ตรรกะการทดสอบชิปในตัวเพื่อลดจุดทดสอบทางกายภาพ
ข้อกำหนดของ DFT:
- เส้นผ่านศูนย์กลางจุดทดสอบ ≥0.8 มม. ระยะห่าง ≥1.27 มม.
- ควรจัดวางจุดทดสอบไว้ด้านใดด้านหนึ่งให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
- ควรจัดวางจุดทดสอบให้โล่งและอยู่ห่างจากชิ้นส่วนที่มีความสูง
- จุดทดสอบสำรองสำหรับระบบไฟฟ้าและสายดินเพื่อเปิดใช้งาน การทดสอบการปิดเครื่องระยะสั้น และ การวัดแรงดันไฟฟ้าขณะเปิดเครื่อง.
4.2 DFA
DFA มุ่งเน้นที่ประสิทธิภาพในการประกอบและการป้องกันข้อผิดพลาด
- การแบ่งแผง: ใช้ การตัดแบบตัววี (V-Scoring) หรือ รอยกัดของหนู / รูจากการประทับตรา. สำหรับ การประกอบ PCB สำหรับส่วนประกอบที่ยื่นออกมา ให้ใช้ การกำหนดเส้นทางแท็บ มีรอยกัดของหนู
- รางเครื่องมือ: กว้าง 3–5 มม. สำหรับการลำเลียงและจัดวางบนสายพานลำเลียง
- เครื่องหมายรับรองความน่าเชื่อถือ: อย่างน้อยต้องมีจุดอ้างอิงระดับโลก 2-3 จุด และจุดอ้างอิงระดับท้องถิ่นสำหรับอุปกรณ์ที่มีระยะห่างขาแคบ เช่น BGA และ QFN
- โปกา-โยเกะ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วต่อมีทิศทางเฉพาะเพื่อป้องกันการเสียบกลับด้าน
การออกแบบความเร็วสูงและความถี่สูง ความสมบูรณ์ของสัญญาณ ความสมบูรณ์ของพลังงาน EMC และเทคนิค PCB HDI
5.1 ความสมบูรณ์ของสัญญาณ (SI)
ปัญหา SI ได้แก่ การสะท้อนความคิด, ครอสทอล์ก, โอเวอร์ชูต, ยิงต่ำกว่าเป้า, และ ความคลาดเคลื่อนของเวลาความเร็วสูง การออกแบบ PCB สามารถใช้ได้ การจำลองก่อนการจัดวาง และ การตรวจสอบหลังการจัดวาง เพื่อประเมินผล แผนภาพดวงตา.
- การจับคู่ความต้านทาน: การต่อแบบอนุกรมที่แหล่งจ่าย, การต่อแบบขนาน หรือการต่อแบบ AC
- ความยาวที่ตรงกัน: การกำหนดเส้นทางแบบคดเคี้ยวสำหรับกลุ่มข้อมูล/ที่อยู่ DDR และคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียล
- การระงับการรบกวนสัญญาณ: กฎ 3W (ระยะห่าง ≥3 เท่าของความกว้างของเส้นสัญญาณ); เพิ่มเส้นสัญญาณป้องกันสำหรับสัญญาณที่สำคัญ
- ส่งคืนผ่านเพิ่ม vias สำหรับการเย็บใกล้กับรอยต่อของชั้นต่างๆ เพื่อลดค่าความเหนี่ยวนำของวงจร
5.2 ความเสถียรของกำลังไฟฟ้า (PI)
ประเด็นด้าน PI ประกอบด้วย เสียงรบกวนจากพลังงาน, แรงดันตก, และ การกระเด้งพื้นการออกแบบที่ดี เครือข่ายจ่ายไฟฟ้า (PDN) เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานที่มีเสถียรภาพ
- ตัวเก็บประจุแยกวงจร: วางตัวเก็บประจุขนาด 0.1 µF และ 10 µF ไว้ใกล้กับขาจ่ายไฟแต่ละขา; ใช้ ตัวเก็บประจุ ESL ต่ำ สำหรับการแยกสัญญาณความถี่สูง
- การแยกส่วนระนาบพลังงาน: แยกส่วนจ่ายไฟแบบอนาล็อกและดิจิทัลออกจากกัน หลีกเลี่ยงการต่อสัญญาณความเร็วสูงข้ามจุดแยกสัญญาณ
- เส้นทางความต้านทานต่ำ: ระนาบพลังงานและระนาบกราวด์ที่อยู่ติดกันสร้างความจุของระนาบ ดังนั้นควรคงฉนวนบางๆ ระหว่างชั้นพลังงานและชั้นกราวด์ไว้
- ผ่านการนับ: ใช้ vias หลายตัวแบบขนานสำหรับเส้นทางกระแสไฟฟ้าสูง; รูที่เติมด้วยทองแดง สำหรับรูเชื่อมต่อกระแสสูง
5.3 EMC (ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า)
EMC ครอบคลุม EMI (การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) และ EMS (ความไวต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า)การตรวจสอบ EMC เบื้องต้นก่อนการปฏิบัติตามข้อกำหนด สามารถระบุความเสี่ยงด้านการออกแบบได้ก่อนการทดสอบอย่างเป็นทางการ
- กฎ 20H: ลดระดับขอบระนาบพลังงานลง 20 เท่าของระยะห่างระหว่างชั้น เพื่อลดสนามขอบรบกวน
- การกรองอินเทอร์เฟซ: เพิ่ม TVS, โช้คโหมดร่วม, เฟอร์ไรต์บีด และตัวเก็บประจุที่ขั้วต่อ I/O
- การป้องกัน: ใช้แผ่นปิดป้องกันบริเวณที่บอบบาง; จัดเตรียมสิ่งอำนวยความสะดวก แผ่นรองกราวด์ สำหรับการติดตั้งโล่ป้องกัน
- คริสตัลและนาฬิกา: ห้ามเดินสายสัญญาณใต้ผลึก; ให้ใช้สายป้องกันและรักษาความยาวของสายสัญญาณนาฬิกาให้สั้น
5.4 การออกแบบ PCB HDI
สำหรับการออกแบบที่มีความหนาแน่นสูง HDI PCB เทคโนโลยีกับ ไมโครเวียที่เจาะด้วยเลเซอร์, รูที่มองไม่เห็น, และ เวียที่ฝังอยู่ใต้ดิน ช่วยให้มีขนาดตัวเครื่องที่เล็ลงและมีความหนาแน่นของการเดินสายสูงขึ้น ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ:
- อัตราส่วนภาพไมโครเวีย โดยทั่วไปแล้ว อัตราส่วนไม่เกิน 1:1
- ใช้ ไมโครเวียแบบเรียงซ้อน สำหรับการเปลี่ยนผ่านของชั้นในบริเวณที่มีความหนาแน่นสูง
- การเคลือบแบบเรียงลำดับ กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถสร้างชั้นไมโครเวียได้หลายชั้น
- ไว-อิน-แพด กับ การเติมทองแดง และ การปรับระนาบ สำหรับ BGA fanout
เจาะลึกการออกแบบแพ็คเกจและแผ่นรองสำหรับ PCBA แบบ BGA และ QFN
6.1 การออกแบบ BGA
การออกแบบแผ่นรอง BGA ส่งผลโดยตรงต่ออัตราการบัดกรีที่ได้ การประกอบ PCB และ การประกอบ PCBAโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งาน BGA ที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบ
- เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นรอง ≈0.8–0.85 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล (เช่น แผ่นรองขนาด 0.25 มม. สำหรับลูกบอลขนาด 0.3 มม.)
- ช่องเปิดของหน้ากากบัดกรีมีขนาดใหญ่กว่าแผ่นรองบัดกรีประมาณ 0.025–0.05 มม. ต่อด้าน
- NSMD (Non-Solder Mask Defined) หรือ SMD (Solder Mask Defined)NSMD เป็นมาตรฐานทั่วไปสำหรับ BGA ที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบ
- รูเชื่อมต่อแบบ Fanout ขนาด 0.2 มม./0.1 มม. หรือเล็กกว่า; ให้ใช้ ไว-อิน-แพด กับ เติมทองแดง / เติมเรซิน เพื่อป้องกันไม่ให้ตะกั่วไหลซึมเข้าไปในเนื้อตะกั่ว
- เพิ่ม เครื่องหมายรับรองความถูกต้องในท้องถิ่น อยู่ใกล้ BGA เพื่อการวางตำแหน่งที่แม่นยำ
6.2 การออกแบบ QFN
แพ็คเกจ QFN (Quad Flat No-lead) จำเป็นต้องมีการออกแบบแผ่นระบายความร้อนอย่างระมัดระวัง
- แบ่งแผ่นระบายความร้อนออกเป็นแผ่นเล็กๆ หลายแผ่น หรือใช้แผ่นเดียวที่มีรูเจาะแบบแบ่งส่วนเพื่อลดช่องว่าง
- ยื่นแผ่นพินออกมา 0.2–0.3 มม. จากขอบบรรจุภัณฑ์สำหรับการตรวจสอบด้วย AOI
- ใช้ การอุดด้วยเรซิน หรือ การเติมทองแดง สำหรับรูเชื่อมต่อแผ่นระบายความร้อนเพื่อป้องกันการไหลของตะกั่วบัดกรี
- สำหรับ QFN กำลังสูง ให้เพิ่ม ความร้อนผ่านอาร์เรย์ เชื่อมต่อกับระนาบทองแดงภายใน
6.3 0402 / 0201 / 01005 ไมโครคอมโพเนนต์
- ระยะห่างระหว่างแผ่นรอง 0402: 0.4–0.5 มม.; 0201: 0.25–0.3 มม.; 01005: 0.15–0.2 มม.
- ใช้รูฉลุลายลูกบอลป้องกันการบัดกรี (แบบมีรอยบากหรือลดขนาด)
- จัดให้มีจุดอ้างอิงที่เพียงพอเพื่อความแม่นยำในการวางตำแหน่ง
- พิจารณา การจ่ายกาว สำหรับการประกอบสองด้านที่มีชิ้นส่วนขนาดใหญ่
การออกแบบแผ่นสเตนซิลและกระบวนการบัดกรีเพื่อการประกอบ PCBA ที่มีผลผลิตสูง
7.1 การออกแบบช่องเปิดสเตนซิล
การออกแบบช่องเปิดของแม่พิมพ์กำหนดโดยตรง การพิมพ์วางบัดกรี คุณภาพและควรได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับแผงวงจรพิมพ์แต่ละแผ่น (PCBA)
- ความหนาของแม่พิมพ์: โดยทั่วไป 0.1–0.15 มม.; 0.08 มม. สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก; 0.2 มม. สำหรับชิ้นส่วนที่ใช้กระแสไฟฟ้าสูง
- อัตราส่วนพื้นที่: พื้นที่ช่องเปิด / พื้นที่ผนังช่องเปิด > 0.66
- อัตราส่วนภาพ: ความกว้างของช่องเปิด / ความหนาของแผ่นสเตนซิล > 1.5
- ช่องเปิดพิเศษ: แผ่นระบายความร้อน QFN พร้อมช่องหน้าต่างขนาดเล็กหลายช่อง; การลดขนาด BGA แบบวงกลมหรือสี่เหลี่ยม; รูเจาะแบบมีรอยบากสำหรับลูกบอลป้องกันการบัดกรีสำหรับชิ้นส่วนชิป
- พิจารณา แม่แบบขั้นบันได สำหรับขนาดชิ้นส่วนที่แตกต่างกัน (เช่น แผ่นสเตนซิลหนาสำหรับบริเวณที่มีกระแสไฟฟ้าสูง แผ่นสเตนซิลบางสำหรับบริเวณที่มีระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนแคบ)
7.2 การบัดกรีแบบรีโฟลว์และแบบคลื่น
- การบัดกรีแบบรีโฟลว์สำหรับชิ้นส่วน SMT ต้องใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม โปรไฟล์อุณหภูมิ (อุ่นเครื่อง, แช่, หลอมใหม่, ทำให้เย็นลง) ใช้ ไนโตรเจนรีโฟลว์ เพื่อการเปียกที่ดีขึ้นและลดการเกิดออกซิเดชัน
- การบัดกรีแบบคลื่น: สำหรับชิ้นส่วนแบบเสียบทะลุ (DIP) และกระบวนการติดกาวสีแดง SMT
- การบัดกรีแบบคลื่นเลือกเฉพาะจุด: การบัดกรีเฉพาะจุดสำหรับชิ้นส่วนแบบรูทะลุ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแผงวงจรแบบผสมผสานเทคโนโลยี
- กระบวนการปลอดสารตะกั่ว: สารบัดกรี SAC305; อุณหภูมิหลอมสูงสุด 235–250 °C พื้นผิวที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ HASL ปลอดสารตะกั่ว, เห็นด้วย, หน่วยดับเพลิงอาสาสมัคร, เงินจุ่ม, และ ดีบุกจุ่ม.
7.3 การประกอบแบบผสม
ผสมผสานการบัดกรีแบบ SMT reflow และการบัดกรีแบบ DIP wave หรือใช้ พินอินเพสต์ (PIP) สำหรับชิ้นส่วนแบบ Through-hole ในกระบวนการ Reflow
การจัดวางแผงและการติดตั้งรางเครื่องมือช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
8.1 วิธีการจัดกลุ่มผู้เชี่ยวชาญ
- การตัดแบบตัววี (V-Scoring)ต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับแผ่นไม้สี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ไม่มีส่วนประกอบขอบ
- รอยกัดของหนู / รูจากการประทับตราสำหรับแผ่นไม้หรือชิ้นส่วนที่มีขอบไม่เรียบ ให้ใช้ การกำหนดเส้นทางแท็บ กับ รอยกัดของหนู.
- สะพาน + หนูกัด: ผสานความแข็งแรงและความง่ายในการแยกชิ้นส่วน
8.2 รางสำหรับเครื่องมือและเครื่องหมายอ้างอิง
- ความกว้างของรางเครื่องมือ: 3–5 มม.
- เครื่องหมายอ้างอิง: เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม., ช่องเปิดสำหรับหน้ากากบัดกรี 2–3 มม., เคลือบทองหรือดีบุกแบบจุ่ม
- จุดอ้างอิงเฉพาะที่สำหรับอุปกรณ์ BGA/QFN ที่มีระยะห่างระหว่างขาละเอียด
8.3 ขนาดและจำนวนแผงโซลาร์เซลล์
- ขนาดแผงต้องอยู่ในขอบเขตของเครื่องวางชิ้นส่วนอัตโนมัติและเตาอบรีโฟลว์ (≤400 มม. × 400 มม.)
- สร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและการใช้ประโยชน์จากวัสดุ หลีกเลี่ยงการบิดเบี้ยว
- ใช้ แถบแยก หรือ ช่องที่ถูกกำหนดเส้นทาง เพื่อลดความเครียดระหว่างการถอดแผ่นผนัง
รายการตรวจสอบข้อมูลและขั้นตอนการรีวิวสำหรับการออกแบบ PCBA
9.1 การตรวจสอบระบบไฟฟ้า
- DRC ไม่พบข้อผิดพลาดร้ายแรง
- การจับคู่ความยาวสัญญาณที่สำคัญ อิมพีแดนซ์ และระยะห่าง
- กำลังไฟฟ้าสุทธิโดยพิจารณาจากจำนวนและความจุของกระแสไฟฟ้า
- การจำลองความสมบูรณ์ของสัญญาณ ผลลัพธ์ตรงตามข้อกำหนดของแผนภาพดวงตา
9.2 การตรวจสอบ DFM
- ขนาดแผ่นรองตามมาตรฐาน IPC-7351
- ระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนเป็นไปตามข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับการหยิบและวาง
- แผ่นปิดกันบัดกรี, การพิมพ์สกรีน, เครื่องหมายแสดงขั้วที่ชัดเจน
- ขนาดของช่องเปิดของแม่พิมพ์ต้องสอดคล้องกับอัตราส่วนพื้นที่
- การแบ่งแผง และ รางเครื่องมือ ปัจจุบัน.
9.3 การตรวจสอบ DFT
- ทดสอบการครอบคลุมจุดบนเครือข่ายที่สำคัญ
- จุดทดสอบไม่มีสิ่งกีดขวาง
- ความเป็นไปได้ในการติดตั้งอุปกรณ์ ICT
9.4 การตรวจสอบการประกอบ
- มีรางสำหรับเครื่องมือและเครื่องหมายอ้างอิงอยู่
- วิธีการจัดแผงแผงมีความเหมาะสม
- ระยะห่างของชิ้นส่วนจากรอยตัดรูปตัว V ≥0.5 มม.
9.5 ความครบถ้วนของเอกสาร
- การตั้งชื่อเลเยอร์ Gerber ได้รับการกำหนดมาตรฐานแล้ว
- หมายเลขชิ้นส่วน BOM, บรรจุภัณฑ์ และปริมาณถูกต้องแม่นยำ
- ไฟล์ Pick & Place ตรงกับ BOM (รายการวัสดุ)
- ไฟล์สเตนซิลตรงกับการออกแบบ PCB
บริการวิศวกรรมย้อนกลับ PCBA และบริการเพิ่มมูลค่า
สำหรับผลิตภัณฑ์รุ่นเก่าหรือที่ล้าสมัย แผงวงจรพิมพ์ (PCBA), การวิศวกรรมย้อนกลับ PCBA สามารถสร้างแผนผังวงจร รายการชิ้นส่วน และไฟล์ Gerber ขึ้นใหม่จากแผงวงจรจริง และเชื่อมต่อข้อมูลที่กู้คืนได้กับแผงวงจรใหม่ การออกแบบ PCB และ การประกอบ PCBA ขั้นตอนการทำงาน
กระบวนการวิศวกรรมย้อนกลับของเราประกอบด้วย:
- การตรวจสอบภาพบอร์ดและการตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ เพื่อสร้างแผนที่ชั้นภายใน
- การระบุส่วนประกอบและการดึงข้อมูล BOM รวมถึงการเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ล้าสมัยด้วย
- การจับภาพแผนผัง จากการสร้างเน็ตลิสต์ขึ้นใหม่
- การสร้างเลย์เอาต์ PCB ใหม่ พร้อมด้วยการปรับปรุง DFM
- การประกอบแผงวงจรพิมพ์ต้นแบบ (PCBA) และการทดสอบการทำงาน
บริการเสริมเพิ่มมูลค่า:
- การเคลือบแบบคอนฟอร์มอล สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
- การบรรจุและการห่อหุ้ม เพื่อต้านทานการสั่นสะเทือน
- เติมช่องว่าง สำหรับแพ็คเกจ BGA และ CSP
- ปรับปรุงและซ่อมแซม โดยใช้สถานีซ่อม BGA
- การพัฒนาการทดสอบการทำงาน สำหรับแผงวงจรพิมพ์แบบกำหนดเอง (Custom PCBA)
ข้อผิดพลาดทั่วไปในการออกแบบ PCBA และกลยุทธ์การหลีกเลี่ยง
| ข้อผิดพลาดทั่วไป | ผลที่ตามมา | กลยุทธ์การหลีกเลี่ยง |
|---|---|---|
| รูปแบบที่ดินขนาดเล็กเกินไป | รอยเชื่อมเย็น, การเชื่อมแบบทูมสโตน | ปฏิบัติตามมาตรฐาน IPC-7351 |
| แผ่นปิดกันบัดกรีหายไป | การเชื่อมประสานด้วยตะกั่ว | รักษาระดับความกว้างของเขื่อนให้ ≥0.1 มม. |
| จุดทดสอบไม่เพียงพอ | ช่องว่างการครอบคลุมด้านไอซีที | จุดทดสอบสำรองบนตาข่ายที่สำคัญ |
| ความไม่ตรงกันของความยาวคู่ที่แตกต่างกัน | การบิดเบือนสัญญาณ | ทำการจับคู่ความยาว (แบบคดเคี้ยว) |
| ตัวเก็บประจุแยกส่วนอยู่ไกลเกินไป | สัญญาณรบกวนกำลังสูง | วางให้ใกล้กับปลั๊กไฟ |
| รูเชื่อมต่อไม่เพียงพอสำหรับกระแสไฟฟ้าสูง | ความร้อนสูงเกินไป แรงดันตก | ไวแอสหลายตัวแบบขนาน |
| ไม่มีรางสำหรับเครื่องมือบนแผงควบคุม | ไม่สามารถทำ Auto-SMT ได้ | เพิ่มรางสำหรับเครื่องมือและเครื่องหมายอ้างอิง |
| ส่วนประกอบอยู่ใกล้กับรอยตัดรูปตัว V มากเกินไป | ความเสียหายระหว่างการถอดแผงโซลาร์เซลล์ | รักษาระยะห่างที่ปลอดภัย |
| ขาดการระบายความร้อนบนทองแดงขนาดใหญ่ | ความยากในการบัดกรี | เพิ่มแผ่นระบายความร้อน |
บทสรุป
การทดสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การผลิต และการประกอบ ออกแบบร่วมกัน
การออกแบบ PCBA เป็นระเบียบวิธีทางวิศวกรรมที่เป็นระบบ ซึ่งบูรณาการประสิทธิภาพทางไฟฟ้า กระบวนการผลิต กลยุทธ์การทดสอบ และประสิทธิภาพการประกอบ การเชี่ยวชาญใน DFM, DFT, DFA, ความสมบูรณ์ของสัญญาณ, ความสมบูรณ์ของพลังงาน, การจัดการความร้อน, เทคนิค PCB HDI และ EMC จะช่วยให้วิศวกรลดขั้นตอนการออกแบบและเพิ่มผลผลิตในปริมาณมากได้
ขอบเขตงานออกแบบ PCBA ของ VISONSTAR ครอบคลุมถึงการออกแบบวงจรฮาร์ดแวร์ระดับมืออาชีพ การออกแบบ PCB หลายชั้นความหนาแน่นสูง การออกแบบโซลูชัน PCBA และการสนับสนุนการผลิตผลิตภัณฑ์ กระบวนการทำงานที่เป็นระบบตั้งแต่ต้นจนจบ การออกแบบ PCB ผ่าน การประกอบ PCB, การประกอบ PCBAและการตรวจสอบจะช่วยแปลงความตั้งใจทางวิศวกรรมให้กลายเป็นแพ็คเกจการผลิตที่เชื่อถือได้
คำถามที่พบบ่อย
คำตอบเชิงปฏิบัติ 6 ข้อสำหรับการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA)
01PCB และ PCBA แตกต่างกันอย่างไร?
PCB คือแผ่นวงจรพิมพ์เปล่า ส่วน PCBA คือแผ่นวงจรพิมพ์ที่ประกอบชิ้นส่วนแล้ว
02โดยทั่วไปแล้ว การตรวจสอบ DFM ประกอบด้วยอะไรบ้าง?
การออกแบบแผ่นรอง, ระยะห่างของชิ้นส่วน, แผ่นปิดกันบัดกรี, การพิมพ์สกรีน, ช่องเปิดของสเตนซิล, การแบ่งแผง, รางเครื่องมือ, เครื่องหมายอ้างอิง และทิศทางการบัดกรีแบบคลื่น
03ข้อผิดพลาดในการออกแบบแผ่นรอง BGA ที่พบบ่อยที่สุดมีอะไรบ้าง?
เส้นผ่านศูนย์กลางแผ่นรองไม่ถูกต้อง การเยื้องศูนย์ของช่องเปิดหน้ากากบัดกรี รูเชื่อมต่อที่ไม่ได้เติมทำให้เกิดการซึมของบัดกรี และจุดอ้างอิงเฉพาะที่หายไป
04วิธีเลือกความหนาของแผ่นสเตนซิล?
0.1–0.12 มม. สำหรับ SMT มาตรฐาน; 0.08 มม. สำหรับ 0201/01005; 0.15–0.2 มม. สำหรับกระแสสูง; ตรวจสอบด้วยอัตราส่วนพื้นที่
05ต้องใช้ไฟล์อะไรบ้างในการผลิต PCBA?
ไฟล์ Gerber, ไฟล์เจาะ NC, ไฟล์วางชิ้นงาน, รายการวัสดุ (BOM), แบบร่างประกอบ, ไฟล์สเตนซิล, รายงานจุดทดสอบ และไฟล์ ODB++ (ถ้ามี)
06HDI PCB คืออะไร?
แผงวงจรพิมพ์ HDI (High-Density Interconnect) ใช้ไมโครเวียที่เจาะด้วยเลเซอร์ เวียแบบซ่อน/ฝัง และการเคลือบแบบต่อเนื่อง เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของการเดินสายที่สูงขึ้นและขนาดที่เล็ลง

ซีรีส์ VS
ซีรี่ส์ EX
ชุดมัลติวินโดวส์
ตัวประมวลผลวิดีโอ
เครื่องตัดต่อวิดีโอ
บัตรรับสินค้า
วิดีโอเมทริกซ์
เมทริกซ์ 4K
เมทริกซ์ปลั๊กอิน
โปรแกรมดูหลายมุมมองและโปรแกรมตัดต่อ
ตัวกระจายสัญญาณ
ตัวสลับสัญญาณ
ตัวขยายสัญญาณไร้สาย
ตัวขยายสัญญาณแสง
ตัวขยายสัญญาณเครือข่าย
ตัวขยายสัญญาณออปติคอล DVI
ตัวรับส่งสัญญาณแสง LED
ใยแก้วนำแสง
กล่องใส่เครื่องบิน
กล่องส่งสัญญาณ LED
ตัวแปลง SDI
โปรแกรมพลิกหน้า PowerPoint และตัวจับเวลา
ตัวขยายสัญญาณเสียงไฟเบอร์ออปติกแบบสองพอร์ต
เครื่องกำเนิดและวิเคราะห์สัญญาณ
การออกแบบ PCB
การออกแบบ PCBA
การออกแบบโครงการ