Thiết kế PCBA thường bắt đầu với... Sơ đồ chụp, tiếp theo là Vị trí PCB, Lộ trình, DRC (Kiểm tra quy tắc thiết kế), Và Kiểm tra DFMsau đó xuất ra Tệp Gerber, Tệp khoan NC, Danh sách vật liệu (BOM), Và Bản vẽ lắp rápĐối với các thiết kế phức tạp, Bo mạch in HDI công nghệ với lỗ siêu nhỏ được khoan bằng laser Và cán màng tuần tự có thể cần thiết.

Các tệp đầu vào cốt lõi bao gồm:

• Danh sách mạng
• Bản vẽ cơ khí
• Bảng dữ liệu linh kiện
• Tài liệu năng lực quy trình (Chiều rộng/khoảng cách tối thiểu của đường dẫn, kích thước lỗ tối thiểu, chiều rộng lớp chắn mặt nạ hàn, yêu cầu kiểm soát trở kháng)

Các tệp đầu ra chính bao gồm:

• Gerber RS-274X hoặc ODB++
• Tệp khoan NC
• Tệp chọn và đặt
• Khuôn mẫu Gerber
• Báo cáo điểm kiểm tra
• Bản vẽ lắp ráp & Tệp in lụa

2.1 Nguyên tắc sắp xếp vị trí thực tập

Việc bố trí linh kiện là nền tảng của thiết kế PCBA và ảnh hưởng trực tiếp đến... Chất lượng định tuyến tín hiệu, Hiệu suất nhiệt, Và Khả năng sản xuấtViệc đặt đúng vị trí là rất quan trọng đối với PCB điều khiển trở kháng thiết kế và mạch kỹ thuật số tốc độ cao.

• Phân vùng chức năngTách biệt các khu vực giao tiếp analog, digital, nguồn và tốc độ cao để tránh nhiễu.
• Luồng tín hiệuĐặt các linh kiện theo hướng dòng tín hiệu để giảm thiểu vùng giao nhau và vòng lặp.
• Ưu tiên thành phần quan trọngĐặt các module MCU/FPGA/SoC, DDR, xung nhịp và nguồn trước tiên.
• Vị trí cạnhCác đầu nối, nút bấm và đèn LED được bố trí gần mép bo mạch để đáp ứng các yêu cầu về mặt cơ khí.
• Bố cục nhiệt: Các linh kiện công suất cao gần các kênh tản nhiệt hoặc miếng tản nhiệt; thêm mảng thông qua nhiệt dưới các linh kiện nóng.

2.2 Các yếu tố cơ bản về định tuyến

• Độ rộng đường dẫn & Dung lượng dòng điệnĐường dẫn có chiều rộng 0,5 mm trên lớp đồng 1 oz có thể chịu được dòng điện khoảng 1 A. Đối với dòng điện cao hơn, hãy sử dụng... đồng cho hoặc các quả cân bằng đồng dày hơn.
• Cặp vi saiYêu cầu: USB, HDMI, LVDS, Ethernet Độ dài phù hợp, Khoảng cách đều nhau, Và Khớp nối chặt chẽ để duy trì tính toàn vẹn tín hiệu và giảm thiểu mất mát chèn Và lỗ hoàn trả.
• Trở kháng được kiểm soátTín hiệu tốc độ cao yêu cầu trở kháng đặc trưng được tính toán từ cấu hình xếp chồng; các giá trị phổ biến là 50 Ω đơn cực và 100 Ω vi sai. Quá trình xem xét kỹ thuật cần bao gồm... điều khiển trở kháng Xác minh.
• Đường trở vềĐảm bảo mặt phẳng tham chiếu hoàn chỉnh để tránh các vấn đề nhiễu điện từ (EMI) do mặt phẳng tách rời gây ra; thêm các đường nối gần các vùng chuyển tiếp lớp.
• Thông quaGiảm thiểu số lượng đường dẫn tốc độ cao; sử dụng Khoan ngược hoặc Đường hầm kín/chôn sâu khi cần thiết. Đối với các thiết kế HDI, hãy sử dụng các lỗ xếp chồng lên nhau hoặc các đường via so le với đồng mạ.

Thiết kế tối ưu hóa cơ sở hạ tầng (DFM) kém dẫn đến Cầu nối hàn, Ném đá vào mộ, Mối hàn nguội, Sự dịch chuyển linh kiện, Và Quả cầu hànPhân tích DFM trước khi sản xuất hàng loạt giúp bảo vệ tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng ngay từ lần đầu tiên.

3.1 Thiết kế quy hoạch sử dụng đất

Mô hình sử dụng đất phải tuân thủ IPC-7351Thiết kế miếng đệm phù hợp là yếu tố thiết yếu để đảm bảo độ tin cậy. Lắp ráp PCB Và Lắp ráp PCBA.

• Linh kiện CHIP (0402, 0603, 0805)Kích thước pad phải khớp với lỗ khuôn và cấu hình nung chảy để tránh hiện tượng "tombstoning" (hiện tượng tạo mặt sau bị kẹt).
• QFN (Quad Flat No-lead): Phần dưới Tấm tản nhiệt Nên phân chia thành các khu vực để giảm thiểu khoảng trống và các mối nối nguội; sử dụng lớp phủ hàn được xác định (SMD) hoặc lớp mặt nạ không hàn được định nghĩa (NSMD) Đệm lót thích hợp.
• BGA (Mảng lưới bi)Đường kính chân đế thường bằng 80–85% đường kính bi; khe hở lớp phủ chống hàn phải chính xác để tránh lớp phủ chống hàn dính vào chân đế. Đối với BGA có bước chân nhỏ, hãy sử dụng... đập mặt nạ hàn Chiều rộng ≤0,1 mm hoặc loại bỏ đê nếu cần.
• SOT/SOP/QFPKhoảng cách chân linh kiện nhỏ đòi hỏi độ rộng lớp mặt nạ hàn đủ để ngăn ngừa hiện tượng nối tắt.

3.2 Khoảng cách và hướng bố trí các thành phần

• Khoảng cách giữa các linh kiện liền kề phải đáp ứng yêu cầu của vòi phun gắp và đặt linh kiện cũng như yêu cầu sửa chữa (≥0,3 mm).
• Sắp xếp các thành phần tương tự theo cùng một hướng để dễ dàng kiểm tra AOI hơn.
• Giữ khoảng cách đủ giữa các linh kiện cao và thấp để tránh hiệu ứng bóng đổ trong quá trình hàn chảy.

3.3 Lớp phủ chống hàn và in lụa

• Đập chắn mặt nạ hàn Độ rộng ≥0,1 mm để tránh tạo cầu nối.
• In lụa Các miếng đệm không được chồng lên nhau; phải giữ khoảng cách tối thiểu 0,2 mm.
• Đánh dấu cực tính, Chỉ báo chân 1, Và Mã số tham chiếu Phải rõ ràng.
• Chọn màu mặt nạ hàn (xanh lá, xanh dương, đen, đỏ, trắng) theo sở thích của khách hàng; đảm bảo chữ in dễ đọc.

4.1 DFT

DFT cho phép kiểm tra PCBA hiệu quả, chi phí thấp và hỗ trợ phát triển chương trình kiểm tra cũng như thiết kế đồ gá.

• Thử nghiệm đầu dò bayKhông cần giá đỡ; lý tưởng cho các mẫu thử nghiệm và sản xuất số lượng nhỏ.
• Kiểm tra mạch tích hợp (ICT)Yêu cầu điểm kiểm tra và thiết bị cố định; phù hợp cho sản xuất số lượng lớn. Chúng tôi thiết kế mẫu điểm kiểm tra với phạm vi bảo hiểm đầy đủ.
• FCT (Kiểm tra mạch chức năng): Kiểm tra chức năng thực tế của bo mạch in (PCBA).
• Quét ranh giới (JTAG)Sử dụng logic kiểm tra tích hợp sẵn trong chip để giảm số điểm kiểm tra vật lý.

Yêu cầu DFT:

• Đường kính điểm thử ≥0,8 mm, khoảng cách giữa các điểm ≥1,27 mm.
• Nếu có thể, hãy bố trí các điểm kiểm tra ở một phía.
• Giữ các điểm kiểm tra thông thoáng và tránh xa các bộ phận cao.
• Các điểm kiểm tra dự trữ cho mạng lưới điện và nối đất nhằm mục đích cho phép kiểm tra ngắn mạch khi tắt nguồn Và đo điện áp khi bật nguồn.

4.2 DFA

DFA tập trung vào hiệu quả lắp ráp và ngăn ngừa lỗi.

• Phân nhóm: Sử dụng Cắt hình chữ V (V-Scoring) hoặc Vết cắn chuột / Lỗ đóng dấu. Vì lắp ráp PCB với các bộ phận treo ở mép, hãy sử dụng định tuyến tab với vết cắn của chuột.
• Ray dụng cụ: Rộng 3–5 mm, thích hợp cho việc vận chuyển và định vị trên băng chuyền.
• Dấu hiệu xác thựcÍt nhất 2-3 điểm đánh dấu toàn cục; điểm đánh dấu cục bộ cho các thiết bị có bước pitch nhỏ như BGA và QFN.
• Poka-YokeĐảm bảo các đầu nối có hướng lắp đặt duy nhất để tránh lắp ngược.

5.1 Tính toàn vẹn tín hiệu (SI)

Các vấn đề SI bao gồm Sự phản xạ, Nhiễu xuyên âm, Vượt quá, Thiếu hụt, Và Độ lệch thời gianTốc độ cao Thiết kế PCB có thể sử dụng mô phỏng trước khi bố trí Và xác minh sau khi bố trí để đánh giá sơ đồ mắt.

• Phối hợp trở kháng: Kết thúc nối tiếp nguồn, kết thúc song song hoặc kết thúc AC.
• Độ dài phù hợpĐịnh tuyến hình zigzag cho các nhóm dữ liệu/địa chỉ DDR và ​​các cặp vi sai.
• Khử nhiễu xuyên kênh: Quy tắc 3W (khoảng cách ≥3 lần chiều rộng đường dẫn); thêm các đường dẫn bảo vệ cho các tín hiệu quan trọng.
• Trở về quaThêm các lỗ xuyên nối gần các điểm chuyển tiếp giữa các lớp để giảm điện cảm vòng.

5.2 Tính toàn vẹn nguồn điện (PI)

Các vấn đề PI bao gồm Tiếng ồn nguồn, Sụt áp, Và Nhảy lên mặt đấtMột thiết kế tốt Mạng lưới phân phối điện (PDN) Điều này rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định.

• Tụ điện tách rờiĐặt các tụ điện kết hợp 0,1 µF + 10 µF gần mỗi chân nguồn; sử dụng tụ điện ESL thấp để tách tín hiệu tần số cao.
• Phân chia mặt phẳng công suấtTách biệt các đường cấp nguồn analog và digital; tránh giao nhau giữa các đường phân nhánh với tín hiệu tốc độ cao.
• Đường dẫn trở kháng thấpCác mặt phẳng nguồn và mặt phẳng nối đất liền kề tạo ra điện dung phẳng; cần duy trì lớp điện môi mỏng giữa các lớp nguồn và lớp nối đất.
• Qua Count: Nhiều lỗ xuyên song song cho các đường dẫn dòng điện cao; sử dụng các lỗ dẫn bằng đồng Dành cho các lỗ xuyên mạch có dòng điện cao.

5.3 Khả năng tương thích điện từ (EMC)

EMC bao gồm Nhiễu điện từ (EMI) Và EMS (Độ nhạy điện từ)Đánh giá tiền tuân thủ EMC có thể xác định các rủi ro thiết kế trước khi tiến hành thử nghiệm chính thức.

• Quy tắc 20HLàm lõm các cạnh mặt phẳng nguồn bằng 20 lần khoảng cách giữa các lớp để giảm hiện tượng nhiễu từ.
• Lọc giao diệnThêm TVS, cuộn cảm chế độ chung, hạt ferrite và tụ điện tại các đầu nối I/O.
• Che chắnSử dụng tấm chắn bảo vệ cho các khu vực nhạy cảm; cung cấp tấm tiếp đất Dùng để gắn tấm chắn.
• Pha lê & Đồng hồKhông đi dây dưới các tinh thể; sử dụng các đường dẫn bảo vệ và giữ cho các đường dẫn xung nhịp ngắn.

5.4 Thiết kế PCB HDI

Đối với các thiết kế mật độ cao, Bo mạch in HDI công nghệ với lỗ siêu nhỏ được khoan bằng laser, đường hầm mù, Và đường hầm ngầm Cho phép kích thước nhỏ gọn hơn và mật độ định tuyến cao hơn. Các điểm cần lưu ý:

• tỷ lệ khung hình của lỗ vi mạch Thông thường ≤1:1.
• Sử dụng các vi mạch xếp chồng lên nhau Đối với sự chuyển tiếp giữa các lớp trong các khu vực có mật độ cao.
• Cán màng tuần tự Quy trình này cho phép tạo ra nhiều lớp vi mạch.
• Via-in-pad với đồng mạ Và làm phẳng Dành cho việc phân nhánh BGA.

6.1 Thiết kế BGA

Thiết kế chân BGA ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ hàn thành công. Lắp ráp PCB Và Lắp ráp PCBAđặc biệt là trong các ứng dụng BGA có bước pitch nhỏ.

• Đường kính miếng đệm xấp xỉ 0,8–0,85 lần đường kính bi (ví dụ: miếng đệm 0,25 mm cho bi 0,3 mm).
• Khe hở của lớp phủ hàn lớn hơn đường kính miếng đệm khoảng 0,025–0,05 mm mỗi bên.
• NSMD (Không xác định lớp mặt nạ hàn) hoặc SMD (Lớp phủ hàn được xác định); NSMD thường dùng cho BGA bước pitch nhỏ.
• Lỗ xuyên fanout có kích thước 0,2 mm/0,1 mm hoặc nhỏ hơn; sử dụng Via-in-Pad với Chứa đồng / Chứa nhựa để ngăn ngừa hiện tượng thấm hút chất hàn.
• Thêm vào dấu mốc địa phương Gần BGA để định vị chính xác.

6.2 Thiết kế QFN

Các loại gói QFN (Quad Flat No-lead) đòi hỏi thiết kế miếng tản nhiệt phải được thực hiện cẩn thận.

• Chia tấm tản nhiệt thành nhiều tấm nhỏ hơn hoặc sử dụng một tấm duy nhất với các lỗ in được phân đoạn để giảm thiểu hiện tượng tạo khoảng trống.
• Mở rộng các chân tiếp xúc ra ngoài mép vỏ gói 0,2–0,3 mm để kiểm tra bằng AOI.
• Sử dụng Nút bịt bằng nhựa hoặc Đồng mạ Dùng cho các lỗ xuyên qua miếng tản nhiệt để ngăn ngừa hiện tượng thấm hút chất hàn.
• Đối với QFN công suất cao, hãy thêm... mảng nhiệt Kết nối với các mặt phẳng đồng bên trong.

6.3 0402 / 0201 / 01005 Linh kiện vi mô

• Khoảng cách giữa các chân pad 0402: 0,4–0,5 mm; 0201: 0,25–0,3 mm; 01005: 0,15–0,2 mm.
• Sử dụng khuôn dập chống hàn (có khía hoặc thu nhỏ).
• Cung cấp đủ các điểm đánh dấu định vị để đảm bảo độ chính xác khi đặt vật thể.
• Coi như phân phối keo Dùng để lắp ráp hai mặt với các linh kiện nặng.

7.1 Thiết kế lỗ khuôn mẫu

Thiết kế lỗ khuôn mẫu quyết định trực tiếp điều đó. in kem hàn Chất lượng cần được tối ưu hóa cho từng PCBA.

• Độ dày khuôn mẫuKích thước điển hình: 0,1–0,15 mm; 0,08 mm cho các linh kiện siêu nhỏ; 0,2 mm cho dòng điện cao.
• Tỷ lệ diện tích: Diện tích lỗ khẩu độ / diện tích thành lỗ khẩu độ > 0,66.
• Tỷ lệ khung hình: Chiều rộng lỗ/độ dày khuôn in > 1,5.
• Lỗ đặc biệt: Miếng tản nhiệt QFN nhiều cửa sổ nhỏ; giảm kích thước hình tròn hoặc vuông cho BGA; các lỗ khía hình cầu chống hàn cho linh kiện chip.
• Coi như khuôn mẫu bước Dành cho các kích thước linh kiện khác nhau (ví dụ: khuôn dày cho các khu vực dòng điện cao, khuôn mỏng cho các chi tiết có khoảng cách nhỏ).

7.2 Hàn chảy và hàn sóng

• Hàn chảy lạiDành cho các linh kiện SMT; yêu cầu đúng cách. hồ sơ nhiệt độ (Làm nóng sơ bộ, giữ nhiệt, nung chảy, làm nguội). Sử dụng dòng chảy nitơ Để cải thiện khả năng thấm ướt và giảm quá trình oxy hóa.
• Hàn sóngDùng cho các linh kiện xuyên lỗ (DIP) và quy trình dán keo đỏ SMT.
• Hàn sóng chọn lọcHàn cục bộ cho các linh kiện xuyên lỗ; lý tưởng cho các bo mạch sử dụng nhiều công nghệ khác nhau.
• Quy trình không chì: Keo hàn SAC305; nhiệt độ nung chảy tối đa 235–250 °C. Các loại lớp phủ bề mặt thông dụng bao gồm HASL không chứa chì, ĐỒNG Ý, Đội cứu hỏa tình nguyện, bạc nhúng, Và hộp thiếc nhúng.

7.3 Lắp ráp hỗn hợp

Kết hợp hàn chảy SMT và hàn sóng DIP, hoặc sử dụng Ghim trong dán (PIP) Dành cho các linh kiện xuyên lỗ trong quá trình hàn chảy lại.

8.1 Phương pháp đánh giá hội đồng

• Cắt hình chữ V (V-Scoring)Giá thành thấp; dành cho các bo mạch hình chữ nhật không có linh kiện ở cạnh.
• Vết cắn chuột / Lỗ đóng dấu: Dành cho các tấm ván hoặc các bộ phận có cạnh không đều; sử dụng định tuyến tab với vết cắn của chuột.
• Cầu + Vết cắn chuộtKết hợp độ bền chắc và khả năng tách rời dễ dàng.

8.2 Ray định vị dụng cụ và dấu định vị

• Chiều rộng rãnh dẫn dụng cụ: 3–5 mm.
• Dấu định vị: Đường kính 1 mm, khe hở lớp phủ chống hàn 2–3 mm, mạ vàng hoặc mạ thiếc.
• Các điểm đánh dấu cục bộ cho các thiết bị BGA/QFN có bước pitch nhỏ.

8.3 Kích thước và số lượng tấm

• Kích thước tấm nằm trong giới hạn của máy gắp và đặt linh kiện tự động và lò nung chảy (≤400 mm × 400 mm).
• Cân bằng giữa hiệu quả và việc sử dụng vật liệu; tránh biến dạng.
• Sử dụng các tab tách rời hoặc khe cắm định tuyến để giảm căng thẳng trong quá trình tháo dỡ tấm ốp.

9.1 Kiểm tra điện

• DRC không có lỗi nghiêm trọng nào.
• Độ dài tín hiệu quan trọng, trở kháng, khoảng cách.
• Mạng lưới điện thông qua số lượng và công suất hiện tại.
• Mô phỏng tính toàn vẹn tín hiệu Kết quả đáp ứng các yêu cầu của biểu đồ mắt.

9.2 Kiểm tra DFM

• Kích thước miếng đệm theo tiêu chuẩn IPC-7351.
• Khoảng cách giữa các linh kiện đáp ứng các yêu cầu tối thiểu về thao tác gắp và đặt.
• Lớp chắn chống hàn, in lụa, đánh dấu cực tính rõ ràng.
• Tỷ lệ kích thước lỗ khuôn tô phù hợp với tỷ lệ diện tích.
• Phân nhóm Và thanh ray dụng cụ hiện tại.

9.3 Kiểm tra DFT

• Kiểm tra phạm vi phủ sóng điểm trên các mạng quan trọng.
• Các điểm kiểm tra không bị cản trở.
• Tính khả thi của việc trang bị thiết bị CNTT.

9.4 Kiểm tra lắp ráp

• Có rãnh định vị dụng cụ và các dấu định vị.
• Phương pháp phân nhóm mẫu là hợp lý.
• Khoảng cách từ linh kiện đến vết cắt chữ V ≥0,5 mm.

9.5 Tính đầy đủ của tài liệu

• Việc đặt tên các lớp Gerber đã được tiêu chuẩn hóa.
• Mã số linh kiện trong danh sách vật tư (BOM), bao bì và số lượng chính xác.
• Tệp chọn và đặt khớp với BOM.
• Tệp mẫu phù hợp với thiết kế mạch in.

Dành cho các sản phẩm cũ hoặc đã lỗi thời. Bo mạch PCBA, Phân tích ngược PCBA có thể tái tạo sơ đồ mạch, danh sách linh kiện (BOM) và các tệp Gerber từ các bo mạch vật lý và kết nối dữ liệu đã khôi phục với một hệ thống mới. Thiết kế PCB Và Lắp ráp PCBA quy trình làm việc.

Quy trình phân tích ngược của chúng tôi bao gồm:

• Chụp ảnh bo mạch và kiểm tra X-quang để lập bản đồ các lớp bên trong.
• Nhận dạng linh kiện và trích xuất danh sách vật liệu (BOM). bao gồm cả việc thay thế các bộ phận lỗi thời.
• Sơ đồ mô tả Từ việc tái tạo sơ đồ mạch.
• Tái tạo bố cục PCB với những cải tiến về DFM.
• Lắp ráp PCBA nguyên mẫu và kiểm tra chức năng.

Các dịch vụ giá trị gia tăng bổ sung:

• Lớp phủ bảo vệ Dành cho môi trường khắc nghiệt.
• Đóng gói và bao bọc Để chống rung.
• Chất độn dưới Dành cho các loại bao bì BGA và CSP.
• Sửa chữa và bảo trì Sử dụng trạm sửa chữa BGA.
• Phát triển kiểm thử chức năng Dành cho PCBA tùy chỉnh.