ТОП-10 ошибок проектирования с учетом технологических требований, которых ненавидят все изготовители печатных плат
Послушайте, мы понимаем, что проектирование печатной платы – это достаточно сложная задача, особенно когда вы пытаетесь встроить весь требуемый функционал в корпус, который буквально с каждой новой конструкцией печатной платы становится все меньше и меньше. А потом еще изготовитель, который стоит над душой перед самым окончанием производственного цикла и говорит, что, вот это место слишком маленькое, вот тут - слишком тонко, а вот этот компонент не подходит. Не устали ли вы от этих бесконечных согласований? Знаете что? – и ваш производитель тоже!
Именно тут проектирование с учетом технологических особенностей (DFM) может упростить жизнь всем. Думайте о нём, как о своего рода управлении рисками, о личной страховке, которая обеспечивает воплощение долгих часов проектирования в финишное изделие к концу дня. Потому что, нравится вам это или нет, вы можете разработать лучшую печатную плату в специализированном ПО, однако если вашу плату невозможно будет изготовить, то все труды пойдут прахом. Таким образом, вместо того, чтобы сражаться с изготовителем за каждый микрон, просто начните процесс проектирования, не совершая эти 10 ошибок, которые ненавидит каждый изготовитель печатных плат.
№ 1 – Отсутствие достаточного отступа от края
Эта проблема заключается в меди, которая являясь прекрасным проводником, а также склонна к коррозии под воздействием факторов окружающей среды. Чтобы справиться с этой проблемой, производитель покрывает проводящий слой защитным материалом. Но что происходит, если вы не делаете достаточный отступ от края платы до проводящего слоя? Это защитное покрытие в процессе производства может отколоться, обнажив слой меди, и тогда жди беды, такой как нежелательное короткое замыкание или коррозия.
Оставьте отступ между проводящим слоем и краем платы. (Изображение переходного отверстия печатной платы вид сбоку)
Эту проблему легко решить. Убедитесь, что вы оставляете достаточно места между проводящим слоем и краем вашей печатной платы. Минимальное расстояние – 0,010 дюйма для внешних слоев, и 0,015 дюйма для внутренних слоев. Вы даже можете указать эти отступы в своих проектных нормах (DRC), чтобы следующий раз, когда начнете проектировать печатную плату, больше не беспокоиться об этом.
№ 2 – Формирование кислотных ловушек
Скорее всего, мы, уже знаем, что в топологии печатной платы не следует использовать токопроводящие дорожки с острым углом, выбирая вместо соединения дорожек под углом 45 градусов, угол в 90 градусов. Это помогает предотвратить скапливание кислоты в процессе травления печатной платы, предупреждая любые серьезные дефекты в будущем.
Вот простая кислотная ловушка, которую можно пропустить в месте соединения двух дорожек. (Изображение печатной платы с дорожками под 45 градусов)
Но вновь и вновь конструкторы печатных плат забывают одну простую вещь и все так же допускают создание кислотных ловушек в местах соединения дорожек под острым углом. Окажите себе услугу и тщательно проследите все искривления дорожек после завершения трассировки
печатной платы.
Непреднамеренно создали кислотную ловушку в месте соединения двух дорожек даже при использовании трассировки с углами в 45 градусов? Бывает, но исправьте этот недостаток до того, как ваш изготовитель получит проектные файлы.
№ 3 – Размещение переходных отверстий на контактных площадках
Очень заманчивой может быть идея размещения переходного отверстия внутри контактной площадки при уменьшении размера печатной платы. Но теперь вы уже можете знать, что когда придет время поверхностного монтажа, припой утечет с контактной площадки через такое отверстие, что приведет к некачественному монтажу припаянного компонента.
Нужно использовать переходные отверстия на контактных площадках? Действуйте осторожно и только там, где это необходимо. (Изображение печатной платы с переходными отверстиями на контактных площадках)
Поскольку это особая технология для разового применения, которая, разумеется, полезна в подходящих условиях, используйте ее только там, где она абсолютно необходима. Это остается истинным и для переходных микроотверстий, глухих переходных отверстий и слепых переходных отверстий. Если есть альтернатива – воспользуйтесь ею!
№ 4 – Чрезмерная сложность топологии вашей платы
Если вы изо всех сил пытаетесь разместить все компоненты для поверхностного монтажа (SMT) на одной стороне платы, и подумываете о том, чтобы разместить парочку на обратной стороне, немедленно остановитесь. Это не только приведет к удорожанию стоимости как минимум в два раза, но и к тому, что изготовителю придется запускать автомат для размещения деталей на плату не один раз, а дважды.
Никто не любит выбрасывать деньги во время производства, поэтому в ходе трассировки печатной платы, потратьте время на размещение всех SMT-компонентов, а также деталей, устанавливаемых в отверстия, на одной стороне платы. Изготовитель позже поблагодарит вас, да и кошелек скажет спасибо.
№ 5 – Отправка неполного файла установки деталей
Скорее всего, если вы размещаете на плате SMT-компоненты, то после этого вам будет необходимо отправить изготовителю файл установки деталей. Этот файл говорит автомату для размещения деталей, куда именно на плате необходимо поставить каждую деталь. Но когда в последний раз вы проверяли данные, на основании которых формируется этот файл? Они хотя бы полные?
Худший кошмар изготовителя – когда файл установки деталей, отправленный конструктором, не содержит всю необходимую информацию для правильного размещения деталей. По крайней мере, убедитесь, что файл содержит следующую информацию:
Условное обозначение детали (например, C1);
Номер детали (например, 100CAP0001);
Описание детали (например, C04020 1 мкФ электролитический)
Номер по каталогу изготовителя (например, CRD0402D10L)
Средняя точка X (мм) (например, 10.242)
Средняя точка Y (мм) (например, 23.750)
Угол ориентации (например, 290)
Сторона печатной платы (например, Верхняя)
№ 6 – Слои не проверены
Вы можете думать, что процесс разработки завершается сразу после того, как вы хлопнули по кнопке «Сгенерировать» приложения Gerber, но постойте! Необходимо выполнить еще один шаг. Изготовители время от времени получают файлы Gerber со слоями, которые даже не совпадают, так как, мы знаем, формат файла 30-летней давности несовершенен.
Бесплатное приложение Gerber Viewer дает вам возможность легко сравнивать слои готовой разведенной печатной платы (Скриншот Gerber Viewer)
Перед отправкой конструкторских файлов изготовителю, потратьте немного времени и откройте их в стороннем приложении для просмотра файлов Gerber, чтобы убедиться, что все слои совпадают. Если они не совпадают, тогда вам по всей вероятности будет необходимо вновь сгенерировать выходную документацию, либо внести те или иные изменения в топологию печатной платы.
№ 7 – Использование инструментов разных размеров
Нам всем нужны монтажные и переходные отверстия на печатных платах, но не вы ли тот парень, что решает сделать половину отверстий диаметром 37 mil, а другую половину – 38 mil? Это не только потребует еще один набор инструментов другого размера, которые изготовитель должен будет переустанавливать в автомат, но еще при этом съест кучу ваших денег.
Вместо использования монтажных и переходных отверстий различных размеров, сделайте их одного размера. Для стандартного материала 0,062 дюйма вы можете использовать переходные отверстия диаметром 13,5 mil и монтажные отверстия 37 mil. Кроме того, монтажные и переходные отверстия одних и тех же размеров в будущем упростят добавление новых отверстий при возникновении такой необходимости.
№ 8 – Нанесение шелкографии на контактные площадки
Нам известно, что на вашей печатной плате множество разных слоев, и легко пропустить случайное нанесение шелкографии поверх контактной площадки. Однако вы можете не знать, что нанесение шелкографии на контактную площадку может привести к тому, что изготовитель столкнется с серьезным усложнением процесса пайки.
Чтобы процесс пайки проходил гладко, всегда избегайте нанесения шелкографии на контактные площадки (Изображение слоя шелкографии поверх контактных площадок)
В качестве общего правила всегда оставляйте зазор между шелкографией и паяльной маской не менее 0,003 дюйма. И когда вы проводите двойную проверку топологии вашей печатной платы по окончанию разработки, убедитесь, что в вашем ПО все слои включены и отражают полные размеры ваших контактных площадок.
№ 9 – Отсутствие паяльной маски между контактными площадками
Паяльная маска выполняет важную задачу изолирования всех проводников от случайного контакта с другими металлическими элементами. Если между контактными площадками отсутствует паяльная маска, то в этом случае есть вероятность образования перемычки из припоя. А потом вы будете удивляться, почему ваша печатная плата имеет короткие замыкания.
Забыли о паяльной маске между контактными площадками? Вот и возможный результат – перемычка из припоя. (Изображение микросхемы на плате с перемычкой из припоя между выводами)
Чтобы этого не произошла, всегда проверяйте, что установили требования к паяльной маске в своих проектных нормах (DRC), особенно если вы переносите настройки из проекта платы большего размера на плату меньшего размера. Если вы работаете с плотной компоновкой элементов, таких как детали с небольшим шагом выводов, дважды проверяйте проект вашей печатной платы на размещение паяльной маски перед отправкой любых файлов изготовителю.
№ 10 – Добавление контуров элементов неверных размеров или формы
Вы уверены, что все компоненты, которые вы добавили в спецификацию (BOM), будут соответствовать контурам элементов, нанесенным на вашу печатную плату? Если вы нанесли контур элемента с неверными размерами, то, скорее всего, это приведет к тому, что эти детали будут сломаны в процессе монтажа печатных плат, либо не будут припаяны должным образом.
Вот интересный способ установки элемента на плату, контур которого не соответствует элементу! (Изображение элемента, имеющего большие размеры, чем контур на плате)
При нанесении контуров элементов всегда проверяйте, что вы делаете это в соответствии со стандартами IPC. Так ваши физические компоненты и их контуры всегда будут соответствовать друг другу, а вы не столкнетесь с ненужными задержками во время сборки.
Управление рисками начинается во время разработки
Проектирование с учетом технологических особенностей (DFM) никогда не было просто перечнем проверочных операций, которые необходимо выполнить после завершения проектирования печатной платы. Скорее, DFM - это метод проектирования во время разработки, когда вы всегда держите в уме ограничения, налагаемые изготовителем.
Действуя так, вы не только упростите жизнь производителю, но также сделаете и свою жизнь проще. Если уж на то пошло, разве вам нравится вся эта переписка по электронной почте и телефонные звонки из-за того, что вы забыли о паяльной маске между контактными площадками, или вы решили использовать переходные отверстия пяти различных размеров?
При наличии сомнений, всегда используйте подход проектирования с учетом технологических особенностей при разработке очередной печатной платы. Это похоже на управление рисками, и оно всегда начинается во время разработки.
Если вам необходима помощь в разработке электронных модулей на профессиональном уровне, вы можете связаться с нашими специалистами и они проконсультируют вас по любым интересующим вопросам.