Printed circuit board-productie Handleiding: 11 Productie Tips

Elektronische producten evolueren steeds meer in de richting van geïntegreerde technologieën, namelijk grootschalige integratie en hyperschaalintegratie, ook wel bekend als VLSI en VLSI. Hoewel deze technologie onze alledaagse apparaten al heeft geminiaturiseerd, zorgt deze ontwikkeling van de integratietechnologie ervoor dat onze apparaten steeds kleiner worden, en hun belangrijkste functies zijn sterk afhankelijk van printplaten (PCB's) en behuizingsonderdelen. Alle componenten die de functionaliteit van het product mogelijk maken, worden op de printplaat gesoldeerd, terwijl de behuizing dient om het product te beschermen en het uiterlijk ervan te verbeteren. Dit artikel richt zich op 11 belangrijke lessen die zijn geleerd van de ingenieurs en het productieteam bij Geyuan Electronics met betrekking tot de productie van printplaatprojecten.

11 Printed circuit board-productie Ervaringen

Ongeacht het type Printed circuit board-productie, blijft het basisproductieproces grotendeels ongewijzigd. Zelfs met enkele aanpassingen blijven de fundamentele principes hetzelfde. Als professionele fabrikant van printplaten en componenten voeren wij voor elk product een uitgebreide DFM-analyse (Device-Driven Manufacturing) uit. Daarom is het belangrijkste doel van de volgende 11 samenvattingen van ervaringen met de productie van printplaten: hoe kan de productie van printplaten soepeler verlopen? Als u een ingenieur bent die regelmatig printplaten aanschaft of produceert printplaatproducten, moet u weten dat de kwaliteit en de resultaten van de printplaatproductie vaak te wensen overlaten, vooral bij het valideren van nieuwe ontwerpen, waarbij zich regelmatig lastige problemen voordoen. Dit overzicht van de meest voorkomende problemen en aanbevelingen bij de printplaatproductie is bedoeld om u te helpen de productie van printplaten soepeler te laten verlopen, het aantal defecten te verminderen en de algehele kwaliteit van uw printplaten te verbeteren.

1. Zorg ervoor dat productiedocumenten en documentatie onderling consistent zijn

Tijdens de productie is afstemming met de fabrikant van cruciaal belang om verschillen tussen versies te voorkomen. Het is ook essentieel om ervoor te zorgen dat aan de vereiste processen wordt voldaan, zoals openingen, afmetingen van elementen, afstanden tussen elementen en het fysieke ontwerp. De fabrikant controleert de productiedocumenten, met name de koper- en maskerelementen in elke laag, om een betrouwbare productie van de printplaat te waarborgen. Productiespecificaties zijn eveneens van cruciaal belang, aangezien deze alle overige informatie bevatten die nodig is voor de productie van de onbedrukte printplaat. Hieronder vallen onder meer beschermende coatings, oppervlakteafwerkingen, specifieke te gebruiken materialen (LPI-soldeermasker, enz.), impedantie-eisen, laag- en materiaalspecificaties, en nog veel meer; al deze zaken worden vastgelegd in de productietekeningen van de printplaat. Volledige en duidelijke productiespecificaties dragen ertoe bij dat het ontwerp met succes in de productie kan worden geïmplementeerd.

2. Beheer van stuklijsten

Het beheer van stuklijsten (BOM) is een veelbesproken onderwerp. Het inkopen van materialen, het controleren van de beschikbaarheid van componenten, leverdata en de status van productbeëindiging kan allemaal worden gerealiseerd door het parseren van BOM-bestanden. De BOM-parsingtool op Caixin.com kan bijvoorbeeld de stuklijst direct analyseren en biedt zo uitgebreide en duidelijke informatie. Daarnaast is het tijdens het ontwerp van printplaten van cruciaal belang om waar mogelijk gangbare componenten te kiezen, met name componenten waarvoor direct alternatieven beschikbaar zijn. Dit minimaliseert het risico. Het gebruik van gangbare componenten biedt het voordeel van gemakkelijke beschikbaarheid en voldoende voorraad.

3. Beperk het aantal doorvoergatcomponenten tot een minimum

SMT-componenten kunnen gemakkelijk worden verwerkt door pick-and-place-machines, maar veel grote condensatoren op de printplaat moeten handmatig worden geplaatst en gesoldeerd. Through-hole (THT)-componenten zijn over het algemeen duurder dan SMD-componenten, moeten handmatig worden gesoldeerd en vergen meer tijd. Connectoren zijn de meest voorkomende THT-componenten en zijn bovendien gevoelig voor productieproblemen. Het herhaaldelijk inbrengen van connectoren in de componenten waarmee ze moeten worden gekoppeld, kan gemakkelijk tot problemen leiden. Beperk daarom het gebruik van THT-componenten tot een minimum en gebruik zoveel mogelijk SMT-componenten.

4. Zorgen voor warmteafvoer

Het grootste deel van het koper op een printplaat neemt tijdens het solderen warmte op, wat kan leiden tot koude soldeerverbindingen, die moeten worden vermeden. Zorg voor voldoende warmteafvoer bij THT-verbindingen met grote koperen oppervlakken, zoals aard- of voedingsvlakken. Zorg ervoor dat de verbindingslijnen dik genoeg zijn om de totale stroom die van uw componenten naar aarde vloeit, aan te kunnen. Zorg voor warmteafvoer door kleine openingen rond de pads te laten. Verbindingen die vanaf de pads lopen, moeten de stroom aankunnen die erin vloeit.

5. Voorkom onjuiste montage van printplaten

Gebruik gecodeerde connectoren, zodat ze maar op één manier kunnen worden aangesloten. Let erop dat de printplaat bij het gebruik van de volgende connectoren ondersteboven kan worden geplaatst. Dit komt vooral vaak voor bij lintkabels, omdat de montagegaten dan niet goed op elkaar uitgelijnd zijn, waardoor de printplaat slechts in één positie kan worden gemonteerd. Zorg ervoor dat de zeefdruk duidelijk de richting van de diode aangeeft en één pin aan de IC koppelt. Iedereen die ervaring heeft met fabrikanten weet dat veel assemblageproblemen voortkomen uit ontbrekende of onjuiste oriëntatiemarkeringen.

6. Zorg voor voldoende ruimte

Er moet voldoende ruimte op de printplaat worden vrijgehouden. Als er te veel componenten op de printplaat worden geplaatst, kan dit leiden tot kortsluitingen en andere montagefouten, waardoor de kosten stijgen. Vermijd het aanleggen van sporen naar de randen van de printplaat. Houd de sporen binnen de randen van de printplaat en houd componenten uit de buurt van de randen van de printplaat. Componenten die dicht bij de rand van de printplaat liggen, kunnen breken of beschadigd raken tijdens het verwijderen van het paneel. Een andere aanbevolen werkwijze is om bypass-condensatoren direct na het plaatsen van de benodigde componenten te plaatsen en te routeren. Zorg ervoor dat bypass-condensatoren dicht bij hun IC worden geplaatst en dat de stroomtoevoer naar het IC pas na de condensator plaatsvindt.

7. zeefdruk

Zorg ervoor dat de zeefdrukafbeelding niet in de buurt van de contactpunten komt en houd u aan de richtlijnen van de fabrikant met betrekking tot de minimale lettergrootte en lijnbreedte.

8. Het voorkomen van ‘tombstoning’ bij printplaten

Er is sprake van ‘tombstoneing’ wanneer een soldeerpad op een SMD-component tijdens het reflow-solderen omhoog komt. Dit wordt veroorzaakt door een ongelijkmatige verwarming van het pad, doordat het spoor niet gelijkmatig vanaf het pad loopt. Je kunt verkeerde uitlijning en ‘tombstoneing’ voorkomen door ervoor te zorgen dat de pads gelijkmatig worden verwarmd.

9. Inzicht krijgen in de mogelijkheden van de fabrikant

Dit is een cruciaal onderdeel. Als uw fabrikant niet over de capaciteit beschikt om dit proces uit te voeren, zou het onverstandig zijn om hem te vragen dit te doen. Natuurlijk moet u, zelfs als ze het wel kunnen, nog steeds overleggen en navraag doen. Bijvoorbeeld of er kleine gaten en sporen nodig zijn, die duurder zijn, en zo ja, of de buitenste laag daardoor gemakkelijker beschadigd raakt. Als u uw fabrikant goed begrijpt, kunt u kosten besparen. Probeer, terwijl u aan de vereisten voldoet, componenten zoveel mogelijk van de printplaat weg te houden. Het plaatsen van componenten aan de boven- en onderkant van de printplaat vereist extra assemblagestappen en vergroot de kans op assemblagefouten.

10. Voer een DFM-analyse uit

Problemen bij de productie van printplaten zijn onder meer zuurophopingen, koperstukjes en de afstand en uitlijning van de zeefdruk. Daarom is het van cruciaal belang om vóór de productie een Design for Manufacturing (DFM)-analyse uit te voeren. Een goede DFM-tool kan helpen deze problemen vóór de productie van printplaten te voorkomen. Onvoldoende afstand tussen componenten en aansluitpunten kan problemen veroorzaken tijdens het solderen. Bij golfsolderen kunnen grote componenten kleinere componenten aan het zicht onttrekken, wat leidt tot slechte soldeerverbindingen op de kleinere componenten. Het maakt het herwerken en testen van printplaten ook aanzienlijk moeilijker.

11. Ontwerp en productie geschikt PCB bijlagen

Door ervoor te zorgen dat uw printplaat een geschikte behuizing heeft, kunt u schade voorkomen. Neem contact met ons op als u behuizingsonderdelen nodig heeft die speciaal voor uw huidige printplaat moeten worden vervaardigd. Wij bieden niet alleen productie van printplaten en geassembleerde printplaten (PCBA), maar ook de productie van op maat gemaakte onderdelen. Welke materialen u ook nodig heeft voor behuizingsonderdelen, wij kunnen u van dienst zijn. Onze productieprocessen omvatten onder meer CNC-bewerking, spuitgieten, spuitgieten, plaatbewerking, en metaalspuitgieten.

Een DFM-analyse (Design for Manufacturability) van printplaatontwerpen kan helpen veelvoorkomende problemen te voorkomen.

Door de basisprincipes van ontwerp- en produceerbaarheid (DFM) van printplaten onder de knie te krijgen, kunnen 90% veelvoorkomende kwaliteitsfouten en vertragingen tijdens de overgang van ontwerp naar productie eenvoudig worden beperkt. Hieronder volgt een overzicht van in de branche beproefde, veelvoorkomende ervaringen op het gebied van de productie van printplaten:

Opmaak en spatiëring	Zorg voor veilige randen: houd koperen sporen en geleiders op een afstand van minimaal 0,3 mm tot 0,5 mm van de rand van de printplaat om te voorkomen dat er blootliggend koper ontstaat of kortsluitingen ontstaan tijdens het reinigen van de printplaat.
	Stel de juiste afstanden in: de afstand tussen de lijnen onderling en tussen de lijnen en de pads mag niet kleiner zijn dan 4 mil tot 6 mil om kortsluiting tijdens de productie te voorkomen.
	Componentdichtheid: Zorg voor voldoende afstand tussen de op-het-oppervlak-gemonteerde componenten om schaduwvorming of soldeerbruggen tijdens het solderen te voorkomen.
Ontwerp van gaten en pad's	Beperking van de gatdiameter: De uiteindelijke gatdiameter bij mechanisch boren mag niet kleiner zijn dan 0,2 mm tot 0,3 mm. Een te kleine diameter leidt tot het breken van de boor en hogere kosten.
	Voldoende padbreedte: De koperen ring rondom het gat moet aan elke kant minimaal 3 mil tot 4 mil breed zijn om een verkeerde uitlijning van het gat en breuk te voorkomen.
	Vermijd vullingen op gaten: Boor niet zomaar gaten onder een BGA of dicht op elkaar geplaatste pinnen. Als boren toch nodig is, vul de gaten dan op (vullen met hars).
Optimalisatie van sporen en koper	Vermijd scherpe hoeken in de bedrading: gebruik overgangen van 45° of afgeronde overgangen voor de bedrading en vermijd rechte hoeken (90°) of scherpe hoeken om zuurophoping en overmatige corrosie te voorkomen.
	Voorkom losliggend koper: Verwijder dode koperen delen of losliggend koper zonder elektrische verbinding om elektrostatische aantrekking of microgolfinterferentie tijdens de productie te voorkomen.
	Koperbekleding over een groot oppervlak met een rasterpatroon: Bij koperbekleding over een groot oppervlak moet zoveel mogelijk een rasterpatroon (arcering) worden gebruikt om ongelijkmatige warmteverdeling tijdens het solderen te voorkomen, wat ertoe kan leiden dat de printplaat kromtrekt of blaasjes vertoont.
Etiketterings- en procesdocumenten	Vermijd zeefdruk op soldeerpunten: druk de zeefdruktekens niet op de soldeerpunten of de staalplaat, anders wordt de soldeersterkte aangetast.
	Controleer de productiedocumenten: Controleer, voordat u de Gerber-documenten exporteert, zorgvuldig het soldeermasker en de stencilopeningen om er zeker van te zijn dat de polariteit, de richting van de zeefdruk en de paneelmarkeringen (markeringspunten) correct zijn.

De keuze om samen te werken met Geyuan Electronics aan een project voor de productie van op maat gemaakte printplaten en behuizingen

De productie van op maat gemaakte printplaten en behuizingen is een uiterst complex proces dat in elke fase, van het eerste ontwerp tot de eindtest, uiterste aandacht voor detail vereist. Door inzicht te krijgen in elke stap van het productieproces van printplaten en behuizingen kunt u weloverwogen beslissingen nemen, ontwerpen optimaliseren voor een betere produceerbaarheid en fabrikanten selecteren die aansluiten bij uw projectdoelstellingen. Samenwerken met een ervaren en betrouwbare fabrikant van op maat gemaakte producten kan de kwaliteit, prestaties en het marktsucces van uw elektronica aanzienlijk verbeteren. Geyuan Electronics biedt uitgebreide diensten, van snelle prototyping en productie in kleine series tot grootschalige productie en complete productassemblage, en streeft ernaar uw vertrouwde partner te zijn bij het creëren van innovatieve elektronica. Wij streven naar uitmuntendheid, snelle respons en kostenefficiëntie, zodat u zich kunt concentreren op wat het belangrijkst is: het laten groeien van uw bedrijf en het voldoen aan de behoeften van uw klanten. Neem vandaag nog contact met ons op om te bespreken hoe onze end-to-end oplossingen voor PCB-productie uw productontwikkeling kunnen ondersteunen en u kunnen helpen een concurrentievoordeel op de markt te behalen. Laat ons u helpen om uw ontwerpen vol vertrouwen en efficiënt om te zetten in hoogwaardige, marktrijpe producten.

Samenvatten

De bovenstaande tekst geeft voornamelijk een overzicht van 11 ervaringen van het team van Geyuan Electronics op het gebied van de productie van printplaten. Het is belangrijk om te beseffen dat dit slechts veelvoorkomende problemen zijn die zich tijdens het standaardproductieproces van printplaten kunnen voordoen. Hoewel het algemene productieproces van printplaten consistent is, kunnen er bij bepaalde gespecialiseerde producten aanzienlijke verschillen bestaan. Het vermijden van veelvoorkomende problemen tijdens de productie van printplaten kan het bedrijf echter aanzienlijke economische voordelen opleveren. Als uw bedrijf een nieuw printplaatproject of een project met op maat gemaakte onderdelen start, neem dan gerust contact met ons op voor hulp.