Produkcja płytek drukowanych Przewodnik: 11 Produkcja Wskazówki

W produktach elektronicznych coraz częściej stosuje się technologie zintegrowane, a mianowicie integrację na dużą skalę oraz integrację na skalę hiperdużą, znane powszechnie jako VLSI i VLSI. Chociaż technologia ta już doprowadziła do miniaturyzacji naszych codziennych urządzeń, rozwój technologii integracji sprawia, że urządzenia te stają się coraz mniejsze, a ich główne funkcje w dużym stopniu opierają się na płytkach drukowanych (PCB) i elementach obudowy. Wszystkie elementy zapewniające funkcjonalność produktu są przylutowane do płytki PCB, natomiast obudowa służy do ochrony i poprawy wyglądu produktu. Niniejszy artykuł skupia się na 11 kluczowych wnioskach wyciągniętych przez inżynierów i zespół produkcyjny firmy Geyuan Electronics dotyczących realizacji projektów związanych z produkcją płytek PCB.

11 Produkcja płytek drukowanych Doświadczenia

Niezależnie od rodzaju Produkcja płytek drukowanych, podstawowy proces produkcyjny pozostaje w dużej mierze niezmieniony. Nawet przy pewnych modyfikacjach podstawowe zasady pozostają te same. Jako profesjonalny producent płytek drukowanych i komponentów przeprowadzamy dla każdego produktu kompleksową analizę DFM (Device-Driven Manufacturing). Dlatego głównym celem poniższych 11 podsumowań doświadczeń związanych z produkcją płytek PCB jest odpowiedź na pytanie: Jak usprawnić produkcję płytek PCB? Jeśli jesteś inżynierem, który często zamawia lub produkuje wyroby z płytek drukowanych, warto pamiętać, że jakość i wyniki produkcji płytek drukowanych są często niezadowalające, zwłaszcza podczas weryfikacji nowych projektów, gdzie często pojawiają się pewne kłopotliwe problemy. Niniejsze podsumowanie najczęstszych problemów i wskazówek dotyczących produkcji płytek drukowanych ma na celu pomóc Państwu w zapewnieniu sprawniejszej produkcji, ograniczeniu liczby usterek oraz poprawie ogólnej jakości Państwa płytek drukowanych.

1. Należy zadbać o spójność dokumentów produkcyjnych i dokumentacji

Podczas produkcji kluczowe znaczenie ma ścisła współpraca z producentem, aby uniknąć rozbieżności między wersjami. Niezbędne jest również zapewnienie zgodności z wymaganymi procesami, takimi jak odstępy, wymiary elementów, rozstaw elementów oraz projekt fizyczny. Producent dokona przeglądu dokumentacji produkcyjnej, w szczególności elementów miedzianych i maski w każdej warstwie, aby zapewnić niezawodną produkcję płytki drukowanej. Specyfikacje produkcyjne mają również kluczowe znaczenie, ponieważ zawierają wszystkie pozostałe informacje niezbędne do wyprodukowania samej płytki PCB. Obejmują one powłoki konformalne, wykończenia powierzchni, konkretne materiały, które mają zostać użyte (maska lutownicza LPI itp.), wymagania dotyczące impedancji, specyfikacje warstw/materiałów i inne elementy, a wszystko to jest określone w rysunkach produkcyjnych PCB. Kompletne i jasne specyfikacje produkcyjne pomagają zapewnić pomyślne wdrożenie projektu do produkcji.

2. Zarządzanie listą materiałów

Zarządzanie listą materiałów (BOM) to temat, który nie jest już nowością. Zakup materiałów, sprawdzanie dostępności komponentów, terminów dostaw oraz statusu wycofania produktu z produkcji – wszystko to można zrealizować poprzez analizę pliku BOM. Na przykład narzędzie do analizy listy materiałów dostępne na stronie Caixin.com może bezpośrednio analizować listę materiałów, dostarczając wyczerpujących i przejrzystych informacji. Ponadto podczas procesu projektowania płytek drukowanych kluczowe znaczenie ma wybieranie w miarę możliwości popularnych komponentów, zwłaszcza tych, dla których istnieją łatwo dostępne zamienniki. Pozwala to zminimalizować ryzyko. Korzystanie z popularnych komponentów zapewnia łatwą dostępność i wystarczające zapasy.

3. Należy ograniczyć do minimum liczbę elementów montowanych w otworach przelotowych

Elementy SMT są łatwe w obsłudze przez maszyny typu „pick-and-place”, jednak wiele dużych kondensatorów na płytce drukowanej wymaga ręcznego umieszczania i lutowania. Elementy przewlekowe (THT) są zazwyczaj droższe od elementów SMD, wymagają ręcznego lutowania i zajmują więcej czasu. Złącza są najczęściej spotykanymi elementami THT i są również podatne na problemy produkcyjne. Wielokrotne wkładanie złączy do elementów, z którymi się łączą, może łatwo powodować problemy. Dlatego należy ograniczyć stosowanie elementów THT do minimum i w miarę możliwości korzystać z elementów SMT.

4. Zapewnienie odprowadzania ciepła

Większość miedzi na płytce drukowanej pochłania ciepło podczas lutowania, co może prowadzić do powstania zimnych połączeń lutowanych, czego należy unikać. Należy zapewnić odpowiednie odprowadzanie ciepła w przypadku połączeń THT z dużymi obszarami miedzianymi, takimi jak płaszczyzny uziemienia lub zasilania. Należy upewnić się, że odgałęzienia są wystarczająco grube, aby wytrzymać całkowity prąd płynący z elementów do uziemienia. Odprowadzanie ciepła należy zapewnić poprzez pozostawienie niewielkich odstępów wokół pól lutowniczych. Połączenia wychodzące z pól lutowniczych muszą wytrzymać prąd płynący do nich.

5. Zapobieganie nieprawidłowemu montażowi płytek drukowanych

Należy stosować złącza z oznaczeniami orientacyjnymi, dzięki czemu można je podłączyć tylko w jeden sposób. Należy zwrócić uwagę na to, jak łatwo jest włożyć płytkę drukowaną do góry nogami przy użyciu takich złączy. Jest to szczególnie prawdopodobne w przypadku złączy typu taśmowego, ponieważ może to spowodować niewspółosiowość otworów montażowych, co pozwala na zamontowanie płytki tylko w jednej pozycji. Należy upewnić się, że nadruk na płytce wyraźnie wskazuje orientację diody i łączy jeden pin z układem scalonym. Każdy, kto ma doświadczenie we współpracy z producentami, wie, że wiele problemów montażowych wynika z braku oznaczeń orientacji lub ich nieprawidłowego umieszczenia.

6. Zostaw wystarczająco dużo miejsca

Na płytce drukowanej należy pozostawić wystarczającą ilość miejsca. Zbyt gęste rozmieszczenie elementów na płytce może prowadzić do zwarć i innych błędów montażowych, co zwiększa koszty. Należy unikać prowadzenia ścieżek w kierunku krawędzi płytki. Ścieżki należy utrzymywać w obrębie krawędzi płytki, a elementy należy trzymać z dala od krawędzi płytki. Elementy znajdujące się blisko krawędzi płytki mogą ulec uszkodzeniu lub zniszczeniu podczas wyjmowania panelu. Kolejną dobrą praktyką jest umieszczanie i trasowanie kondensatorów obejściowych bezpośrednio po umieszczeniu wymaganych elementów. Należy upewnić się, że kondensatory obejściowe są umieszczone blisko odpowiedniego układu scalonego oraz że zasilanie do układu scalonego jest doprowadzone za kondensatorem.

7. sitodruk

Grafika sitodrukowa nie powinna znajdować się w pobliżu pól stykowych; należy przestrzegać wytycznych producenta dotyczących minimalnej wielkości czcionki i szerokości linii.

8. Zapobieganie zjawisku „tombstoningu” w płytkach drukowanych

Zjawisko „tombstoneing” występuje, gdy podkładka lutownicza na elemencie SMD unosi się podczas lutowania rozpływowego. Jest to spowodowane nierównomiernym nagrzewaniem się podkładki wynikającym z tego, że ścieżka lutownicza nie odchodzi od niej równomiernie. Nierównomiernościom i zjawisku „tombstoneing” można zapobiec, zapewniając równomierne nagrzewanie podkładek.

9. Zrozumienie możliwości producenta

To bardzo ważna kwestia. Jeśli Twój producent nie dysponuje możliwościami niezbędnymi do realizacji tego procesu, głupotą byłoby prosić go o to. Oczywiście nawet jeśli jest w stanie to zrobić, nadal musisz się z nim skonsultować i zadawać pytania. Na przykład, czy potrzebne są małe otwory i ścieżki, które są droższe, a jeśli tak, to czy zewnętrzna warstwa jest bardziej podatna na uszkodzenia. Dogłębne zrozumienie możliwości producenta może pomóc w obniżeniu kosztów. Staraj się, aby przy zachowaniu zgodności z wymaganiami jak najmniej elementów znajdowało się bezpośrednio na płytce drukowanej. Umieszczanie elementów na górnej i dolnej stronie płytki PCB wymaga dodatkowych etapów montażu i zwiększa ryzyko błędów montażowych.

10. Przeprowadź analizę DFM

Do problemów występujących podczas produkcji płytek drukowanych należą: osady kwasu, fragmenty miedzi oraz rozstaw i orientacja nadruków sitodrukowych. Dlatego też przeprowadzenie analizy projektowania pod kątem produkcji (DFM) przed rozpoczęciem produkcji ma kluczowe znaczenie. Dobre narzędzie DFM może pomóc uniknąć tych problemów jeszcze przed rozpoczęciem produkcji płytek drukowanych. Niewystarczające odstępy między elementami a polami lutowniczymi mogą powodować problemy podczas lutowania. W przypadku lutowania falowego duże elementy mogą zasłaniać mniejsze, co prowadzi do słabej jakości połączeń lutowanych na mniejszych elementach. Znacznie zwiększa to również trudność ponownej obróbki i testowania płytek drukowanych.

11. Projektowanie i produkcja odpowiedni PCB obudowy

Zapewnienie odpowiedniej obudowy dla płytki drukowanej może zapobiec jej uszkodzeniu. Jeśli potrzebujesz elementów obudowy wykonanych specjalnie dla Twojej obecnej płytki drukowanej, skontaktuj się z nami. Świadczymy nie tylko usługi produkcji płytek drukowanych i montażu układów drukowanych (PCBA), ale także usługi produkcji elementów na zamówienie. Niezależnie od tego, jakich materiałów potrzebujesz do wykonania elementów obudowy, możemy Ci pomóc. Nasze procesy produkcyjne obejmują obróbkę CNC, formowanie wtryskowe, odlewanie ciśnieniowe, obróbka blachy, oraz formowanie wtryskowe metali.

Analiza projektowania płytek drukowanych pod kątem możliwości produkcyjnych (DFM) może pomóc w uniknięciu typowych problemów.

Opanowanie podstawowych zasad projektowania płytek drukowanych pod kątem wykonalności (DFM) pozwala w prosty sposób ograniczyć 90% typowych wad jakościowych i opóźnień na etapie przejścia od projektu do produkcji. Poniżej przedstawiono podsumowanie sprawdzonych w branży doświadczeń związanych z produkcją płytek drukowanych:

Kontrola układu i odstępów	Zadbaj o bezpieczne odstępy od krawędzi: Utrzymuj odstęp między ścieżkami miedzianymi i przewodami a krawędzią płytki w zakresie co najmniej 0,3 mm–0,5 mm, aby zapobiec odsłonięciu miedzi lub wystąpieniu zwarć podczas czyszczenia płytki.
	Należy ustawić odpowiednie odstępy: odstępy między liniami oraz między liniami a polami nie powinny być mniejsze niż 4 mil–6 mil, aby uniknąć powstawania mostków podczas produkcji.
	Gęstość rozmieszczenia elementów: Należy zachować wystarczające odstępy między elementami montowanymi powierzchniowo, aby zapobiec powstawaniu cieni lub mostków lutowniczych podczas lutowania.
Projektowanie otworów i podkładek	Ograniczenia dotyczące średnicy otworu: Średnica gotowego otworu wykonanego metodą wiercenia mechanicznego nie powinna być mniejsza niż 0,2 mm–0,3 mm. Zbyt mała średnica spowoduje pęknięcie wiertła i wzrost kosztów.
	Odpowiednia szerokość podkładki: Miedziany pierścień wokół otworu powinien mieć szerokość co najmniej 3 mil–4 mil z każdej strony, aby zapobiec przesunięciu otworu i pęknięciu.
	Należy unikać podkładek w otworach: Należy unikać ślepego wiercenia otworów pod układami BGA lub w miejscach o dużej gęstości wyprowadzeń. Jeśli wiercenie jest konieczne, należy zatykać otwory (zatykajcie je żywicą).
Optymalizacja ścieżek i miedzi	Należy unikać ostrych kątów w układzie przewodów: należy stosować przejścia pod kątem 45° lub zaokrąglone, a także unikać kątów prostych (90°) lub ostrych kątów, aby zapobiec gromadzeniu się kwasu i nadmiernej korozji.
	Zapobieganie występowaniu izolowanych elementów miedzianych: Należy usunąć martwą miedź lub izolowane elementy miedziane pozbawione połączeń elektrycznych, aby uniknąć adsorpcji elektrostatycznej lub zakłóceń mikrofalowych podczas produkcji.
	Okładzina miedziana o dużej powierzchni z wzorem siatki: W przypadku okładzin miedzianych o dużej powierzchni należy w miarę możliwości stosować wzór siatki (szrafowanie), aby zapobiec nierównomiernemu rozkładowi ciepła podczas lutowania, co może powodować wyginanie się płytki lub powstawanie pęcherzy.
Dokumentacja dotycząca etykietowania i procesów	Należy unikać nanoszenia nadruku sitodrukowego na pola lutownicze: nie należy dociskać znaków wykonanych metodą sitodruku do pól lutowniczych ani do blachy stalowej, ponieważ wpłynie to negatywnie na wytrzymałość połączenia lutowanego.
	Sprawdź dokumentację produkcyjną: Przed wygenerowaniem plików Gerber należy dokładnie sprawdzić maskę lutowniczą i otwory w szablonie, aby upewnić się, że polaryzacja, kierunek nadruku sitodruku oraz oznaczenia na panelu (punkty orientacyjne) są prawidłowe.

Decyzja o nawiązaniu współpracy z firmą Geyuan Electronics w ramach projektu dotyczącego produkcji niestandardowych płytek drukowanych i obudów

Produkcja niestandardowych płytek drukowanych i obudów to niezwykle złożony proces, wymagający skrupulatnej dbałości o szczegóły na każdym etapie – od wstępnego projektu po końcowe testy. Zrozumienie każdego etapu procesu produkcji płytek drukowanych i obudów pozwala na podejmowanie świadomych decyzji, optymalizację projektów pod kątem lepszej wykonalności oraz wybór producentów, którzy odpowiadają celom danego projektu. Współpraca z doświadczonym i sprawdzonym producentem na zamówienie może znacząco poprawić jakość, wydajność i sukces rynkowy Państwa urządzeń elektronicznych. Geyuan Electronics oferuje kompleksowe usługi, od szybkiego prototypowania i produkcji małoseryjnej po produkcję na dużą skalę i kompletny montaż produktów, dążąc do tego, by być Państwa zaufanym partnerem w tworzeniu innowacyjnych urządzeń elektronicznych. Dążymy do doskonałości, szybkiej reakcji i opłacalności, dzięki czemu mogą Państwo skupić się na tym, co najważniejsze: rozwoju firmy i zaspokajaniu potrzeb klientów. Skontaktuj się z nami już dziś, aby omówić, w jaki sposób nasze kompleksowe rozwiązania w zakresie produkcji płytek drukowanych mogą wesprzeć Twoje potrzeby związane z rozwojem produktów i pomóc Ci uzyskać przewagę konkurencyjną na rynku. Pozwól nam pomóc Ci pewnie i skutecznie przekształcić Twoje projekty w wysokiej jakości produkty gotowe do wprowadzenia na rynek.

Podsumuj

Powyższy tekst przedstawia przede wszystkim 11 podsumowań doświadczeń zespołu Geyuan Electronics dotyczących produkcji płytek drukowanych. Należy pamiętać, że są to jedynie typowe problemy, które mogą pojawić się w standardowym procesie produkcji płytek drukowanych. Chociaż ogólny proces produkcji płytek drukowanych jest spójny, w przypadku niektórych produktów specjalistycznych mogą występować znaczne różnice. Jednak uniknięcie typowych problemów podczas produkcji płytek drukowanych może przynieść firmie znaczne korzyści ekonomiczne. Jeśli Państwa firma rozpoczyna nowy projekt związany z płytkami drukowanymi lub projekt dotyczący części niestandardowych, prosimy o kontakt w celu uzyskania pomocy.