Éléments clés affectant la fabricabilité des PCB

En tant que partie incontournable des produits électroniques, les cartes de circuits imprimés (PCB) jouent un rôle clé dans la mise en œuvre de la fonctionnalité des produits électroniques, ce qui conduit à l'importance saillante de la conception des PCB, car les performances de conception des PCB déterminent directement la fonction et le coût des produits électroniques. Une excellente conception de PCB est capable de fabriquer des produits électroniques loin de beaucoup de problèmes afin de garantir que les produits seront fabriqués en douceur et seront capables de répondre à toutes les exigences d'application pratique.

Parmi tous les éléments contribuant à la conception de PCB, la conception pour la fabrication (DFM) est certainement essentielle car elle relie la conception de PCB et la fabrication de PCB afin que les problèmes soient exposés tôt et résolus à temps tout au long du cycle de vie des produits électroniques. C'est un mythe que la complexité de la conception des PCB augmentera à mesure que la manufacturabilité des produits électroniques est prise en compte pendant la phase de conception des PCB. En ce qui concerne le cycle de vie de la conception de produits électroniques, DFM peut non seulement faire en sorte que les produits électroniques s'impliquent en douceur dans la fabrication automatique avec des coûts de main-d'œuvre économisés pendant le processus de fabrication, mais peut effectivement raccourcir la production de fabrication pour garantir l'achèvement en temps opportun des produits électroniques finaux.

Fabricabilité des PCB

La conception pour la fabrication est un élément clé menant à une fabrication à haut rendement, de haute qualité et à faible coût maintenant que la fabricabilité et la conception de PCB sont combinées. L'étude de fabricabilité des PCB présente une large gamme qui peut être classée en fabrication de PCB et en assemblage de PCB en général.

• Fabrication de circuits imprimés

En ce qui concerne la fabrication des PCB, les aspects suivants doivent être pris en considération :la taille du PCB, la forme du PCB, le rail technique et la marque de référence. Une fois que ces aspects ne sont pas pleinement pris en compte lors de la phase de conception des PCB, les cartes PCB fabriquées ne peuvent éventuellement pas être acceptées par le monteur de puces automatique à moins que des mesures de traitement supplémentaires ne soient prises. C'est encore pire que certaines cartes ne parviennent pas à être impliquées dans la fabrication automatique avec un effet de levier de la soudure manuelle. En conséquence, la période de fabrication sera prolongée et le coût de la main-d'œuvre augmentera également.

un. Taille du PCB

Chaque monteur de puce a sa propre taille de PCB requise qui diffère les unes des autres en fonction des paramètres de chaque monteur. Par exemple, la taille maximale du PCB acceptée par le monteur de puces dans PCBCart est de 500 mm * 450 mm, tandis que la taille minimale du PCB est de 30 mm * 30 mm. Cela ne signifie pas que nous ne pouvons pas traiter les assemblages de cartes de circuits imprimés inférieurs à 30 mm * 30 mm et lorsqu'une taille plus petite est requise, les panneaux peuvent être utilisés. Les monteurs de puces n'acceptent jamais les cartes de circuits imprimés trop grandes ou trop petites lorsque seul le montage manuel peut être utilisé avec une augmentation des coûts de main-d'œuvre et une période de production incontrôlable. Ainsi, lors de la phase de conception du PCB, les exigences de taille de PCB définies par la fabrication de montage automatique doivent être pleinement prises en compte et elles doivent être contrôlées dans une plage valide.

L'image ci-dessous montre un fichier de conception de panneau PCB complété par le logiciel EDA. En tant que panneau 5x2, chaque unité carrée est une seule planche dont la taille est de 50 mm * 20 mm. La connexion entre chaque unité est réalisée par la technologie V-cut/V-scoring. Dans cette image, le carré entier affiche la taille finale du panneau qui est de 100 mm * 100 mm. Sur la base de l'exigence de taille de panneau mentionnée ci-dessus, on peut conclure que la taille du panneau se situe dans la plage acceptable.

Remarque :si vous souhaitez commander des PCB de type panneau, veuillez vous référer à ce guide pour obtenir les prix des panneaux PCB.

b. Forme du circuit imprimé

Outre la taille du circuit imprimé, tous les monteurs de puces imposent également des exigences en termes de forme de circuit imprimé. La forme ordinaire du PCB doit être un rectangle dont le rapport entre la longueur et la largeur doit être de 4:3 ou 5:4, ce qui est optimal. Lorsqu'un PCB présente une forme irrégulière, des mesures supplémentaires doivent être prises avant l'assemblage SMT, ce qui entraîne une augmentation des coûts. Afin d'empêcher que cela se produise, les PCB doivent être conçus pour être de forme ordinaire pendant la phase de conception des PCB afin que les exigences SMT puissent être satisfaites. Néanmoins, cela peut difficilement être réalisé dans des situations pratiques. Lorsque certains produits électroniques doivent avoir une forme irrégulière, des trous de tampon et un pont doivent être utilisés pour que la forme du PCB final ait une forme ordinaire. Après l'assemblage, une pièce supplémentaire peut être éliminée du circuit imprimé, ce qui satisfait à la fois aux exigences de montage automatique et d'espace.

L'image ci-dessous indique un circuit imprimé de forme irrégulière avec un bord de traitement ajouté via le logiciel EDA. La taille totale de la carte est de 80 mm * 52 mm tandis que la zone carrée est de la taille d'un PCB pratique. La taille de la zone du coin supérieur droit est de 40 mm * 20 mm, ce qui correspond au bord de traitement résultant des trous de tampon plus le pont.

c. Rail technique

Afin de répondre aux exigences de la fabrication automatique, un rail technique doit être placé sur les PCB pour fixer les PCB.

Lors de la phase de conception du PCB, un rail technique de 5 mm de large doit être laissé à l'avance là où il ne reste aucun composant ni aucune trace. Il est courant de placer le rail technique sur le côté le plus court d'un circuit imprimé, mais le côté le plus court peut être sélectionné lorsque le rapport entre la longueur et la largeur est supérieur à 80 %. Le rail technique sera éliminé après assemblage en tant que rôle de production subsidiaire.

ré. Marque fiduciaire

Pour les PCB sur lesquels des composants sont montés, des marques repères doivent être ajoutées en tant que points de référence communs garantissant que chaque équipement d'assemblage détermine avec précision les positions des composants. Par conséquent, les marques fiduciaires sont des repères de fabrication SMT, nécessaires à la fabrication automatique.

Les composants nécessitent 2 marques repères tandis que les PCB nécessitent 3 marques repères, qui doivent être placées au bord de la carte PCB et couvrir tous les composants SMT. La distance centrale entre la marque repère et le bord du panneau doit être d'au moins 5 mm. Pour les circuits imprimés avec des composants SMT portés sur les deux côtés, des repères doivent être disponibles des deux côtés. Si les composants sont placés trop densément pour placer des marques repères à bord, ils peuvent être placés sur le rail technique.

• Assemblage PCB

L'assemblage de PCB, abrégé en PCBA, est en fait le processus de soudage de composants sur des cartes PCB nues. Afin de répondre aux exigences de la fabrication automatique, l'assemblage de circuits imprimés définit certaines exigences sur l'emballage des composants et la disposition des composants.

un. Paquet de composants

Au cours du processus de conception PCBA, si le package de composants n'est pas conforme aux normes appropriées avec une distance entre les composants trop proches les uns des autres, le montage automatique ne sera pas effectué.

Pour obtenir un package optimal pour les composants, un logiciel de conception EDA professionnel doit être utilisé pour être compatible avec les normes internationales de package de composants. Dans le processus de conception de circuits imprimés, la zone de vue à vol d'oiseau ne doit jamais être superposée à une autre zone et les monteurs automatiques de circuits intégrés seront en mesure de reconnaître et d'effectuer avec précision le montage en surface.

b. Disposition des composants

La disposition des composants est une tâche importante dans la conception de PCB car ses performances sont directement associées à l'apparence des PCB et au niveau de complexité du processus de fabrication.

Pendant le processus de disposition des composants, les côtés d'assemblage pour les composants SMD et les composants THD doivent être déterminés. Ici, définissons la face avant du PCB comme côté composant A tandis que la face arrière comme côté composant B. La disposition des composants doit tenir compte de la forme d'assemblage, y compris l'assemblage monocouche monocouche, l'assemblage monocouche bicouche, l'assemblage monocouche mixte, l'assemblage mixte côté A et l'assemblage monobloc côté B et le côté A THD et Assemblage CMS côté B. Différents assemblages nécessitent différents processus et technologies de fabrication. Par conséquent, en ce qui concerne la disposition des composants, une disposition optimale des composants doit être sélectionnée pour rendre la fabrication simple et facile, améliorant ainsi l'efficacité de fabrication de l'ensemble du processus.

De plus, l'orientation de la disposition des composants, l'espacement entre les composants, la dissipation thermique et la hauteur des composants doivent être pris en considération.

D'une manière générale, l'orientation des composants doit rester cohérente. La disposition des composants est conforme au principe de la distance de traçage la plus courte sur la base de laquelle l'orientation de la polarité doit être cohérente pour les composants avec des marques de polarité et les composants sans marques de polarité doivent être soigneusement disposés sur l'axe X ou Y. La hauteur du composant doit être de 4 mm au maximum, tandis que le sens de transmission du composant et du circuit imprimé doit rester à 90 °.

Afin d'améliorer la vitesse de soudage des composants et de faciliter les vérifications ultérieures, l'espacement entre les composants doit être cohérent. Les composants doivent être proches les uns des autres au sein du même réseau tandis qu'une distance de sécurité doit être laissée entre les différents réseaux en fonction de la chute de tension. La sérigraphie et le tampon ne doivent jamais se chevaucher, sinon les composants ne seront pas montés.

Les problèmes de dissipation thermique doivent être pris en compte en raison de la température de fonctionnement pratique du PCB et des propriétés thermiques des composants électriques. La disposition des composants doit se concentrer sur la dissipation thermique tandis que le ventilateur ou le dissipateur thermique doit être utilisé si nécessaire. Des dissipateurs thermiques appropriés doivent être sélectionnés pour les composants de puissance et les composants thermosensibles doivent être placés loin de ceux qui génèrent de la chaleur. Les composants élevés doivent être placés derrière les composants bas.

Il y a encore plus de détails sur lesquels il faut se concentrer concernant le PCB DFM et l'expérience doit être accumulée dans la pratique. Par exemple, la conception de circuits imprimés à signal à grande vitesse nécessite des exigences particulières en matière d'impédance, qui doivent être discutées avec le fabricant de la carte avant la fabrication réelle afin de déterminer l'impédance et de superposer les informations. Pour la préparation de la fabrication sur certaines cartes PCB avec une petite taille et un traçage dense, les capacités de fabrication sur la largeur de trace minimale et le diamètre via doivent être discutées avec le fabricant de PCB pour garantir une fabrication fluide de ces PCB.

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