Un PCB-pronto per il CAD non è sempre pronto per l'assemblaggio-
La maggior parte dei problemi di layout non si annunciano ad alta voce. Si presentano come piccoli dettagli: un connettore troppo vicino a un componente alto, un test pad nascosto dopo l'assemblaggio, un'impronta copiata da una libreria senza controllare la parte reale o un segno fiduciario posizionato dove la macchina non può leggerlo in modo pulito.
In CAD, questi dettagli possono sembrare accettabili. Sulla linea, possono rallentare il posizionamento dell'SMT, bloccare l'ispezione, complicare la rilavorazione o imporre ulteriori chiarimenti prima dell'avvio della produzione.
Questo è il ruolo della progettazione PCB per l'assemblaggio. Esamina il layout del PCB dal punto di vista delle persone e delle apparecchiature che devono effettivamente costruire la scheda.
Un'utile revisione dell'assemblaggio PCB dovrebbe rispondere a domande pratiche:
- È possibile posizionare le parti SMT senza inutili problemi di accesso?
- I giunti di saldatura possono formarsi in modo affidabile con i pad e le impronte selezionati?
- È possibile inserire e saldare i componenti con foro passante- senza interferire con il layout?
- AOI, ispezione manuale, ICT, FCT o debugging possono raggiungere ciò che devono raggiungere?
- È possibile maneggiare, pannellizzare, testare e ripetere la scheda senza lasciare troppi giudizi alla linea di produzione?
Se la risposta non è chiara, il progetto potrebbe non essere pronto per il rilascio, anche se i file sembrano completi.
DFA e DFM sono correlati, ma non sono la stessa cosa
Design for Assembly, spesso abbreviato in DFA, è strettamente correlato a DFM, ma le due revisioni non sono la stessa cosa.
DFM chiede se il PCB nudo possa essere fabbricato in modo affidabile. Solitamente esamina la spaziatura del rame, la larghezza della traccia, l'anello anulare, i dati di foratura, la maschera di saldatura, l'accumulo, il bilancio del rame, l'utilizzo del pannello e altri aspetti relativi alla produzione di PCB.
PCB Design for Assembly chiede cosa succede dopo l'arrivo del PCB nudo e dei componenti. Le parti possono essere posizionate con precisione? I giunti di saldatura possono formarsi in modo affidabile? AOI riesce a vedere le aree che contano? Le sonde di prova possono raggiungere i punti richiesti? Un operatore può ispezionare o ritoccare la scheda senza contrastare il layout?
Una scheda può superare una revisione focalizzata sulla fabbricazione-e continuare a creare problemi di assemblaggio. Un pad può essere producibile, ma non ideale per l'affidabilità del giunto di saldatura. Un componente può adattarsi alla scheda, ma non lasciare accesso per ispezione o rilavorazione. Potrebbe esistere un punto di test, ma rimanere bloccato dopo l'installazione di connettori o protezioni.
Questo è il motivo per cui DFA dovrebbe essere trattato come un controllo del rilascio del layout prima della produzione, non come uno slogan generale di progettazione.
Quando il layout è vicino al rilascio della produzione, STHL può collegare questa recensioneAssemblaggio PCBin modo che i rischi di assemblaggio siano considerati prima che la scheda raggiunga la linea SMT.
A cosa dovrebbe prestare attenzione la revisione DFA a livello di layout-
Un buon progetto PCB per la revisione dell'assemblaggio dovrebbe rimanere vicino alla scheda. Non dovrebbe diventare un ampio riepilogo della produzione. I risultati più evidenti di solito derivano dalla verifica di come si comporterà il layout effettivo durante il posizionamento, la saldatura, l'ispezione, il test e la manipolazione.
Le principali aree di revisione includono:
- Progettazione dell'assieme PCB e intento del layout
- Elementi di revisione della progettazione PCB e di revisione del layout PCB
- Posizionamento dei componenti SMT
- Spaziatura dei componenti SMT
- progettazione PCB a foro passante-
- progettazione del modello di terra
- Progettazione dell'impronta del PCB
- Progettazione del pad PCB
- affidabilità del giunto di saldatura
- Progettazione del punto di prova PCB
- Marchi fiduciari del PCB
- accesso all'assemblaggio, all'ispezione e alla rilavorazione
Ogni area può sembrare piccola da sola. Insieme, decidono se il layout è facile da costruire o difficile da controllare.
Posizionamento dei componenti che gli operatori possono effettivamente creare
Il posizionamento dei componenti SMT non significa solo inserire più parti in meno spazio. Influisce anche sull'accesso al posizionamento, sulla visibilità dell'ispezione, sul comportamento di saldatura, sulla distribuzione del calore e sull'accesso alla rilavorazione.
Un layout denso può sembrare efficiente, ma può diventare fragile se la linea di produzione non ha spazio per posizionare, ispezionare o ritoccare la scheda.
Durante la revisione del layout del PCB, STHL può verificare se:
- I circuiti integrati-fine hanno sufficiente accesso circostante.
- I connettori sono posizionati con spazio utilizzabile.
- I componenti alti non bloccano l'ispezione o l'accesso ai test.
- Le parti sensibili alla polarità-hanno un chiaro supporto per l'orientamento.
- I componenti sensibili non sono posizionati in luoghi in cui è probabile la manipolazione o lo stress meccanico.
- Parti grandi e passivi piccoli sono disposti in modo da supportare un posizionamento stabile.
- Gli strumenti di rilavorazione possono raggiungere aree che potrebbero richiedere ulteriore attenzione.
Una constatazione di produzione comune è semplice: la parte si adatta alla scheda, ma l’area circostante non si adatta al processo di assemblaggio.
Questa è la differenza tra un layout compatto e un layout-facile da montare.
Spaziatura dei componenti SMT: i piccoli gap diventano veri rischi di produzione
La spaziatura dei componenti SMT non influisce solo sull'accesso-e-sul posto. Può influenzare i ponti di saldatura, la visibilità dell'AOI, la difficoltà di rilavorazione e se un operatore può ispezionare in sicurezza un'area problematica.
In una costruzione reale, la preoccupazione non è solo se due componenti violano una regola di progettazione. La preoccupazione è se la spaziatura funzioni ancora dopo che la scheda è stata sottoposta alla stampa della pasta saldante, al posizionamento, alla rifusione, all'AOI, all'ispezione manuale e all'eventuale riparazione.
Un layout merita una revisione più approfondita quando:
- Le parti-a passo stretto si trovano vicino a componenti alti.
- I connettori bloccano i giunti di saldatura vicini.
- I componenti sono posizionati troppo vicini ai bordi della scheda.
- I punti di test sono compressi in aree che le sonde non possono raggiungere.
- I componenti passivi sono raggruppati strettamente attorno ai circuiti integrati più grandi.
- Il design non lascia alcun percorso ragionevole per l'ispezione o il ritocco-.
Se due componenti sembrano accettabili in 2D ma bloccano l'ispezione nell'assemblaggio reale, il layout necessita comunque di attenzione.
Impronte, rilievi e modelli del terreno devono corrispondere alle parti reali
Molti problemi di assemblaggio iniziano con un'impronta che "sembra corretta" ma non corrisponde abbastanza bene al componente reale.
La progettazione dell'impronta del PCB, la progettazione delle piazzole del PCB e la progettazione del modello del terreno influiscono direttamente sulla saldabilità, sull'auto-allineamento, sul rischio di bridging, sul rischio di rimozione definitiva, sul comportamento esposto-delle piazzole, sulla resistenza del connettore e sull'affidabilità del giunto di saldatura.
Una revisione DFA dovrebbe verificare se l'impronta è adatta all'esatto numero di parte del produttore, non solo al nome di un pacchetto generico.
Le tipiche domande di revisione includono:
- L'impronta del PCB corrisponde alla scheda tecnica effettiva del componente?
- I cuscinetti sono adatti al metodo di assemblaggio selezionato?
- È probabile che la maschera di saldatura e le aperture per la pasta supportino una saldatura stabile?
- C'è abbastanza margine intorno ai componenti-fine, QFN, BGA o pad-esposti?
- I connettori sono progettati sia per la saldatura che per l'uso meccanico?
- La geometria della pastiglia potrebbe aumentare i ponti, saldature insufficienti o giunti deboli?
- I pad termici e le grandi aree di rame possono influenzare il bilanciamento della saldatura?
L'impronta di una libreria è un punto di partenza, non una prova che il layout è pronto per l'assemblaggio.
Ciò è importante soprattutto quando vengono utilizzate alternative approvate. Due parti possono condividere un tipo di pacchetto generale ma richiedono comunque un'attenzione diversa riguardo alle dimensioni del pad, alla distanza del corpo, all'altezza o al comportamento di saldatura.
L'affidabilità dei giunti di saldatura inizia prima della rifusione
L'affidabilità del giunto di saldatura viene spesso discussa come un argomento relativo alla qualità della produzione, ma le scelte di progettazione possono influenzarlo prima che la prima scheda venga assemblata.
Anche con la stampa, il posizionamento e il riflusso controllati della pasta saldante, un layout inadeguato può comunque rendere la saldatura stabile più difficile del necessario.
I fattori-correlati alla progettazione che possono influire sull'affidabilità del giunto di saldatura includono:
- Dimensioni e forma del cuscinetto
- Precisione dell'impronta
- Apertura della maschera di saldatura
- Incolla il disegno dell'apertura
- Spaziatura dei componenti
- Equilibrio termico attorno ai cuscinetti
- Sollecitazione del connettore
- Grandi aree in rame collegate a piccoli pad
- Rilavorazione dell'accesso dopo il montaggio
Ad esempio, un connettore utilizzato frequentemente dal prodotto finale potrebbe richiedere qualcosa di più della semplice correttezza elettrica. Il design, il posizionamento, il supporto meccanico e lo spazio circostante del cuscinetto dovrebbero supportare anche un uso fisico ripetuto.
Quando la qualità della saldatura dipende troppo dalla regolazione del lato linea-, il progetto potrebbe richiedere alla produzione di risolvere un problema di layout.
La progettazione PCB a foro passante è ancora importante negli assiemi misti
Molte schede industriali, di alimentazione, di controllo, di interfaccia e di comunicazione non sono solo SMT-. Possono includere connettori, terminali, relè, interruttori, trasformatori, basette o altri componenti a foro passante.
Nei termini di ricerca, gli acquirenti potrebbero descriverlo come design PCB a foro passante. Nella produzione, la vera domanda è se le parti con foro passante-possano essere inserite, saldate, ispezionate e supportate senza disturbare il resto dell'assemblaggio.
Una-revisione completa potrebbe esaminare:
- Dimensioni del foro e adattamento del cavo
- Dimensioni della pastiglia e idoneità dell'anello anulare
- Posizionamento di connettori e terminali
- Accesso per inserimento manuale
- Spazio per la saldatura ad onda o la saldatura selettiva
- Accesso per saldatura manuale dove richiesto
- Sequenza di assemblaggio mista SMT e foro passante-
- Sollecitazione meccanica attorno a componenti pesanti o utilizzati di frequente
- Accessibilità per ispezione visiva dopo la saldatura
Le parti con fori passanti-spesso sopportano carichi meccanici. Un connettore, una morsettiera o un componente di alimentazione può superare la revisione elettrica ma creare comunque problemi di assemblaggio o affidabilità se il layout non supporta il modo in cui verrà utilizzata la parte.
Una buona progettazione di un assieme PCB dovrebbe considerare i componenti con foro passante-come caratteristiche sia elettriche che meccaniche.
I punti di prova dovrebbero essere raggiungibili dopo l'assemblaggio
La progettazione del punto di test PCB è uno degli elementi più facili da posticipare e uno dei più dolorosi da risolvere in ritardo.
Un punto di prova non è utile solo perché esiste nel layout. Deve essere raggiungibile dopo l'installazione dei componenti. Deve avere senso anche per il metodo di prova previsto.
A seconda del progetto, l'accesso al test può supportare ICT, sonde volanti, programmazione, test funzionali, debugging o dispositivi di test specifici del cliente-.
Le domande utili per la revisione dei punti di test includono:
- Le reti importanti sono accessibili per il processo di test previsto?
- Le sonde possono raggiungere i punti di prova dopo l'assemblaggio?
- I punti di test sono bloccati da connettori, parti alte, schermature, cavi o hardware di montaggio?
- C'è abbastanza spazio per l'utilizzo delle apparecchiature?
- I punti di prova sono posizionati in modo coerente per i test di produzione?
- Il debug sarà pratico se la prima build fallisce?
- I punti relativi alla programmazione o all'avvio-sono accessibili quando necessario?
Un layout che non può essere testato in modo efficiente può comunque essere creato, ma non è adatto alla produzione-.
Quando l'accesso al test è importante, è necessario collegare la revisione DFATest e ispezionerequisiti prima del rilascio della produzione.
I marchi fiduciari devono funzionare per le macchine, non solo apparire nel CAD
I fiducial mark PCB aiutano le stampanti con pasta saldante, le macchine pick{0}}and{1}place e i sistemi AOI ad allineare la scheda o il pannello durante la produzione automatizzata. Nel file può esistere un fiducial nascosto, affollato, coperto o posizionato vicino a elementi visivi confusi, che tuttavia non riesce ad aiutare la macchina.
Nella progettazione PCB per l'assemblaggio, la revisione fiduciaria può includere:
- Se i fiducial globali sono disponibili per l'allineamento del consiglio.
- Indica se i fiducial locali sono necessari vicino a componenti-fine o BGA.
- Se i fiducial sono privi di maschera di saldatura, serigrafia e elementi di rame vicini.
- Se il consiglio o il pannello hanno abbastanza punti di riconoscimento.
- Se il posizionamento fiduciario supporta l'allineamento SMT e AOI ripetibile.
- Indica se i fiducial a livello di pannello- sono necessari per la produzione di array.
Un marchio fiduciario dovrebbe essere progettato per il riconoscimento, non per la decorazione.
Ciò è particolarmente importante per layout SMT densi, schede di piccole dimensioni, componenti-a passo fine, pacchetti BGA e build a pannelli.
Pannellatura, schede separabili e gestione delle schede
La progettazione PCB per l'assemblaggio dovrebbe considerare anche il modo in cui la scheda viene gestita lungo la linea.
Anche se il layout della scheda-singola sembra soddisfacente, la produzione potrebbe richiedere pannellatura, binari, linguette separabili, fori per utensili o spazio di movimentazione specifico. Se questi dettagli vengono ignorati, il processo di assemblaggio potrebbe diventare meno stabile.
I punti di revisione possono includere:
- Se la dimensione della scheda è adatta alla gestione della linea.
- Se sono necessarie le guide per pannelli.
- Se le linguette staccate o i morsi del mouse possono influenzare i componenti vicini.
- Se i fori degli utensili sono necessari per i dispositivi o il controllo del processo.
- Se i componenti del bordo sono troppo vicini alle aree di depanelizzazione.
- Se la scheda può essere supportata durante l'assemblaggio e il test.
- Se i connettori o le parti alte possono interferire con i supporti o gli impianti.
Una scheda facile da instradare elettricamente potrebbe comunque essere scomoda da spostare attraverso la produzione.
Questo è il motivo per cui la revisione dell'assemblaggio PCB dovrebbe includere la gestione e l'accesso al processo, non solo il layout elettrico.
Risultati DFA comuni prima della produzione
Il valore della revisione del DFA non sta nel produrre un lungo rapporto teorico. Il valore sta nel cogliere i problemi pratici prima che diventino ritardi nella produzione.
I risultati comuni possono includere:
- I file BOM, CPL e Gerber descrivono build leggermente diverse.
- L'impronta di un componente non corrisponde alla parte effettiva del produttore.
- La spaziatura dei componenti SMT è troppo ridotta per l'ispezione o la rilavorazione.
- Un connettore blocca l'accesso ai giunti di saldatura vicini.
- Un punto di prova è presente ma non raggiungibile dopo il montaggio.
- Un marchio fiduciario è troppo vicino ad altre caratteristiche visive.
- Un segno di polarità non è chiaro dopo l'installazione delle parti.
- I componenti con foro passante-sono posizionati in modo tale da complicare la saldatura.
- Un componente di grandi dimensioni crea stress meccanico ma manca di supporto al layout.
- Il design del pad può aumentare i ponti di saldatura o i giunti di saldatura deboli.
- Le linguette staccabili o i bordi della scheda potrebbero interferire con i componenti vicini.
- Il layout può essere assemblato una volta, ma potrebbe non essere ripetibile senza una gestione speciale.
Non tutti i risultati indicano che il PCB deve essere riprogettato. Alcuni problemi possono essere gestiti tramite note di processo, pianificazione delle attrezzature, istruzioni di assemblaggio o regolazioni approvate dal cliente-.
Il punto importante è prendere queste decisioni prima che inizi la produzione.
Quando un layout necessita della conferma del cliente
Una revisione DFA dovrebbe rispettare la proprietà del progetto. STHL può esaminare i rischi del layout e suggerire modifiche-compatibili con la produzione, ma le decisioni di progettazione critiche devono essere confermate dal cliente.
La conferma del cliente è particolarmente importante quando un suggerimento può influenzare:
- Prestazioni elettriche
- Circuiti-correlati alla sicurezza
- Comportamento RF o ad alta-velocità
- Progettazione termica
- Adattamento meccanico
- Componenti approvati
- Requisiti normativi o di conformità
- Applicazioni di controllo medico, automobilistico o industriale
- Forma, vestibilità e funzione del prodotto finale
Ad esempio, lo spostamento di un connettore può migliorare l'accesso all'assieme, ma può anche influire sull'allineamento del contenitore. La modifica di un'impronta può migliorare la saldatura, ma deve comunque corrispondere al componente approvato. L'aggiunta di punti di test può facilitare i test di produzione, ma lo spazio e l'integrità del segnale necessitano comunque della revisione da parte del cliente.
Questo è il limite: DFA può identificare il rischio di assemblaggio, ma non dovrebbe riscrivere silenziosamente la progettazione del prodotto del cliente.
Cosa inviare per una revisione DFA utile
Un pacchetto di file completo rende la revisione più utile e riduce i chiarimenti-e-indietro. Non tutti i progetti necessitano di tutti i file il primo giorno, ma i file mancanti o incoerenti di solito portano a chiarimenti evitabili prima del rilascio dell'assembly.
Per la revisione della progettazione PCB per l'assemblaggio, i clienti possono preparare:
- File Gerber
- Distinta base con i codici del produttore
- CPL / scegli-e-posiziona il file
- Disegni di assemblaggio
- File di layout PCB quando disponibile
- File schematico quando pertinente
- Schede tecniche dei componenti critici
- Requisiti di prova
- Vincoli meccanici o di custodia, se applicabili
- Note sui componenti-forniti o controllati dal cliente
Il punto più importante è la coerenza. Se la distinta base, il CPL, il Gerber e il disegno di assieme non corrispondono, la revisione dovrebbe interrompersi e chiarire la costruzione prima che il layout passi alla produzione.
Come STHL utilizza la progettazione PCB per l'assemblaggio
STHL utilizza PCB Design for Assembly come revisione tecnica di pre-produzione per progetti PCBA. Lo scopo non è quello di sostituire il team di progettazione del cliente. Lo scopo è quello di aiutare a identificare i problemi a livello di layout- che potrebbero influenzare l'assemblaggio, la saldatura, l'ispezione, i test o la ripetibilità.
Per i team OEM, ciò è particolarmente utile quando:
- Un nuovo progetto PCB sta passando alla costruzione del prototipo.
- Un layout esistente è in preparazione per la produzione ripetuta.
- Una scheda ha un posizionamento SMT denso o componenti-a passo preciso.
- Il design combina parti SMT e a foro passante-.
- Connettori, terminali o interfacce meccaniche influiscono sull'assemblaggio.
- Il prodotto necessita di test funzionali o di accesso alle apparecchiature.
- Una build precedente presentava problemi di saldatura, ispezione o test-di accesso.
La revisione aiuta a trasformare un file di progettazione in un layout più adatto alla produzione-prima che il progetto raggiunga la linea.
Conclusione
PCB Design for Assembly funziona meglio come revisione mirata del rilascio del layout prima della produzione PCBA.
L'obiettivo è individuare le decisioni di layout che potrebbero creare problemi reali di assemblaggio: spaziatura ridotta dei componenti SMT, impronte non corrispondenti, design debole dei pad, punti di test bloccati, fiducial illeggibili, accesso difficile ai fori-, scarsa visibilità dell'ispezione o problemi di gestione durante la produzione.
Alcuni risultati potrebbero richiedere solo note di processo o chiarimenti sull'assemblaggio. Altri potrebbero richiedere la conferma del cliente prima che il layout venga rilasciato. In ogni caso, la revisione aiuta a ridurre gli attriti evitabili tra i file di progettazione e la catena di montaggio.
Puoi farlo per la revisione della progettazione PCB per l'assemblaggio o per il supporto alla produzione PCBAinvia i dettagli del tuo progettoo contattare STHL ainfo@pcba-china.com.
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