Проверка на проектните правила

Проверка на проектните правила

Проверка на проекта според правилата, по-често наричана DRC в индустрията на ППП, е физически проектен процес за определяне дали физическото оформление отговаря на редица правила или препоръчани параметри, дефинирани от производителите на полупроводници. DRC включва също проверка LVS (оформление и схема), XOR проверка, ERC (проверка на електрически правила) и антенна проверка.

Проектирането и производството на PCB е изключително сложен процес, изискващ ефективно управление на хиляди компоненти и връзки на многослойни платки. Осигуряването на висок добив при производството е от съществено значение, а проверката на проектните правила (DRC) е ключов метод за неговото подобряване. DRC е критична стъпка за верификация в процеса на проектиране на PCB, при която се използват EDA инструменти за автоматична проверка дали разположението на PCB отговаря на предварително зададени проектни правила и производствени ограничения, за да се гарантира възможността за производство и надеждността на проекта.

Тези правила обикновено включват:

• Електрически правила: като минимална ширина на проводника, разстояние между проводници и спецификации за връзки между падове и проводници, за да се избегнат къси съединения или смущения в сигнала;

• Производствени правила: като минимален диаметър на отвора, ширина на преходно отверстие и размер на отваряне на лак за лепене (лак за лепене), съобразени с възможностите на фабриката за производство на PCB;

• Правила за процеса: като настройки за разстояние между компоненти и референтни точки за позициониране, за да отговарят на изискванията за точност на SMT монтажното оборудване. Основната функция на DRC е да засече потенциални проектирани грешки и нарушения, намалявайки необходимостта от преработка по-късно, намалявайки разходите и съкращавайки цикъла на разработване.

Основната стойност и значимост на Проверката на проектните правила (DRC) при производството на PCBA

Проверката на проекта (Design Rule Check) е критична стъпка за осигуряване на качество в целия процес на производство на платки (PCBA) – от проектирането до масовото производство. Чрез задаване на индустриални стандарти, ограничения на производствения процес и изисквания за надеждност, тя осъществява автоматизирана или ръчна проверка на проектните документи за платките. Нейното значение обхваща цялата верига от верификация на проекта, контрол на разходите, осигуряване на масово производство и подобряване на качеството. Това е ключов първоначален процес за Kingfield, осигуряващ конкурентоспособността на неговите PCBA продукти.

I. Избягване на проектни дефекти и намаляване на рисковете при масовото производство

DRC може точно да идентифицира скрити проблеми в дизайна, включително несъответстваща ширина/разстояние на проводници, аномални размери на преходни отвори (вии), несъответствие между контактни площи и корпуси на компоненти, слаби връзки с медта, както и конфликти в разположението на захранващи и заземяващи мрежи. Ако тези проблеми не бъдат открити по време на фазата на проектиране, те могат да доведат до фатални повреди като къси съединения/обриви на PCB, невъзможност за запояване на компоненти и смущения в сигнала по време на прототипиране или серийно производство. Това не само губи суровини, но и забавя доставката на проекта. Kingfield използва строг DRC процес, за да спре дефектите в дизайна още в зародиш, контролирайки рисковете от самото начало и осигурявайки съответствието на дизайна с изискванията за производствена реализуемост.

II. Съгласуване на производствените процеси за осигуряване на производствена ефективност

Различните производители на PCBA разполагат с различни производствени машини и процесни възможности. DRC може да персонализира правилата за проверка въз основа на ключовите процесни параметри на Kingfield, за да осигури висока степен на съвместимост между проектната документация и реалните производствени възможности. Например при дизайна на микровътрешни отвори на високоплътни PCB, DRC може да провери дали диаметърът на отвора отговаря на точността на пробойното оборудване, като по този начин се избегнат прекъсвания в производството и намаляване на добивността поради несъвместимост в процеса. DRC осъществява безпроблемна интеграция на „проектиране-производство“, значително подобрявайки производителността и скъсявайки циклите на доставка.

III. Контрол на загубите от разходи и оптимизиране на разпределението на ресурсите

Проектантски дефекти, водещи до преработване/препроизвеждане, са една от основните причини за надвишаване на разходите в проектите за монтаж на повърхностно монтирани електронни компоненти (PCBA). Например, ако възникне късо съединение върху печатна платка поради прекалено малки разстояния между проводниковите пътеки, платката трябва да бъде пресъздадена, компонентите – закупени наново, а вторичната обработка изисква допълнителни усилия, което директно увеличава материалните и трудовите разходи. Ако проблемите бъдат установени след началото на серийното производство, загубите ще нараснат експоненциално. Kingfield използва DRC, за да идентифицира проблемите предварително, минимизира процента на преработване и избягва загуба на материали поради нерационален дизайн, осигурявайки прецизен контрол на разходите и подобряване на рентабилността на проекта.

IV. Осигуряване на надеждността на продукта и подобряване на репутацията на марката

Надеждността на PCBA продуктите директно зависи от рационалността на тяхното проектиране. DRC може да провери проектното решение по множество измерения, включително електрически параметри, механична структура и топлинна стабилност:
Електрически параметри: Проверете рационалността на спада на напрежението в електрическата мрежа, съгласуването на импеданса на сигнала и проектирането на заземяването, за да се избегнат повреди в продукта, причинени от интерференция на сигнали или нестабилност на захранването;
Механична конструкция: Проверете дали разположението на компонентите отговаря на изискванията за охлаждане и дали свързващите елементи разполагат с достатъчно пространство за вкарване и изваждане, за да се избегне въздействието върху продължителността на живот на продукта поради натрупване на топлина или механична интерференция;
Адаптивност към околната среда: За специални сценарии като индустриални и автомобилни приложения, DRC може да провери дали проектът отговаря на стандарти за околната среда, като устойчивост към вибрации и високи температури. DRC осигурява стабилна работа на продуктите през целия им жизнен цикъл, намалява разходите за следпродажбено обслужване и укрепва репутацията на Kingfield и пазарната ѝ конкурентоспособност в индустрията на PCBA.

V. Съобразяване с отраслови стандарти и изпълнение на изискванията за съответствие

Продуктите PCBA за различни приложения трябва да отговарят на съответните отраслови стандарти. DRC може да вгради задължителните изисквания на тези стандарти, за да осигури съответствие с сертификационните изисквания. Например, при проектирането на PCBA за автомобилна електроника DRC може да провери разстоянието за изолация между високоволтови и нисковолтови вериги, за да се спазят стандарти за безопасност на автомобилната електроника; при медицински устройства PCBA може да провери дизайна на сигнала, за да се гарантира точността на диагностиката на устройството. Kingfield осигурява съответствие на продуктите с отрасловите стандарти чрез DRC и предоставя на клиентите съответстващи и надеждни персонализирани решения.

Проверката по проектни правила, като основен инструмент за верификация на PCBA проекти, извършва изчерпателни и детайлирани проверки на документацията за PCB дизайн чрез стандартизирана база от правила и интелигентна логика за проверка. Нейните функции обхващат ключови аспекти като електрически параметри, възможности за производство, механична конструкция и съответствие, и представлява основна технологична подкрепа за Kingfield при осигуряване на високо качество на PCBA проектирането и надеждност при серийно производство. По-долу са описани нейните осем основни функции:

I. Проверка по електрически правила: Гарантиране на стабилна функция на веригата

Електрическите параметри са сърцевина на PCBA продуктите. DRC прецизно проверява електрическата коректност на проекта на веригата, за да се избегнат проблеми като аномалии в сигнала и нестабилност на захранването още от самото начало:

• Проверка на разстояния: Проверява минималното разстояние за изолация между проводници, контактни площи, преходни отвори и медни следи, за да се избегнат къси съединения и повърхностно прескачане поради недостатъчно разстояние, особено подходящо за строгите изисквания на високоволтови вериги и високоплътни печатни платки;

• Проверка на мрежова свързаност: Открива мрежови проблеми като прекъснати вериги, къси съединения и лоши връзки, за да се гарантира, че свързаността на захранващи, сигнали и заземяващи мрежи отговаря на проектните спецификации, избягвайки функционални повреди поради прекъсвания в мрежата;

• Проверка на импедансно съгласуване: За високочестотни сигнали проверява дали ширината на предавателната линия, разстоянието между линиите и дебелината на диелектрика отговарят на зададените стойности на импеданса, за да се намали отражението на сигнала и взаимното влияние, осигурявайки цялостността на сигнала;

• Проверка на захранваща мрежа: Проверява дали ширината на захранващата шина отговаря на изискванията за токов товар (избягване на прегряване поради претоварване) и дали разпределението на захранването и заземяването е балансирано (намаляване на спада на напрежението), осигурявайки стабилно подаване на енергия;

• Проверка на заземяването: Проверете дали методът на заземяване (едноточково заземяване, многоточково заземяване) е рационален и дали броят на заземяващите преходи е достатъчен, за да се избегне интерференция от затворен контур в заземяването и да се подобри способността на веригата да противостои на смущения.

II. Проверка на съвместимостта с производствения процес: Осигуряване на производствена осъществимост

DRC персонализира правила въз основа на параметрите на производственото оборудване и технологичните възможности на Kingfield, за да се гарантира плавна съвместимост между проекта и реалния производствен процес:

• Проверка на ширината на проводника/разстоянието: Потвърждава се, че ширината на проводника отговаря на минималните технологични изисквания, като се избегне прекъсване при траверсването и недостатъчна носеща способност на тока поради твърде тънка линия;

• Проверка чрез параметри: Проверете дали диаметърът на препятствието, дебелината на стената и размерът на контактната площадка съответстват на процесите за пробиване и медно покритие, за да се избегне блокиране на препятствието и лоша връзка;

• Проверка на дизайна на контактните площадки: Потвърдете, че размерът и разстоянието между контактните площадки съответстват на корпуса на устройството, за да се избегнат прекалено големи/малки площадки, които причиняват студени спойки и мостове от спойка, и осигурете съвместимост с процесите за монтаж на повърхност (SMT) и рефлуксно леене;

• Проверка на паялната маска/шелаковото отпечатване: Проверете дали отворът на защитното лаково покритие покрива контактната площадка и дали шеловото печатане се припокрива, осигурявайки точното позициониране на устройството по време на производството;

• Проверка на обработката на медта: Проверете метода за свързване между медта и контактните площадки, преходни отвори, островчета от мед и адаптиране към изискванията на процеса за гравиране и защитно лаково покритие на ППП.

III. Проверка на механичната структура и топлинния дизайн: Подобряване на надеждността на продукта

DRC оптимизира дизайна от гледна точка на физическата структура и топлинната стабилност, осигурявайки механична якост и способност за отвеждане на топлина на PCBA през целия ѝ жизнен цикъл:

• Проверка на разположението на компонентите: Проверява дали разстоянието между компонентите отговаря на изискванията за охлаждане и дали няма механични препятствия, като се осигурява достатъчно пространство за монтаж и охлаждане;

• Проверка на разстоянието до ръба на платката: Потвърждава минималното разстояние от компоненти, преходни отвори и медни следи до ръба на PCB, за да се избегне повреда на веригата и недостатъчна механична якост поради отрязване на ръба;

• Проверка на охлаждането: За високомощни компоненти се проверява дали дизайна на охлаждащите падове и охлаждащите преходни отвори е рационален, за да се осигури бързо отвеждане на топлина и да се избегне натрупване на топлина, което води до стареене на компонентите;

• Проверка на механичните отвори: Проверява дали размерът и позицията на винтовите отвори и отворите за центриране съвпадат с корпуса и монтажната конструкция, за да се избегне неуспех при сглобяването поради отклонения в отворите.

IV. Проверка за съвместимост между устройството и опаковката: Намаляване на рисковете при сглобяване

Проверката за съвместимост при проектирането потвърждава съответствието между опаковките на устройствата и проектните документи, за да се избегнат проблеми при сглобяването, причинени от грешки в опаковката:

• Проверка за съвпадение на опаковката: Потвърждава, че опаковката на устройството съвпада с действително избраното устройство, за да се избегне "несъответствие между опаковка и устройство", което би попречило на запояването;

• Проверка на компоненти с полярност: Проверява дали полярността на опаковката на поляризирани компоненти като диоди, кондензатори и интегрални схеми съвпада с проектната логика, за да се избегне обратно запояване, което може да повреди устройството;

• Проверка на резервирани места за компоненти: Проучва неспецифицирани пакети и дублирани компоненти, като осигурява напълно съвпадение между информацията за компонентите в спецификацията (BOM) и информацията в проектните документи.

V. Специална инспекция за висока плътност и специални процеси: Адаптиране към сложни проекти

За PCB със специални процеси като HDI, комбинирани твърдо-еластични PCB и скрити/слепи преходи, DRC предлага персонализирани функции за специализирана инспекция:

• Инспекция на HDI процеса: Проверява дали диаметърът на преходите, точността на позициониране и структурата на натрупване отговарят на изискванията за HDI процес, за да се предотвратят повреди при свързването на преходи;

• Проверка на скрити/слепи преходи: Проверява проводимостта на скритите/слепи преходи и тяхната връзка с външните слоеве на веригата, за да се осигури стабилна междуслоева предаване на сигнали;

• Инспекция на комбинирани твърдо-еластични PCB: Проверява дали преходният дизайн между еластичните и твърдите зони и радиусът на огъване отговарят на изискванията за процеса на еластични PCB, за да се предотврати прекъсване на веригата по време на огъване.

VI. Проверка за съответствие и отраслови стандарти: Изпълнение на изискванията за конкретни сценарии

DRC включва задължителни стандарти от различни отрасли, за да се гарантира, че продуктите PCBA отговарят на изискванията за съответствие в съответните приложни сценарии: Проверки за електромагнитна съвместимост (EMC): Проверка дали разположението на филтрови кондензатори, цялостността на заземяващата равнина и дизайна на екраниране на сигналите отговарят на стандарти за EMC, за намаляване на електромагнитното излъчване и смущения; Проверка по отраслови стандарти:

• Автомобилна електроника: Съответства на стандарта IATF 16949, като се проверява разстоянието за изолация между високоволтови и нисковолтови вериги и дизайна за устойчивост на вибрации;

• Медицинско оборудване: Съответства на стандарта ISO 13485, като се проверява цялостността на сигнала и изолационният дизайн, за да се гарантира точна диагностика на оборудването;

• Промишлен контрол: Проверява се дизайна за устойчивост към смущения и адаптивност при широк диапазон на температури, за да се отговаря на изискванията за стабилност в промишлени среди;

• Проверки за съответствие с изискванията за безопасност: За печатни платки, захранвани от мрежата, проверете дали разстоянията за изтичане и зазорините отговарят на стандарти за безопасност като IEC 60950, за да се избегне риска от електрически удар.

VII. Функция за предложения за оптимизация на проекта: Подобряване на ефективността на проектирането

Съвременните DRC инструменти не само „откриват проблеми“, но и предлагат интелигентни предложения за оптимизация, които помагат на инженерите бързо да итерират проектите:

• Маркиране на автоматично открити проблеми: Точно посочване на местоположенията на нарушенията чрез визуален интерфейс, с поддръжка за преминаване с едно кликване към съответната област в проектния файл;

• Препоръки за решения за оптимизация: Предоставяне на конкретни решения за установените нарушения, например „недостатъчна ширина на проводник, препоръчва се настройване до 0,15 mm“ или „разстоянието между контактните площи е твърде малко, препоръчва се увеличаване до 0,3 mm“;

• Функция за групов ремонт: Поддържа групов автоматичен ремонт на повтарящи се прости нарушения, значително подобрявайки ефективността при модифициране на проекта.