Comprovació de Regles de Disseny

El disseny i la fabricació de PCB són un procés altament complex que requereix una gestió eficaç de milers de components i connexions en taules de múltiples capes. Assegurar el rendiment de producció és crucial, i la Comprovació de Regles de Disseny és un mètode clau per millorar-lo. El DRC és un pas de verificació essencial en el procés de disseny de PCB, que utilitza eines EDA per comprovar automàticament si el traçat de la PCB compleix les regles de disseny preestablertes i les limitacions de fabricació, assegurant així que el disseny sigui fabricable i fiable.

Aquestes regles solen incloure:

• Regles elèctriques: com l'amplada mínima de traça, l'espaiat entre traçes i les especificacions de connexió entre pads i traçes, per evitar curtcircuits o interferències de senyal;

• Regles de fabricació: com ara el diàmetre mínim del forat, l'amplada de la via i la mida de l'obertura de la màscara de soldar (màscara de soldar) per adaptar-se a les capacitats de procés de la fàbrica de PCB;

• Regles de procés: com ara l'espaiat entre components i la configuració dels punts de referència de posicionament per satisfer els requisits de precisió dels equips d'assemblatge SMT. La funció principal del DRC és detectar errors i violacions potencials en el disseny, reduint així la necessitat de repte en producció posterior, minvant costos i escurçant el cicle de desenvolupament.

El valor fonamental i la importància de la comprovació de regles de disseny (DRC) en la fabricació de PCBA

La comprovació de regles de disseny és un pas crític de control de qualitat en tot el procés de PCBA, des del disseny fins a la producció massiva. Mitjançant l'establiment d'estàndards industrials, restriccions de procés de fabricació i requisits de fiabilitat, es verifica automàticament o manualment la documentació del disseny del PCB. La seva importància abasta tota la cadena de verificació de disseny, control de costos, assegurament de la producció massiva i millora de la qualitat. És un procés previ essencial per a Kingfield per garantir la competitivitat dels seus productes PCBA.

I. Evitar defectes de disseny i reduir els riscos de producció massiva

El DRC pot identificar amb precisió problemes ocults en el disseny, incloent amplàries/espaiats de pistes no conformes, dimensions anòmales de vies, desajust entre pads i paquets del dispositiu, connexions de coure defectuoses i conflictes en la disposició de les xarxes d'alimentació i massa. Si aquests problemes no es detecten durant la fase de disseny, poden provocar fallades fatals com circuits curts/oberts en PCB, incapacitat per soldar components i interferències de senyal durant la prototipatge o la producció massiva. Això no només malmet els materials primers, sinó que també retarda l'entrega del projecte. Kingfield utilitza un procés rigorós de DRC per interceptar defectes de disseny precoçment, controlant els riscos des de l'origen i assegurant que el disseny compleixi els requisits de viabilitat de fabricació.

II. Ajust dels processos de fabricació per garantir l'eficiència productiva

Els diferents fabricants de PCBA tenen equips de producció i capacitats de procés variades. El DRC pot personalitzar regles d'inspecció segons els paràmetres clau del procés de Kingfield per garantir un alt grau de coincidència entre els documents de disseny i les capacitats reals de producció. Per exemple, en dissenys de microforats per a PCB d’alta densitat, el DRC pot verificar si el diàmetre del forat compleix la precisió de l’equip de perforació, evitant interrupcions en la producció i reduccions de rendiment degudes a incompatibilitats de procés. El DRC aconsegueix una integració perfecta entre "disseny i fabricació", millorant significativament l'eficiència productiva i escurçant els cicles de lliurament.

III. Controlar les pèrdues econòmiques i optimitzar la distribució de recursos

Els defectes de disseny que porten a treballs de reformació/refabricació són una de les raons principals de desbordament de costos en projectes de PCBA. Per exemple, si es produeix un curtcircuit en una PCB a causa d’un espaiat de pistes excessivament reduït, cal tornar a fabricar la placa, tornar a comprar components i realitzar un segon procés, cosa que augmenta directament els costos de materials i mà d’obra. Si els problemes es detecten després de la producció en massa, les pèrdues es veuran amplificades exponencialment. Kingfield utilitza DRC per identificar problemes amb antelació, minimitzant les taxes de reformació i evitant el malbaratament de materials degut a un disseny irracional, aconseguint un control precís dels costos i millorant la rendibilitat del projecte.

IV. Assegurar la fiabilitat del producte i millorar la reputació de la marca

La fiabilitat dels productes PCBA depèn directament de la racionalitat del seu disseny. El DRC pot verificar l’esquema de disseny des de múltiples dimensions, incloent el rendiment elèctric, l’estructura mecànica i l’estabilitat tèrmica:
Prestacions elèctriques: Verificar la racionalitat de la caiguda de tensió de la xarxa elèctrica, la coincidència d'impedància del senyal i el disseny de massa per evitar avaries del producte causades per interferències de senyal o inestabilitat elèctrica;
Estructura mecànica: Comprovar si la disposició dels components compleix els requisits de dissipació tèrmica i si els connectors disposen d'espai suficient per a la inserció i extracció, per evitar afectar la vida útil del producte degut a l'acumulació de calor o interferències mecàniques;
Adaptabilitat ambiental: Per a escenaris especials com aplicacions industrials i automotrius, el DRC pot verificar si el disseny compleix amb normes ambientals com la resistència a vibracions i a altes temperatures. El DRC assegura el funcionament estable dels productes durant tot el seu cicle de vida, redueix els costos de manteniment postvenda i reforça la reputació de marca i la competitivitat de Kingfield en el sector PCBA.

V. Adaptar-se a les normes del sector i complir els requisits de conformitat

Els productes PCBA per a diferents aplicacions han de complir amb les normes sectorials corresponents. DRC pot integrar els requisits obligatoris d’aquestes normes per garantir la certificació de conformitat del producte. Per exemple, en el disseny de PCBA per a electrònica automotriu, DRC pot verificar la distància d’aïllament entre circuits d’alta i baixa tensió per complir amb les normes de seguretat electrònica automotriu; en les PCBA per a dispositius mèdics, pot comprovar el disseny de la integritat del senyal per assegurar l’exactitud dels diagnòstics del dispositiu. Kingfield assegura la conformitat dels productes amb les normes sectorials mitjançant DRC, oferint als clients solucions personalitzades conformes i fiables.

La comprovació de regles de disseny, com a eina essencial per a la verificació del disseny de PCBA, realitza comprovacions completes i detallades dels documents de disseny de PCB mitjançant una base de regles estandarditzada i una lògica de verificació intel·ligent. Les seves funcions cobreixen dimensions clau com el rendiment elèctric, la viabilitat de fabricació, l'estructura mecànica i el compliment normatiu, i constitueix un suport tecnològic fonamental per garantir la qualitat del disseny de PCBA i la fiabilitat en producció massiva per part de Kingfield. A continuació es detallen les seves vuit funcions principals:

I. Verificació de regles elèctriques: assegurant el funcionament estable del circuit

El rendiment elèctric és l'element fonamental dels productes PCBA. La DRC verifica amb precisió la racionalitat elèctrica del disseny del circuit per evitar problemes com anomalies de senyal o inestabilitat d'alimentació des de l'origen:

• Comprovació de les regles d'espaiat: Verifica l'espaiat mínim d'aïllament entre conductors, pads, vies i pistes de coure per evitar curtcircuits i lliscaments causats per un espaiat insuficient, especialment adequat per a les exigències estrictes dels circuits d'alta tensió i les PCB d'alta densitat;

• Verificació de connectivitat de xarxa: Detecta problemes de xarxa com circuits oberts, curtcircuits i connexions soltes per assegurar que la connectivitat de les xarxes d'alimentació, senyal i massa compleixi les especificacions de disseny, evitant així fallades funcionals degudes a interrupcions de xarxa;

• Verificació de coincidència d'impedància: Per a senyals d'alta velocitat, comprova si l'amplada de la línia de transmissió, l'espaiat entre línies i el gruix del dielèctric compleixen els valors d'impedància preestablerts per reduir la reflexió del senyal i la interferència entre senyals, assegurant la integritat del senyal;

• Verificació de la xarxa d'alimentació: Verifica si l'amplada del rail de potència compleix amb els requisits de capacitat de conducció de corrent (evitant el sobrecalentament per sobrecàrrega) i si la distribució de potència i massa és equilibrada (reduint la caiguda de tensió), assegurant un subministrament d'energia estable;

• Inspecció del disseny de massa: Comprova si el mètode de connectar a terra (massa única, múltiples punts de connexió a terra) és raonable i si el nombre de vies de massa és suficient per evitar interferències de bucle de terra i millorar la capacitat del circuit per resistir interferències.

II. Comprovació de compatibilitat amb el procés de fabricació: Assegurar la viabilitat de producció

La DRC personalitza les regles segons els paràmetres d'equipament de producció i les capacitats del procés de Kingfield per garantir una compatibilitat perfecta entre el disseny i el procés de fabricació real:

• Comprovació d'amplada/distància entre pistes: Verificar que l'amplada del conductor compleixi els requisits mínims de processat, evitant ruptures per gravat i la insuficiència de capacitat de conducció de corrent deguda a una amplada de línia excessivament estreta;

• Verificació dels paràmetres del via: Comproveu que el diàmetre del via, el gruix de la paret i la mida de la pastilla coincideixin amb els processos de perforació i metal·lització, evitant el bloqueig del via i les connexions defectuoses;

• Verificació del disseny de les pastilles: Confirmeu que la mida i l'espaiat de les pastilles siguin compatibles amb l'embalatge del dispositiu, evitant pastilles massa grans o petites que puguin provocar unions soldades fredes o ponts de soldadura, i assegurant la compatibilitat amb els processos de muntatge SMT i soldadura per reflux;

• Comprovació de la màscara de soldadura/serigrafia: Comproveu si l'obertura de la màscara de soldadura cobreix la pastilla (evitant obstruccions que impedeixin la soldadura) i si la serigrafia es solapa (afectant la identificació del dispositiu), assegurant una col·locació precisa del dispositiu durant la producció;

• Verificació del tractament del coure: Comproveu el mètode de connexió entre el coure i les pastilles i vias, les illes de coure (per evitar residus d'atacat) i l'adaptació als requisits del procés d'atacat del PCB i de la màscara de soldadura.

III. Inspecció de l'Estructura Mecànica i del Disseny Tèrmic: Millorent la Fiabilitat del Producte

DRC optimitza el disseny des de la perspectiva de l'estructura física i l'estabilitat tèrmica, assegurant la resistència mecànica i la capacitat de dissipació de calor de la PCBA durant tot el seu cicle de vida:

• Verificació de la disposició dels components: Comprova si l'espaiat entre components compleix els requisits de dissipació de calor i si hi ha interferències mecàniques, reservant espai suficient per al muntatge i la dissipació de calor;

• Comprovació de la distància al vores de la placa: Verifica la distància mínima des de components, forats i pistes de coure fins al vores del PCB, evitant danys en el circuit i una resistència mecànica insuficient causats per tallar el vores de la placa;

• Verificació del disseny de dissipació de calor: Per a components d'alta potència, comprova si el disseny de pastilles de dissipació de calor i forats termals és raonable, assegurant una ràpida conducció tèrmica i evitant l'acumulació de calor que condueix a l'envelliment dels components;

• Verificació de forats mecànics: Comprova si la mida i la posició dels forats dels cargols i dels forats de posicionament coincideixen amb l'estructura del contenidor i de muntatge, evitant així errors de muntatge deguts a desviacions en els forats.

IV. Comprovació de compatibilitat de dispositius i paquets: Reducció dels riscos d'assemblatge

La comprovació de compatibilitat de disseny verifica la coherència entre els paquets del dispositiu i els documents de disseny per evitar problemes d'assemblatge causats per errors en els paquets:

• Comprovació de coincidència de paquets: Confirma que el paquet del dispositiu coincideixi amb el dispositiu seleccionat realment, evitant el "desajust de paquet-dispositiu" que podria impedir la soldadura;

• Verificació de components de polaritat: Comprova si la polaritat del paquet dels components polaritzats, com ara díodes, condensadors i circuits integrats, coincideix amb la lògica de disseny, evitant així la soldadura inversa que podria cremar el dispositiu;

• Comprovació d'espais reservats per components: Investiga paquets no especificats i components duplicats, assegurant que la informació dels components a la BOM (Llista de Materials) coincideixi completament amb la informació dels components als documents de disseny.

V. Inspecció especial per a processos d'alta densitat i especials: Adaptació a dissenys complexos

Per a PCBs amb processos especials com HDI, PCBs rígid-flexibles i vies enterrades/ocultes, DRC ofereix funcions d'inspecció especialitzades personalitzades:

• Inspecció del procés HDI: Verifica si el diàmetre de les vies, la precisió de la posició i l'estructura de superposició compleixen els requisits del procés HDI per evitar fallades en la interconnexió de vies;

• Verificació de vies enterrades/ocultes: Comprova la conductivitat de les vies enterrades/ocultes i la seva connexió amb els circuits de capes exteriors per garantir una transmissió estable del senyal entre capes;

• Inspecció de PCB rígid-flexible: Verifica si el disseny de transició entre àrees flexibles i rígides i el radi de corbatura compleixen els requisits dels processos de PCB flexible per evitar ruptures del circuit durant la flexió.

VI. Inspecció de compliment i normes industrials: compleix els requisits específics segons l'escenari

El DRC incorpora normes obligatòries de diversos sectors per garantir que els productes PCBA compleixin els requisits de compliment dels seus escenaris d'aplicació: Verificacions de compatibilitat electromagnètica (EMC): comproven si la disposició dels condensadors de filtrat, la integritat del pla de terra i el disseny de protecció del senyal compleixen amb les normes EMC per reduir la radiació i interferència electromagnètiques; Verificació segons normes específiques del sector:

• Electrònica automotriu: Compliment amb les normes IATF 16949, comprovant la distància d'aïllament entre circuits d'alta i baixa tensió i el disseny de resistència a les vibracions;

• Equipaments mèdics: Compliment amb les normes ISO 13485, verificant la integritat del senyal i el disseny d'aïllament per assegurar diagnostics precisos dels equips;

• Control industrial: Comprovació del disseny d'antiinterferències i adaptabilitat a temperatures extremes per satisfer els requisits d'estabilitat en entorns industrials;

• Verificacions de compliment de seguretat: Per a PCBAs alimentats per corrent elèctric, verifiqueu si les distàncies de crepament i separacions compleixen amb les normes de seguretat com la IEC 60950 per evitar el risc de xoc elèctric.

VII. Funció de suggeriment d'optimització del disseny: Millorar l'eficiència del disseny

Les eines DRC avançades no només "detecten problemes", sinó que també ofereixen suggeriments d'optimització intel·ligents per ajudar els enginyers a iterar ràpidament en els dissenys:

• Marcatge automàtic de localització de problemes: Marqueu amb precisió les ubicacions de les infraccions mitjançant una interfície visual, amb suport per anar directament a l'àrea corresponent al fitxer de disseny amb un sol clic;

• Recomanacions de solucions d'optimització: Proporcioneu solucions específiques per a les infraccions, com ara "amplada de línia insuficient, es recomana ajustar a 0,15 mm" o "espaiat entre pastilles massa petit, es recomana augmentar a 0,3 mm";

• Funció de reparació massiva: Permet la reparació automàtica massiva d'infraccions simples recurrents, millorant significativament l'eficiència de modificació del disseny.

Funció de configuració de regles personalitzades: Adaptació a necessitats personalitzades

El DRC admet la personalització de biblioteques de regles segons les característiques del procés de Kingfield i requisits específics del client per assolir una verificació personalitzada:

• Paràmetres de procés personalitzats: Es poden introduir els paràmetres clau del procés de Kingfield per garantir que les regles d'inspecció coincideixin perfectament amb les capacitats de producció;

• Integració de requisits del client: Es poden afegir regles exclusives per a requisits específics del client per assegurar que el disseny compleixi les expectatives del client;

• Configuració de prioritat de regles: Es permet la configuració de la prioritat de regles per garantir que els problemes crítics es prioritzin i millorar l'eficàcia de la verificació.