Kontrola návrhových pravidel

Návrh a výroba desek plošných spojů je vysoce komplexní proces vyžadující efektivní správu tisíců součástek a spojů na vícevrstvých deskách. Zajištění výtěžnosti výroby je rozhodující a kontrola návrhových pravidel je klíčovou metodou pro její zlepšení. DRC je důležitým krokem ověření v procesu návrhu desek plošných spojů, při kterém nástroje EDA automaticky kontrolují, zda rozložení desky plošných spojů odpovídá předem stanoveným návrhovým pravidlům a výrobním omezením, čímž zajišťují vyrábětelnost a spolehlivost návrhu.

Tato pravidla obvykle zahrnují:

• Elektrická pravidla: například minimální šířku spojů, vzdálenost mezi spoji a specifikace připojení plošek a spojů, aby se předešlo zkratům nebo rušení signálů;

• Výrobní pravidla: například minimální průměr otvoru, šířka vedení a velikost otevření pájivé masky (solder mask) pro soulad s výrobními možnostmi továrny na desky plošných spojů;

• Technologická pravidla: například rozestupy součástek a nastavení referenčních bodů pro splnění přesnostních požadavků SMT montážních zařízení. Hlavní funkcí DRC je detekce potenciálních návrhových chyb a nesouladů, čímž se snižuje nutnost předělávek v pozdější výrobě, snižují náklady a zkracuje vývojový cyklus.

Hlavní hodnota a význam kontroly návrhových pravidel (DRC) ve výrobě PCBA

Kontrola návrhových pravidel je kritickým krokem kontroly kvality v celém procesu výroby desek s plošnými spoji od návrhu až po sériovou výrobu. Nastavením průmyslových norem, výrobních omezení a požadavků na spolehlivost automatizuje nebo ručně ověřuje dokumenty návrhu desky s plošnými spoji. Její význam zasahuje do celého řetězce ověřování návrhu, kontroly nákladů, zajištění sériové výroby a zlepšování kvality. Je to klíčový předvýrobní proces, který umožňuje společnosti Kingfield zajistit konkurenceschopnost svých produktů PCBA.

I. Vyhněte se chybám v návrhu a snižte rizika sériové výroby

DRC může přesně identifikovat skryté problémy v návrhu, včetně nesouladu šířky/rozteče spojů, abnormálních rozměrů přechodových kontaktů, nesouladu mezi ploškami a pouzdry součástek, špatných spojů mědi a konfliktů v uspořádání napájecích a uzemněných sítí. Pokud tyto problémy nebudou během návrhové fáze odhaleny, mohou vést k fatálním poruchám, jako jsou zkraty/rozpojení na desce plošných spojů, nemožnost osadit součástky nebo rušení signálů během prototypování nebo sériové výroby. To nejen plýtvá surovinami, ale také způsobuje zpoždění dodávky projektu. Společnost Kingfield využívá důkladný proces DRC k včasnému odhalení návrhových vad, což umožňuje kontrolovat rizika již ve zdroji a zajišťuje, že návrh splňuje požadavky výrobní proveditelnosti.

II. Přizpůsobení výrobních procesů pro zajištění výrobní efektivity

Různí výrobci PCBA mají odlišné výrobní zařízení a procesní kapacity. DRC může přizpůsobit pravidla kontroly na základě klíčových procesních parametrů společnosti Kingfield, čímž zajistí vysokou míru souladu mezi návrhovou dokumentací a skutečnými výrobními možnostmi. Například u mikro-vývrtkových návrhů na vysoce hustých deskách plošných spojů může DRC ověřit, zda průměr otvoru odpovídá přesnosti vrtacího zařízení, a tak zabránit výrobním přerušením a snížení výtěžnosti kvůli nekompatibilitě procesů. DRC tak umožňuje bezproblémovou integraci „návrhu a výroby“, výrazně zvyšuje výrobní efektivitu a zkracuje dodací lhůty.

III. Omezení finančních ztrát a optimalizace alokace zdrojů

Konstrukční chyby vedoucí k předělávkám / převýrobě jsou jednou z hlavních příčin překročení nákladů v projektech PCBA. Například pokud dojde ke zkratu na desce plošných spojů kvůli nadměrně malé vzdálenosti stop, musí se deska znovu vyrobit, součástky znovu zakoupit a provede se sekundární zpracování, což přímo zvyšuje náklady na materiál a práci. Pokud jsou problémy objeveny až po spuštění sériové výroby, ztráty se exponenciálně zvětší. Společnost Kingfield používá DRC k předběžné identifikaci problémů, čímž minimalizuje míru předělávek a předejde plýtvání materiálem kvůli nevhodnému návrhu, což umožňuje přesnou kontrolu nákladů a zvyšuje rentabilitu projektu.

IV. Zajistěte spolehlivost produktu a posilte renomé značky

Spolehlivost produktů PCBA přímo závisí na rozumnosti jejich návrhu. DRC může ověřit návrhové řešení z více hledisek, včetně elektrických vlastností, mechanické konstrukce a tepelné stability:
Elektrický výkon: Ověřte správnost poklesu napětí v síti, impedance signálu a návrhu uzemnění, aby nedošlo k poruchám produktu způsobeným rušením signálu nebo nestabilitou napájení;
Mechanická konstrukce: Zkontrolujte, zda uspořádání součástek splňuje požadavky na odvod tepla a zda konektory mají dostatek prostoru pro zapojení a odpojení, aby nedošlo ke zkrácení životnosti produktu kvůli hromadění tepla nebo mechanickému zásahu;
Přizpůsobení prostředí: Pro speciální aplikace, jako jsou průmyslové a automobilové použití, může DRC ověřit, zda návrh splňuje environmentální normy, jako je odolnost proti vibracím a vysokým teplotám. DRC zajišťuje stabilní provoz produktů po celou dobu jejich životnosti, snižuje náklady na servisní údržbu po prodeji a posiluje renomé značky Kingfield a její konkurenceschopnost na trhu v odvětví PCBA.

V. Přizpůsobení průmyslovým normám a splnění požadavků na shodu

Výrobky PCBA pro různé aplikace musí splňovat příslušné průmyslové normy. DRC může vkládat povinné požadavky těchto norem, aby zajistilo certifikaci shody výrobků. Například u návrhu elektroniky pro automobily může DRC ověřit izolační vzdálenost mezi obvody vysokého a nízkého napětí, aby byly splněny bezpečnostní standardy pro automobilovou elektroniku; u lékařských přístrojů PCBA může kontrolovat návrh integrity signálu, aby byla zajištěna přesnost diagnostiky zařízení. Společnost Kingfield zajišťuje soulad výrobků s průmyslovými normami prostřednictvím DRC a poskytuje zákazníkům vyhovující a spolehlivá individuální řešení.

Kontrola návrhových pravidel, jako klíčový nástroj pro ověřování návrhu plošných spojů, provádí komplexní a podrobné kontroly dokumentů návrhu desek plošných spojů prostřednictvím standardizované sady pravidel a inteligentní logiky ověřování. Její funkce pokrývají klíčové oblasti, jako jsou elektrické vlastnosti, výrobní proveditelnost, mechanická konstrukce a soulad s předpisy, a představují tak základní technologickou podporu pro společnost Kingfield, která zajišťuje kvalitu návrhu plošných spojů a spolehlivost sériové výroby. Níže jsou uvedeny její osm základních funkcí:

I. Ověření elektrických pravidel: Zajištění stabilní funkce obvodu

Elektrické vlastnosti jsou jádrem produktů plošných spojů. DRC přesně ověřuje elektrickou správnost návrhu obvodu, aby odstranil problémy, jako jsou poruchy signálu nebo nestabilita napájení, již ve zdroji:

• Kontrola pravidel vzdáleností: Ověřuje minimální izolační vzdálenosti mezi vodiči, ploškami, přechodovými dírami a měděnými spoji, aby se předešlo zkratům a povrchovému svodovému proudu způsobenému nedostatečnými vzdálenostmi, zejména vhodné pro přísné požadavky vysokonapěťových obvodů a hustě osazených desek plošných spojů;

• Ověření síťové konektivity: Detekuje problémy v síti, jako jsou přerušené obvody, zkraty a uvolněné spoje, aby zajistila, že konektivita napájecích, signálových a uzemňovacích sítí splňuje návrhové specifikace, a zabránila tak funkčním poruchám způsobeným přerušením sítě;

• Ověření impedance: U vysokorychlostních signálů kontroluje, zda šířka přenosové cesty, vzdálenost mezi cestami a tloušťka dielektrika odpovídají přednastaveným hodnotám impedance, čímž se snižuje odraz signálu a nežádoucí indukce, a zajišťuje se tak integrita signálu;

• Ověření napájecí sítě: Ověřuje, zda šířka napájecího vodiče splňuje požadavky na proudovou zatížitelnost (zabraňuje přehřátí při přetížení) a zda je rozvod napájení a uzemnění vyvážený (snížení úbytku napětí), čímž se zajistí stabilní dodávka napájení;

• Kontrola návrhu uzemnění: Zkontrolujte, zda je způsob uzemnění (jednobodové, vícebodové) vhodný a zda je počet propojovacích kontaktů dostatečný, aby se předešlo rušivým smyčkám v uzemnění a zlepšila se odolnost obvodu proti rušení.

II. Kontrola kompatibility s výrobním procesem: Zajištění výrobní proveditelnosti

DRC přizpůsobuje pravidla na základě parametrů výrobního zařízení a výrobních možností společnosti Kingfield, aby byla zajištěna bezproblémová kompatibilita mezi návrhem a skutečným výrobním procesem:

• Kontrola šířky vodiče/vzdálenosti: Ověřte, zda šířka vodiče splňuje minimální požadavky na zpracování, aby se předešlo porušení leptáním a nedostatečné proudové zatížitelnosti kvůli příliš malé šířce vodiče;

• Ověření parametrů: Zkontrolujte, zda průměr vrtání, tloušťka stěny a velikost plôšky odpovídají procesům vrtání a měděného pokovení, aby se předešlo ucpání vrtaných kontaktů a špatným spojům;

• Ověření návrhu plôšek: Ověřte, zda velikost a rozteč plôšek odpovídají pouzdru součástky, aby se předešlo příliš velkým/nebo malým plôškám, které mohou způsobit studené pájení nebo můstky ve cínové vrstvě, a zajistěte kompatibilitu s procesy SMT montáže a tepelného louhování;

• Kontrola laku proti pájení/ochranného tištění: Zkontrolujte, zda otevření laku proti pájení pokrývá plôšku (aby nedošlo k blokování laku, které brání pájení) a zda se ochranné tištění nepřekrývá (což by ovlivnilo identifikaci součástek), a zajistěte přesné umístění součástek během výroby;

• Ověření úpravy mědi: Zkontrolujte způsob připojení mědi k plôškám a vrtaným kontaktům, izolované měděné plochy (aby se předešlo nevytavenému materiálu po leptání) a přizpůsobte se požadavkům procesu leptání desek plošných spojů a aplikace laku proti pájení.

III. Kontrola mechanické konstrukce a tepelného návrhu: Zvyšování spolehlivosti výrobku

DRC optimalizuje návrh z hlediska fyzické struktury a tepelné stability, čímž zajišťuje mechanickou pevnost a schopnost odvádění tepla desky plošných spojů (PCBA) po celou dobu její životnosti:

• Ověření rozmístění součástek: Zjišťuje, zda vzdálenost součástek splňuje požadavky na chlazení a zda nedochází k mechanickému zásahu, a zajišťuje dostatečný prostor pro montáž a odvod tepla;

• Kontrola vzdálenosti od okraje desky: Ověřuje minimální vzdálenost součástek, přechodových děr a měděných spojů od okraje desky plošných spojů, čímž se předchází poškození obvodu a nedostatečné mechanické pevnosti způsobené ořezáváním okraje desky;

• Ověření návrhu chlazení: U výkonových součástek zkontroluje, zda je návrh chladicích plošek a chladicích přechodových děr vhodný, čímž se zajistí rychlý odvod tepla a zabrání se hromadění tepla, které může vést ke stárnutí součástek;

• Ověření mechanických otvorů: Zkontroluje, zda velikost a poloha šroubovacích otvorů a vodících otvorů odpovídají skříňce a montážní konstrukci, čímž se předejde selhání montáže kvůli odchylkám otvorů.

IV. Kontrola kompatibility zařízení a pouzdra: Minimalizace rizik spojených s montáží

Kontrola shody návrhu ověřuje soulad mezi pouzdry součástek a návrhovou dokumentací, aby se předešlo problémům při montáži způsobeným chybami pouzder:

• Kontrola shody pouzder: Potvrzuje, že pouzdro součástky odpovídá skutečně vybrané součástce, čímž se předejde situaci "nesoulad pouzdra a součástky", která brání pájení;

• Ověření polarity součástek: Zkontroluje, zda polarita pouzder polarizovaných součástek, jako jsou diody, kondenzátory a integrované obvody, odpovídá návrhové logice, čímž se zabrání opačnému zapájení, které by mohlo součástku poškodit;

• Kontrola montážních míst pro součástky: Vyšetřuje nespecifikované balíčky a duplikované komponenty, zajišťuje, že informace o komponentech v seznamu materiálů (BOM) přesně odpovídají informacím o komponentech v návrhových dokumentech.

V. Zvláštní kontrola pro vysokohustotní a speciální procesy: Přizpůsobení složitým návrhům

U desek plošných spojů se speciálními procesy, jako jsou HDI, kombinované tuhé-pružné desky a zapuštěné/slepé přechodové díry, nabízí DRC přizpůsobené speciální kontrolní funkce:

• Kontrola procesu HDI: Ověřuje, zda průměr přechodových děr, přesnost jejich polohy a vrstvená struktura splňují požadavky procesu HDI, aby se předešlo poruchám elektrických spojů přes přechodové díry;

• Ověření zapuštěných/slepých přechodových děr: Zkontroluje vodivost zapuštěných/slepých přechodových děr a jejich připojení k obvodům vnějších vrstev, aby se zajistila stabilní přenos signálu mezi vrstvami;

• Kontrola tuho-pružných desek (Rigid-Flex PCB): Ověřuje, zda přechodový návrh mezi pružnými a tuhými oblastmi a ohybový poloměr splňují požadavky procesu pružných desek, aby se předešlo přerušení obvodu při ohýbání.

VI. Kontrola dodržování předpisů a odvětvových norem: Splnění požadavků specifických pro daný scénář

DRC zahrnuje povinné normy z různých odvětví, aby bylo zajištěno, že výrobky PCBA splňují požadavky na shodu ve svých aplikačních scénářích: Kontroly elektromagnetické kompatibility (EMC): Ověření, zda uspořádání filtračních kondenzátorů, celistvost uzemnění a návrh stínění signálů odpovídají normám EMC, aby se snížilo elektromagnetické vyzařování a rušení; Ověření odvětvových norem:

• Automobilová elektronika: Splňuje normy IATF 16949, kontroluje izolační vzdálenost mezi vysokonapěťovými a nízkonapěťovými obvody a návrh odolnosti proti vibracím;

• Lékařské přístroje: Splňuje normy ISO 13485, ověřuje integritu signálů a izolační návrh, aby byla zajištěna přesnost diagnostiky přístrojů;

• Průmyslová automatizace: Kontroluje návrh odolnosti proti rušení a přizpůsobení širokému teplotnímu rozsahu, aby splňoval požadavky na stabilitu v průmyslovém prostředí;

• Kontroly souladu s bezpečnostními předpisy: U desek plošných spojů napájených ze sítě ověřte, zda vzdálenosti povrchového přeskočení a vzdušné mezery splňují bezpečnostní normy, jako je IEC 60950, aby se předešlo riziku úrazu elektrickým proudem.

VII. Funkce návrhu optimalizačních návrhů: Zlepšení efektivity návrhu

Pokročilé nástroje DRC nejen „nacházejí problémy“, ale také poskytují inteligentní optimalizační návrhy, které pomáhají inženýrům rychle provádět iterace návrhů:

• Automatické označení polohy problému: Přesně označte místa porušení pomocí vizuálního rozhraní s podporou přechodu jedním kliknutím do odpovídající oblasti v návrhovém souboru;

• Doporučení řešení optimalizace: Poskytněte konkrétní řešení pro porušení, například „nedostatečná šířka dráhy, doporučujeme upravit na 0,15 mm“ nebo „příliš malá mezera mezi ploškami, doporučujeme zvětšit na 0,3 mm“;

• Funkce hromadné opravy: Podporuje hromadnou automatickou opravu opakujících se jednoduchých porušení, čímž výrazně zvyšuje efektivitu úprav návrhu.

Funkce konfigurace vlastních pravidel: Přizpůsobení osobním potřebám

DRC podporuje přizpůsobení knihoven pravidel na základě procesních charakteristik Kingfield a specifických požadavků zákazníků, aby bylo dosaženo personalizované verifikace:

• Přizpůsobené procesní parametry: Lze zadat klíčové procesní parametry společnosti Kingfield, aby se zajistilo, že pravidla kontroly dokonale odpovídají výrobním kapacitám;

• Začlenění požadavků zákazníků: Pro konkrétní požadavky zákazníků lze přidat exkluzivní pravidla, aby se zajistilo, že návrh splňuje očekávání zákazníka;

• Nastavení priority pravidel: Podporováno nastavení priority pravidel, aby se zajistilo, že kritické otázky mají přednost, a tím se zlepší cílenost ověřování.