Designregeltjek

Designregeltjek

Designregeltjek, mere almindeligt kaldet DRC i PCB-industrien, er en fysisk designproces for at afgøre, om den fysiske layout opfylder en række regler eller anbefalede parametre defineret af halvlederproducenterne. DRC omfatter også LVS (layout og skemategning) inspektion, XOR-inspektion, ERC (elektrisk regeltjek) samt antenneinspektion.

PCB-design og produktion er en meget kompleks proces, der kræver effektiv håndtering af tusindvis af komponenter og forbindelser på flerlagede plader. Sikring af produktionens udbytte er afgørende, og Designregelkontrol er en nøglemetode til at forbedre dette. DRC er et vigtigt verifikationstrin i PCB-designprocessen, som ved hjælp af EDA-værktøjer automatisk kontrollerer, om PCB-layoutet overholder foruddefinerede designregler og produktionsbegrænsninger, og dermed sikrer, at designet kan produceres og er pålideligt.

Disse regler omfatter typisk:

• Elektriske regler: såsom minimum strømningsbredde, afstand mellem strømninger og krav til forbindelser mellem pads og strømninger for at undgå kortslutninger eller signalstøj;

• Produktionsregler: som minimum huldiameter, via-bredde og lodmaske (lodmaske) åbningsstørrelse, der matcher printpladefabrikkens bearbejdningskapacitet;

• Procesregler: som komponentafstand og indstilling af positioneringsreferencer, for at opfylde nøjagtighedskravene for SMT-monteringsudstyr. DRC's kernefunktion er at registrere potentielle designfejl og overtrædelser, reducere omarbejdning i senere produktion, sænke omkostninger og forkorte udviklingscyklussen.

Kerneværdien og vigtigheden af Design Rule Check (DRC) i PCBA-produktion

Design Rule Check er et afgørende kvalitetskontroltrin i hele PCBA-processen fra design til masseproduktion. Ved at indstille branchestandarder, produktionsprocesbegrænsninger og pålidelighedskrav verificerer det automatisk eller manuelt PCB-design dokumenter. Dets betydning rækker sig over hele kæden af designverifikation, omkostningskontrol, sikring af masseproduktion og kvalitetsforbedring. Det er en kerneproces for Kingfield til at sikre konkurrencedygtigheden af dets PCBA-produkter.

I. Undgå designfejl og reducér risici ved masseproduktion

DRC kan nøjagtigt identificere skjulte problemer i designet, herunder ikke-konforme sporbredder/afstande, unormale via-dimensioner, uoverensstemmelse mellem loddepads og enhedspakker, dårlige kobberforbindelser samt konflikter i layout for strøm- og jordnet. Hvis disse problemer ikke opdages i designfasen, kan det føre til alvorlige fejl som kortslutninger/åbne kredsløb på PCB, manglende evne til at lodde komponenter samt signalstøj under prototypering eller masseproduktion. Dette spilder ikke blot råmaterialer, men forsinkelse også projektets levering. Kingfield anvender en streng DRC-proces for at opdage designfejl i et tidligt stadie, kontrollere risici ved kilden og sikre, at designet opfylder kravene til producérbarhed.

II. Valg af passende produktionsprocesser for at sikre produktionseffektivitet

Forskellige PCBA-producenter har forskellige produktionsudstyr og procesmæssige kapaciteter. DRC kan tilpasse inspektionsregler baseret på Kingfields kerneprocesparametre for at sikre en høj grad af overensstemmelse mellem konstruktionsdokumenter og de faktiske produktionsmuligheder. For eksempel kan DRC for mikro-gennemgående huller i højdensitets PCB'er verificere, om huldiameteren opfylder kravene til boreudstyrets præcision, og derved undgå produktionsafbrydelser og udbytteforringelse pga. procesinkompatibilitet. DRC sikrer en problemfri integration af "design-produktion", hvilket markant forbedrer produktiviteten og forkorter leveringstiderne.

III. Kontroller omkostningstab og optimer ressourceallokering

Konstruktionsfejl, der fører til ombearbejdning/genproduktion, er en af de primære årsager til omkostningsoverskridelser i PCBA-projekter. For eksempel, hvis der opstår kortslutning på en printet kredsløbsplade grundet for tæt sporing, skal kredsløbspladen genskabes, komponenter genkøbes og sekundær bearbejdning udføres, hvilket direkte øger materiale- og arbejdskomponenter. Hvis problemer opdages efter massproduktion, forstørres tabene eksponentielt. Kingfield bruger DRC til at identificere problemer i god tid, minimere omarbejdning og undgå affald af materialer pga. uegnede designs, hvorved præcis omkostningskontrol opnås og projektets rentabilitet forbedres.

IV. Sørg for produktpålidelighed og forbedr brandreputation

Produkters pålidelighed inden for PCBA afhænger direkte af rationaliteten i deres design. DRC kan verificere designschemat fra flere dimensioner, herunder elektrisk ydeevne, mekanisk struktur og termisk stabilitet:
Elektrisk ydeevne: Kontroller rationaliteten af spændingsfald i strømforsyningsnetværket, signalimpedansafstemning og jordforbindelsesdesign for at undgå produktfejl forårsaget af signalstøj eller ustabil strømforsyning;
Mekanisk konstruktion: Kontroller om komponenternes placering opfylder kravene til varmeafledning og om stik har tilstrækkelig plads til at blive sat på og taget af, for at undgå indvirkning på produktets levetid på grund af varmeophobning eller mekanisk interferens;
Tilpasning til miljøforhold: For særlige anvendelser såsom industrielle og automobilapplikationer kan DRC verificere, om designet opfylder miljøstandarder såsom rystnings- og varmetolerance. DRC sikrer stabil drift af produkter gennem hele deres livscyklus, reducerer omkostninger til eftersalgsservice og styrker Kingfields brandreputation og markedsposition inden for PCBA-industrien.

V. Tilpas til branchestandarder og opfyld overensstemmelseskrav

PCBA-produkter til forskellige anvendelser skal overholde relevante branchestandarder. DRC kan integrere de obligatoriske krav i disse standarder for at sikre, at produkterne opfylder certificeringskravene. For eksempel kan DRC i designet af PCBA til bil-elektronik verificere isolationsafstanden mellem højspændings- og lavspændingskredsløb for at opfylde bil-elektroniske sikkerhedsstandarder; i PCBA til medicinske udstyr kan det kontrollere signaltopologien for at sikre præcisionen i enhedens diagnostik. Kingfield sikrer, at produkter overholder branchestandarder gennem DRC og leverer derved overensstemmende og pålidelige skræddersyede løsninger til kunder.

Designregelkontrol, som et kerneværktøj til verifikation af PCBA-design, udfører omfattende og detaljerede kontroller af PCB-designdokumenter gennem en standardiseret regelsamling og intelligent verifikationslogik. Dens funktioner dækker nøgledimensioner såsom elektrisk ydeevne, producibilitet, mekanisk struktur og overholdelse, og det udgør en kerntechnologisk support for Kingfield for at sikre kvaliteten af PCBA-design og pålidelighed i masseproduktion. Nedenfor beskrives dets otte kernefunktioner:

I. Elektrisk regelverifikation: Sikrer stabil kredsløbsfunktion

Elektrisk ydeevne er kernen i PCBA-produkter. DRC verificerer præcist den elektriske rationalitet i kredsløbsdesignet for at undgå problemer som signalafvigelser og ustabil strømforsyning fra kilden:

• Kontrol af afstandsregler: Verificerer den minimale isolationsspasering mellem ledere, pads, gennemgange og kobberbaner for at undgå kortslutninger og krybestrøm forårsaget af utilstrækkelig spoling, især velegnet til de strenge krav til højspændingskredsløb og højdensitets PCB'er;

• Verificering af netværkstilknytning: Påviser netværksproblemer såsom åbne kredsløb, kortslutninger og løse forbindelser for at sikre, at tilslutningen af strøm-, signal- og jordnetværk opfylder designspecifikationerne, og undgår funktionsfejl forårsaget af netværksafbrydelser;

• Verificering af impedanstilpasning: For højhastighedssignaler kontrolleres, om transmissionsledningens bredde, linjeafstand og dielektrisk tykkelse opfylder de forudindstillede impedansværdier for at reducere signalrefleksion og krydsforstyrrelser og sikre signalkvalitet;

• Verificering af strømnetværk: Verificerer, om strømledningens bredde opfylder kravene til strømbæreevne (undgår overophedning pga. overbelastning) og om strøm- og jorddistribueringen er afbalanceret (reducerer spændingsfald), så der sikres en stabil strømforsyning;

• Undersøgelse af jordforbindelsesdesign: Tjek, om jordmetoden (enkelt-punkt jordforbindelse, flerpunkts jordforbindelse) er hensigtsmæssig, og om antallet af jordforbundne viaer er tilstrækkeligt for at undgå jordløbsstøj og forbedre kredsløbets immunitet over for forstyrrelser.

II. Tjek af kompatibilitet med produktionsprocessen: Sørg for produktionens gennemførlighed

DRC tilpasser regler ud fra Kingfields produktionsudstyrparametre og proceskapaciteter for at sikre problemfri kompatibilitet mellem designet og den faktiske produktionsproces:

• Tjek af linjebredde/afstand: Bekræft, at lederbredden opfylder minimumsbehovene for bearbejdning, og undgå etsningsbrud og utilstrækkelig strømbæreevne pga. for tynde ledninger;

• Via-parameterkontrol: Kontroller at vianes diameter, vægtykkelse og pad-størrelse er i overensstemmelse med bore- og kobberplateringsprocesser, for at undgå blokering af via og dårlig forbindelse;

• Pad-designkontrol: Bekræft at pad-størrelse og afstand er i overensstemmelse med komponentens pakke, undgå for store eller for små pads, som kan forårsage kolde lodninger og lodbroer, og sikr kompatibilitet med SMT-montering og reflow-lodningsprocesser;

• Loddemaské/silkeskærmekontrol: Tjek om lakmaskens åbning dækker lodningspadsen og om silkeskærmen overlapper, for at sikre nøjagtig komponentplacering under produktionen;

• Kobberprocesserkontrol: Tjek tilslutningsmetoden mellem kobber og pads samt viaforbindelser, kobberøer, og tilpas til kravene vedrørende PCB-ætsning og laktagsproces.

III. Inspektion af mekanisk struktur og termisk design: Forbedring af produktets pålidelighed

DRC optimerer designet ud fra fysisk struktur og termisk stabilitet, så mekanisk styrke og varmeafledningsevne for PCBA sikres gennem hele dens levetid:

• Verifikation af komponentplacering: Tjekker om afstanden mellem komponenter opfylder kravene til varmeafledning og om der forekommer mekanisk indgreb, samt sikrer tilstrækkelig plads til samling og køling;

• Tjek af afstand til kant: Bekræfter den mindste afstand fra komponenter, gennemgående huller (vias) og kobberbaner til kanten af PCB'et for at undgå beskadigelse af kredsløbet og utilstrækkelig mekanisk styrke forårsaget af beskæring af kanten;

• Verifikation af kølingsdesign: For komponenter med høj effekt kontrolleres, om designet af køleflader og kølehuller (vias) er hensigtsmæssigt, så hurtig varmeledning sikres og opbygning af varme undgås, hvilket kan føre til aldring af komponenter;

• Verifikation af mekaniske huller: Tjekker, om størrelsen og placeringen af skruehuller og positioneringshuller stemmer overens med kabinettet og monteringskonstruktionen, så samlefejl undgås på grund af afvigelser i huller.

IV. Tjek af enheds- og pakkekompatibilitet: Formindske samlerisici

Tjek af designkompatibilitet verificerer konsistensen mellem enhedspakker og designdokumenter for at undgå samleproblemer forårsaget af pakkedefejer:

• Tjek af pakkeoverensstemmelse: Bekræfter, at enhedspakken svarer til den faktisk valgte enhed, og undgår "pakke-enheds-mismatch", der forhindrer lodning;

• Verifikation af polaritetskomponenter: Tjekker, om pakkepolariteten for polariserede komponenter såsom dioder, kondensatorer og integrerede kredsløb stemmer overens med designlogikken, og undgår omvendt lodning, som kan brænde enheden ud;

• Tjek af komponentpladsholdere: Undersøger uspecificerede pakker og duplikerede komponenter og sikrer, at komponentoplysningerne i BOM (Bill of Materials) fuldstændigt svarer til komponentoplysningerne i konstruktionsdokumenterne.

V. Særlig inspektion for højdensitet og specielle processer: Tilpasning til komplekse design

For PCB'er med specielle processer såsom HDI, stive-fleksible PCB'er og indlagte/blinde forbindelser tilbyder DRC skræddersyede specialinspektionsfunktioner:

• HDI-procesinspektion: Verificerer, om forbindelsesdiameteren, positionsnøjagtighed og lagstrukturen opfylder HDI-processens krav, for at forhindre fejl i forbindelsesforbindelser;

• Verificering af indlagte/blinde forbindelser: Tjekker ledningsevnen i indlagte/blinde forbindelser og deres forbindelse til ydre lagkredsløb for at sikre stabil signalkommunikation mellem lagene;

• Inspektion af stive-fleksible PCB'er: Verificerer, om overgangsdesignet mellem fleksible og stive områder samt bøjeradiussen opfylder kravene til fleksible PCB-processer, for at forhindre kredsløbsbrud under bøjning.

VI. Overholdelse og branchestandardinspektion: Opfyldelse af scenariospecifikke krav

DRC inkluderer obligatoriske standarder fra forskellige industrier for at sikre, at PCBA-produkter opfylder overholdelseskravene i deres anvendelsesscenarier: Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) tjek: Kontrollerer om layoutet af filterkondensatorer, jordplanintegritet og signalmærkeskyggeløsning overholder EMC-standarder for at reducere elektromagnetisk stråling og interferens; Verifikation af branchespecifikke standarder:

• Autobranche elektronik: Overholder IATF 16949 standarder, kontrollerer isolationsafstanden mellem højspændings- og lavspændingskredsløb samt vibrationsbestandig design;

• Medicinsk udstyr: Overholder ISO 13485 standarder, verificerer signaltæthed og isolationdesign for at sikre præcis udstyrsdiagnostik;

• Industriel styring: Kontrollerer antistøjdæmpende og bredtemperatur-tilpasningsdesign for at opfylde stabilitetskravene i industrielle miljøer;

• Sikkerthedskompatibilitetstjek: For netdrevne PCB'er skal det verificeres, om krybedistance og afstande overholder sikkerhedsstandarder som IEC 60950 for at undgå risikoen for elektrisk stød.

VII. Funktion til designoptimeringsforslag: Forbedr effektiviteten i designprocessen

Avancerede DRC-værktøjer gør ikke kun opmærksom på "problemer", men yder også intelligente optimeringsforslag, der hjælper ingeniører med hurtigt at foretage designiterationer:

• Automatisk markering af problemplacering: Præcist markerer overtrædelsessteder via et visuelt interface, understøtter ét-klik-spring til det tilsvarende område i designfilen;

• Anbefalinger af optimeringsløsninger: Giver konkrete løsninger på overtrædelser, f.eks. "utilstrækkelig ledningsbredde, foreslås justeret til 0,15 mm" eller "for lille afstand mellem pads, foreslås øget til 0,3 mm";

• Funktion til batchreparation: Understøtter automatisk batchreparation af gentagne enkle overtrædelser, hvilket markant forbedrer effektiviteten i designændringer.