Comprobación das regras de deseño

O deseño e fabricación de PCBs é un proceso moi complexo que require a xestión efectiva de miles de compoñentes e conexións en placas multicapa. Garantir o rendemento de produción é crucial, e a comprobación das regras de deseño é un método clave para melloralo. O DRC é un paso de verificación esencial no proceso de deseño de PCBs, que utiliza ferramentas EDA para comprobar automaticamente se o trazado do PCB cumpre as regras de deseño preestablecidas e as restricións de fabricación, asegurando que o deseño sexa fabricable e fiábel.

Estas regras inclúen tipicamente:

• Regras eléctricas: como o ancho mínimo de traza, separación entre trazas e especificacións de conexión de pads e trazas para evitar curtocircuítos ou interferencias de sinal;

• Regras de fabricación: como diámetro mínimo do burato, anchura da vía e tamaño da apertura da máscara de soldadura (máscara de soldadura) para adaptarse ás capacidades de procesamento da fábrica de PCBs;

• Regras de proceso: como o espazado entre compoñentes e a configuración dos puntos de referencia de posicionamento para cumprir cos requisitos de precisión dos equipos de montaxe SMT. A función central do DRC é detectar erros e infraccións potenciais no deseño, reducindo así o retraballo na produción posterior, baixando os custos e acurtando o ciclo de desenvolvemento.

O valor central e a importancia do Design Rule Check (DRC) na fabricación de PCBA

A comprobación das regras de deseño é un paso crítico de control de calidade en todo o proceso de PCBA, desde o deseño ata a produción en masa. Ao establecer normas do sector, restricións dos procesos de fabricación e requisitos de fiabilidade, verifica de forma automática ou manual os documentos de deseño do PCB. A súa importancia abrangui toda a cadea de verificación de deseño, control de custos, garantía de produción en masa e mellora da calidade. É un proceso previo esencial para Kingfield asegurar a competitividade dos seus produtos PCBA.

I. Evitar fallos de deseño e reducir os riscos de produción en masa

O DRC pode identificar con precisión problemas ocultos no deseño, incluídas trazas de ancho/espazado non conformes, dimensións anómalas de vías, falta de coincidencia entre pads e paquetes de dispositivos, conexións de cobre deficientes e conflitos no trazado das redes de alimentación e terra. Se estes problemas non se detectan durante a fase de deseño, poden provocar fallos fatais como curto-circuitos/circuito aberto no PCB, imposibilidade de soldar compoñentes e interferencias de sinal durante a prototipaxe ou a produción en masa. Isto non só supón un desperdicio de materias primas senón que tamén atrasa a entrega do proxecto. Kingfield emprega un proceso rigoroso de DRC para interceptar defectos de deseño dende o inicio, controlando os riscos na fonte e asegurando que o deseño satisfai os requisitos de viabilidade de fabricación.

II. Adecuación dos procesos de fabricación para asegurar a eficiencia produtiva

Os distintos fabricantes de PCBA teñen diferentes equipos de produción e capacidades de proceso. O DRC pode personalizar regras de inspección baseadas nos parámetros de proceso clave de Kingfield para garantir un alto grao de coincidencia entre os documentos de deseño e as capacidades reais de produción. Por exemplo, para deseños de microvías en PCBs de alta densidade, o DRC pode verificar se o diámetro do furado cumpre coa precisión do equipo de perforación, evitando interrupcións na produción e reducións no rendemento debido a incompatibilidade de proceso. O DRC logra unha integración perfecta entre "deseño e fabricación", mellorando significativamente a eficiencia produtiva e acurtando os prazos de entrega.

III. Controlar as perdas de custo e optimizar a asignación de recursos

Os fallos de deseño que levan a rexeitar ou refacer son unha das razóns principais dos exceso de custo en proxectos de PCBA. Por exemplo, se ocorre un cortocircuíto nun PCB debido ao espazamento excesivamente reducido entre trazas, é necesario refacer a placa de circuito, volver mercar compoñentes e realizar procesamento secundario, o que aumenta directamente os custos de materiais e man de obra. Se os problemas se descobren despois da produción en masa, as perdas amplificaranse exponencialmente. Kingfield utiliza DRC para identificar problemas con antelación, minimizando as taxas de retraballo e evitando o desperdicio de materiais debido a deseños pouco razoables, logrando así un control preciso de custos e mellorando a rentabilidade do proxecto.

IV. Garantir a confiabilidade do produto e mellorar a reputación da marca

A confiabilidade dos produtos PCBA depende directamente da racionalidade do seu deseño. O DRC pode verificar o esquema de deseño desde múltiples dimensións, incluíndo o desempeño eléctrico, a estrutura mecánica e a estabilidade térmica:
Rendemento eléctrico: Verificar a racionalidade da caída de tensión na rede de alimentación, o axuste de impedancia do sinal e o deseño de conexión a terra para evitar disfuncións do produto causadas por interferencias de sinal ou inestabilidade de alimentación;
Estrutura mecánica: Comprobar se a colocación dos compoñentes satisfai os requisitos de disipación de calor e se os conectores teñen espazo suficiente para inserción e extracción, para evitar afectar a vida útil do produto por acumulación de calor ou interferencia mecánica;
Adaptabilidade ambiental: Para escenarios especiais como aplicacións industriais e automotrices, o DRC pode verificar se o deseño cumpre cos estándares ambientais como resistencia a vibracións e alta temperatura. O DRC garante o funcionamento estable dos produtos durante todo o seu ciclo de vida, reduce os custos de mantemento posventa e reforza a reputación da marca Kingfield e a súa competitividade no mercado da industria PCBA.

V. Adaptarse aos estándares do sector e cumprir os requisitos de conformidade

Os produtos PCBA para diferentes aplicacións deben cumprir cos estándares do sector correspondentes. DRC pode integrar os requisitos obrigatorios destes estándares para garantir a certificación de conformidade do produto. Por exemplo, no deseño de PCBA para electrónica automotriz, DRC pode verificar a distancia de illamento entre circuitos de alta e baixa tensión para cumprir cos estándares de seguridade electrónica automotriz; nos dispositivos médicos PCBA, pode comprobar o deseño da integridade do sinal para asegurar a precisión dos diagnósticos do dispositivo. Kingfield garante a conformidade do produto cos estándares do sector a través de DRC, proporcionando aos clientes solucións personalizadas conformes e fiábeis.

A comprobación das regras de deseño, como ferramenta central para a verificación do deseño de PCBA, realiza comprobacións exhaustivas e detalladas dos documentos de deseño de PCB mediante unha base de regras estandarizada e lóxica de verificación intelixente. As súas funcións abranguen dimensións clave como o desempeño eléctrico, viabilidade de fabricación, estrutura mecánica e conformidade, sendo un soporte tecnolóxico fundamental para Kingfield garantir a calidade do deseño de PCBA e a fiabilidade na produción en masa. A continuación descríbense as súas oito funcións principais:

I. Verificación das regras eléctricas: Garantindo a funcionalidade estable do circuíto

O desempeño eléctrico é o núcleo dos produtos PCBA. DRC verifica con precisión a racionalidade eléctrica do deseño do circuíto para evitar problemas como anomalías de sinal e inestabilidade de potencia desde a orixe:

• Comprobación da regra de espazado: Verifica o espazamento mínimo de illamento entre conductores, pads, vías e trazas de cobre para evitar curtocircuítos e rastrexo causado por espazamento insuficiente, especialmente adecuado para os requisitos estritos dos circuítos de alta tensión e PCBs de alta densidade;

• Verificación da conectividade da rede: Detecta problemas na rede como circuitos abertos, curtocircuítos e conexións soltas para asegurar que a conectividade das redes de potencia, sinal e terra cumpra as especificacións de deseño, evitando fallos funcionais debido a interrupcións na rede;

• Verificación da compatibilidade de impedancia: Para sinais de alta velocidade, comproba se o ancho da liña de transmisión, o espazamento entre liñas e o grosor do dieléctrico cumpren os valores de impedancia preestablecidos para reducir a reflexión do sinal e a interferencia cruzada, asegurando a integridade do sinal;

• Verificación da rede de potencia: Verifica se o ancho da raíl de potencia cumpre os requisitos de capacidade de conducción de corrente (evitando o sobrecalentamento por sobrecarga) e se a distribución de potencia e masa é equilibrada (reducindo a caída de tensión), asegurando un suministro de enerxía estable;

• Inspecção do deseño de conexión á terra: Comprobe se o método de conexión á terra (conexión a terra de punto único, conexión a terra de múltiples puntos) é razoable e se o número de vías de conexión á terra é suficiente para evitar interferencias por bucle de terra e mellorar a capacidade do circuíto para resistir interferencias.

II. Comprobación de compatibilidade co proceso de fabricación: Asegurar a viabilidade de produción

DRC personaliza as regras en función dos parámetros do equipo de produción e das capacidades de proceso de Kingfield para asegurar a compatibilidade perfecta entre o deseño e o proceso de fabricación real:

• Comprobación de ancho/espazado de liñas: Verificar que o ancho do conductor cumpra os requisitos mínimos de procesado, evitando roturas por gravado e capacidade insuficiente de conducción de corrente debido a un ancho de liña excesivamente fino;

• Verificación vía parámetro: Comprobe que o diámetro do furo, o grosor da parede e o tamaño do pad coincidan cos procesos de taladrado e cobreamento, evitando o bloqueo do furo e malas conexións;

• Verificación do deseño do pad: Confirme que o tamaño e o espazamento do pad sexan consistentes co paquete do dispositivo, evitando pads grandes ou pequenos de máis que provoquen soldaduras frías ou pontes de estaño, e asegurando compatibilidade cos procesos de montaxe SMT e soldadura por reflu xo;

• Comprobación da máscara de soldadura/serigrafía: Comprobe se a abertura da máscara de soldadura cubre o pad (evitando obstrucións que impidan a soldadura) e se a serigrafía se superpoñe (afectando á identificación do dispositivo), asegurando un posicionamento preciso do dispositivo durante a produción;

• Verificación do tratamento do cobre: Comprobe o método de conexión entre o cobre e os pads e furos, illas de cobre (para evitar residuos de gravado), e adaptar aos requisitos de gravado do PCB e procesos de máscara de soldadura.

III. Inspección da Estrutura Mecánica e deseño térmico: Mellora da fiabilidade do produto

A DRC optimiza o deseño desde a perspectiva da estrutura física e estabilidade térmica, asegurando a resistencia mecánica e capacidade de disipación de calor da PCBA ao longo de todo o seu ciclo de vida:

• Verificación da colocación dos compoñentes: Comproba se o espazado entre compoñentes cumpre os requisitos de disipación de calor e se existe interferencia mecánica, reservando espazo suficiente para montaxe e disipación de calor;

• Comprobación da distancia ao bordo do circuíto: Verifica a distancia mínima desde compoñentes, vías e trazas de cobre ao bordo do PCB, evitando danos no circuito e falta de resistencia mecánica provocados polo corte dos bordos;

• Verificación do deseño de disipación de calor: Para compoñentes de alta potencia, comproba se o deseño das pastillas de disipación de calor e vías térmicas é axeitado, asegurando unha conducción rápida do calor e evitando a acumulación que podería levar ao envellecemento dos compoñentes;

• Verificación dos orificios mecánicos: Comproba se o tamaño e a posición dos orificios de parafuso e orificios de localización coinciden coa carcasa e a estrutura de montaxe, evitando fallos de montaxe debido a desviacións nos orificios.

IV. Comprobación de compatibilidade de dispositivo e paquete: Redución dos riscos de montaxe

A comprobación de compatibilidade de deseño verifica a consistencia entre os paquetes de dispositivos e os documentos de deseño para evitar problemas de montaxe causados por erros no paquete:

• Comprobación de coincidencia de paquete: Confirma que o paquete do dispositivo coincida co dispositivo seleccionado real, evitando a "incompatibilidade de paquete-dispositivo" que impide a soldadura;

• Verificación de compoñentes de polaridade: Comproba se a polaridade do paquete dos compoñentes polarizados, como díodos, condensadores e circuítos integrados, coincide coa lóxica de deseño, evitando a soldadura inversa que podería queimar o dispositivo;

• Comprobación de espazos reservados para compoñentes: Investiga paquetes non especificados e compoñentes duplicados, asegurando que a información dos compoñentes na lista de materiais (BOM) coincida completamente coa información dos compoñentes nos documentos de deseño.

V. Inspección Especial para Procesos de Alta Densidade e Especiais: Adaptación a Diseños Complexos

Para PCBs con procesos especiais tales como HDI, PCBs ríxidos-flexibles e vías enterradas/ocultas, DRC ofrece funcións de inspección especializadas personalizadas:

• Inspección do Proceso HDI: Verifica se o diámetro da vía, a precisión da posición e a estrutura de apilamento cumpren cos requisitos do proceso HDI para previr fallos na interconexión das vías;

• Verificación de Vías Enterradas/Ocultas: Comproba a condutividade das vías enterradas/ocultas e a súa conexión cos circuítos da capa exterior para asegurar unha transmisión estable do sinal entre capas;

• Inspección de PCB Ríxido-Flexible: Verifica se o deseño de transición entre as zonas flexibles e ríxidas e o radio de curvatura cumpren cos requisitos dos procesos de PCB flexible para previr roturas do circuíto durante a flexión.

VI. Inspección de Cumprimento e Normas do Sector: Cumpriremento de Requisitos Específicos por Escenario

O DRC incorpora normas obrigatorias de diversos sectores para asegurar que os produtos PCBA cumpran cos requisitos de cumprimento dos seus escenarios de aplicación: Comprobacións de Compatibilidade Electromagnética (EMC): Verifican se a distribución dos condensadores de filtro, a integridade do plano de terra e o deseño de apantallamento de sinais cumpren cos estándares EMC para reducir a radiación e interferencia electromagnética; Verificación de normas específicas do sector:

• Electrónica automotriz: Cumpre cos estándares IATF 16949, comprobando a distancia de illamento entre circuitos de alto e baixo voltaxe e o deseño de resistencia ás vibracións;

• Equipamento médico: Cumpre cos estándares ISO 13485, verificando a integridade do sinal e o deseño de illamento para asegurar diagnósticos precisos do equipo;

• Control industrial: Comproba o deseño de resistencia á interferencia e adaptabilidade a temperaturas extremas para cumprir cos requisitos de estabilidade dos ambientes industriais;

• Comprobacións de cumprimento de seguridade: Para PCBAs alimentados por corrente alterna, verifique se as distancias de fuga e separacións cumpren cos estándares de seguridade como o IEC 60950 para evitar o risco de choque eléctrico.

VII. Función de Suxestión de Optimización de deseño: Mellorar a eficiencia do deseño

Ferramentas DRC avanzadas non só "detectan problemas", senón que tamén fornecen suxestións intelixentes de optimización para axudar aos enxeñeiros a iterar deseños rapidamente:

• Marcaxe visual automático de problemas: Marcar con precisión as localizacións de infraccións mediante unha interface visual, compatíbel co salto directo á zona correspondente no ficheiro de deseño;

• Recomendacións de solucións de optimización: Fornecer solucións específicas para as infraccións, como "anchura de liña insuficiente, suxeriuse axustar a 0,15 mm" ou "espazamento entre pads moi pequeno, suxeriuse aumentar a 0,3 mm";

• Función de reparación masiva: Compatibilidade coa reparación automática masiva de violacións simples recorrentes, mellorando considerablemente a eficiencia das modificacións de deseño.

Función de configuración de regras personalizadas: adaptarse a necesidades personalizadas

O DRC permite personalizar bibliotecas de regras segundo as características do proceso de Kingfield e os requisitos específicos dos clientes para lograr unha verificación personalizada:

• Parámetros de proceso personalizados: Poden introducirse os parámetros clave do proceso de Kingfield para asegurar que as regras de inspección se axusten perfectamente ás capacidades de produción;

• Incorporación de requisitos do cliente: Poden engadirse regras exclusivas para requisitos específicos dos clientes para asegurar que o deseño cumpra as expectativas do cliente;

• Configuración de prioridade das regras: Admítense configuracións de prioridade das regras para asegurar que os problemas críticos teñan prioridade e mellorar o enfoque da verificación.