Provjera pravila dizajna

Provjera pravila dizajna

Provjera pravila projektiranja, u industriji PCB-a, DRC je proces fizičkog dizajna kojim se utvrđuje ispunjava li fizički raspored određena pravila ili preporučene parametre definirane od strane proizvođača poluprovodnika. DRC uključuje i LVS (razpored i shematski) inspekciju, XOR inspekciju, ERC (inspekciju električnih pravila) i inspekciju antene.

Dizajniranje i proizvodnja PCB-a je iznimno složen proces koji zahtijeva učinkovito upravljanje tisućama komponenti i veza na višeslojnim pločama. Osiguranje isplativosti proizvodnje ključno je, a provjera pravila dizajna važna je metoda za poboljšanje iste. DRC je kritičan korak provjere u procesu dizajniranja PCB-a, koji koristi EDA alate za automatsku provjeru slažu li se rasporedi PCB-a s unaprijed postavljenim pravilima dizajna i proizvodnim ograničenjima, osiguravajući time da je dizajn pogodan za proizvodnju i pouzdan.

Ta pravila obično uključuju:

• Električna pravila: poput minimalne širine traga, razmaka između tragova te specifikacija za povezivanje padova i tragova kako bi se izbjegli kratki spojevi ili smetnje signala;

• Proizvodna pravila: kao što su minimalni promjer rupe, širina vijeća i veličina otvora za solder mask (otvor za otpornik na lemljenje) kako bi odgovarali mogućnostima obrade tvornice za PCB-ploče;

• Pravila procesa: kao što su razmak između komponenti i postavke referentne točke za pozicioniranje radi zadovoljavanja zahtjeva za točnost opreme za SMT montažu. Osnovna funkcija DRC-a je otkrivanje potencijalnih pogrešaka u dizajnu i kršenja pravila, smanjenje prerade u kasnijoj proizvodnji, sniženje troškova i skraćivanje razvojnog ciklusa.

Osnovna vrijednost i važnost provjere pravila dizajna (DRC) u proizvodnji PCBA

Provjera dizajnerskih pravila ključni je korak kontrole kvalitete u cijelom procesu PCBA-a, od dizajna do masovne proizvodnje. Postavljanjem industrijskih standarda, ograničenja proizvodnog procesa i zahtjeva za pouzdanost, automatizira ili ručno provjerava dokumente dizajna ploče PCB. Njegova važnost proteže se kroz cijeli lanac verifikacije dizajna, kontrole troškova, osiguranja masovne proizvodnje i poboljšanja kvalitete. To je temeljni predproces koji Kingfield koristi kako bi osigurao konkurentnost svojih PCBA proizvoda.

I. Izbjegavanje grešaka u dizajnu i smanjenje rizika kod masovne proizvodnje

DRC može točno prepoznati skrivene probleme u dizajnu, uključujući neispravnu širinu traga/razmak, abnormalne dimenzije vija, nepodudarnost između kontaktne površine i paketa uređaja, loše spojeve bakra te sukobe u izvedbi mreže napajanja i uzemljenja. Ako se ovi problemi ne otkriju u fazi dizajniranja, mogu dovesti do kobnih kvarova poput kratkog spoja/otvorenog kruga na tiskanoj ploči, nemogućnosti lemljenja komponenti te smetnji signala tijekom izrade prototipa ili serije. To ne samo da troši sirovine, već i odgađa isporuku projekta. Kingfield koristi strogi DRC postupak kako bi na vrijeme otkrio konstrukcijske nedostatke, kontrolirao rizike na izvoru i osigurao da dizajn zadovoljava zahtjeve izvodivosti proizvodnje.

II. Prilagodba proizvodnih procesa radi osiguranja učinkovitosti proizvodnje

Različiti proizvođači PCBA ploča imaju različitu proizvodnu opremu i procesne mogućnosti. DRC može prilagoditi pravila inspekcije temeljena na ključnim parametrima procesa tvrtke Kingfield kako bi se osiguralo visoko podudaranje između dizajnerske dokumentacije i stvarnih proizvodnih mogućnosti. Na primjer, za dizajn mikro-otvora na visokokoncentriranim PCB pločama, DRC može provjeriti zadovoljava li promjer otvora točnost bušilice, čime se izbjegavaju prekidi u proizvodnji i smanjenje prinosa zbog nepodudarnosti procesa. DRC postiže besprijekornu integraciju "dizajn-proizvodnja", znatno poboljšavajući učinkovitost proizvodnje i skraćujući cikluse isporuke.

III. Kontrola gubitaka troškova i optimizacija dodjele resursa

Konstrukcijske pogreške koje dovode do prerade/predjelave su jedan od glavnih razloga prekoračenja troškova u PCBA projektima. Na primjer, ako dođe do kratkog spoja na pločici zbog pretijesnog razmaka traga, pločica se mora ponovno izraditi, komponente ponovno kupiti, a potrebna je sekundarna obrada, što izravno povećava troškove materijala i rada. Ako se problemi otkriju nakon serijske proizvodnje, gubici će se eksponencijalno pojačati. Kingfield koristi DRC za unaprijedno otkrivanje problema, minimizirajući stopu prerade i izbjegavajući otpad materijala zbog neracionalnog dizajna, čime se postiže precizna kontrola troškova i poboljšava profitabilnost projekta.

IV. Osigurajte pouzdanost proizvoda i poboljšajte ugled brenda

Pouzdanost PCBA proizvoda izravno ovisi o racionalnosti njihovog dizajna. DRC može provjeriti konstrukcijski plan u više dimenzija, uključujući električne performanse, mehaničku strukturu i termičku stabilnost:
Električne performanse: Provjerite racionalnost padova napona u mreži, usklađenost impedancije signala i dizajn uzemljenja kako biste izbjegli kvarove proizvoda uzrokovane smetnjama signala ili nestabilnošću napajanja;
Mehanička struktura: Provjerite da li raspored komponenti zadovoljava zahtjeve za hlađenje i da li konektori imaju dovoljno prostora za utaknicu i vađenje kako biste izbjegli smanjenje vijeka trajanja proizvoda zbog akumulacije topline ili mehaničkih smetnji;
Prilagodba okolišu: Za posebne scenarije poput industrijskih i automobilskih primjena, DRC može provjeriti zadovoljava li dizajn standardima okoline kao što su otpornost na vibracije i visoke temperature. DRC osigurava stabilan rad proizvoda tijekom cijelog njegovog vijeka trajanja, smanjuje troškove servisnog održavanja i jača ugled marke Kingfield te tržišnu konkurentnost u industriji PCBA-a.

V. Prilagodba industrijskim standardima i ispunjavanje zahtjeva za usklađenost

Proizvodi PCBA-a za različite primjene moraju zadovoljiti odgovarajuće industrijske standarde. DRC može ugraditi obvezne zahtjeve ovih standarda kako bi se osiguralo certificiranje sukladnosti proizvoda. Na primjer, u dizajnu PCBA-a za automotive elektroniku, DRC može provjeriti izolacijsku udaljenost između visokonaponskih i niskonaponskih krugova kako bi se ispunili standardi sigurnosti automotive elektronike; u PCBA-ima medicinskih uređaja, može provjeriti dizajn integriteta signala kako bi se osigurala točnost dijagnostike uređaja. Kingfield osigurava sukladnost proizvoda s industrijskim standardima putem DRC-a, pružajući kupcima sukladna i pouzdana prilagođena rješenja.

Provjera dizajnerskih pravila, kao ključni alat za verifikaciju dizajna PCBA, obavlja sveobuhvatne i detaljne provjere dokumentacije dizajna pločice uz primjenu standardizirane baze pravila i inteligentne logike verifikacije. Njene funkcije pokrivaju ključne aspekte kao što su električne performanse, izvodivost proizvodnje, mehanička struktura i usklađenost te predstavljaju ključnu tehnološku podršku za Kingfield kako bi se osigurala kvaliteta dizajna PCBA i pouzdanost masovne proizvodnje. U nastavku slijede navedenih osam temeljnih funkcija:

I. Verifikacija električnih pravila: Osiguravanje stabilne funkcije sklopa

Električne performanse su temelj PCBA proizvoda. DRC precizno provjerava električnu ispravnost dizajna sklopa kako bi se izbjegli problemi poput ometanja signala i nestabilnosti napajanja već na samom početku:

• Provjera pravila razmaka: Provjera minimalnog izolacijskog razmaka između vodiča, kontaktne površine, provodnika i bakrenih trasa radi izbjegavanja kratkih spojeva i proboja uzrokovanih nedovoljnim razmakom, posebno prikladno za stroge zahtjeve visokonaponskih krugova i PCB ploča visoke gustoće;

• Provjera mrežne povezanosti: Otkriva probleme s mrežom poput prekinutih krugova, kratkih spojeva i labavih veza kako bi se osigurala povezanost mreža napajanja, signala i uzemljenja u skladu sa specifikacijama dizajna, te time spriječile funkcijske kvarove zbog prekida u mreži;

• Provjera usklađenosti impedancije: Za visokofrekventne signale, provjerava je li širina prijenosnog vodiča, razmak između vodiča i debljina dielektrika u skladu s unaprijed postavljenim vrijednostima impedancije kako bi se smanjilo refleksije signala i međusobno smetnje, osiguravajući time integritet signala;

• Provjera mreže napajanja: Provjera zadovoljava li širina vodova za napajanje zahtjeve za nosivost struje (izbjegavanje pregrijavanja zbog preopterećenja) i je li distribucija napajanja i uzemljenja uravnotežena (smanjenje pada napona), osiguravajući stabilnu opskrbu strujom;

• Provjera dizajna uzemljenja: Provjerite je li metoda uzemljenja (jednopolno uzemljenje, višepolno uzemljenje) razumna i je li broj provodnih otvora za uzemljenje dovoljan kako bi se izbjegla smetnja zbog petlje uzemljenja i poboljšana otpornost sklopa na smetnje.

II. Provjera kompatibilnosti s proizvodnim procesom: Osiguravanje izvodivosti proizvodnje

DRC prilagođava pravila na temelju parametara opreme za proizvodnju i mogućnosti procesa tvrtke Kingfield kako bi se osigurala besprijekorna kompatibilnost između dizajna i stvarnog proizvodnog procesa:

• Provjera širine trake/razmaka: Provjera da li širina vodiča zadovoljava minimalne zahtjeve za obradu, izbjegavajući lomljenje traka tijekom izrada i nedovoljnu nosivost struje zbog prenjezke širine trake;

• Provjera putem parametara: Provjerite jesu li promjer vija, debljina stijenke i veličina padova u skladu s procesima bušenja i bakrenih prevlaka, kako bi se izbjeglo začepljenje vija i loša veza;

• Provjera dizajna padova: Potvrdite da su veličina i razmak padova u skladu s izvedbom komponente, kako bi se izbjegle prevelike/premale padove koji uzrokuju hladna lemljenja i mostove lema, te osigurajte kompatibilnost s procesima SMT postavljanja i lemljenja taljenjem;

• Provjera zaštitnog sloja lema/štofiranja: Ako je to potrebno, u slučaju da se ne primjenjuje presjek, ispitni sustav mora se provjeriti.

• Provjera obrade bakra: U slučaju da se ne primjenjuje, u slučaju da se ne primjenjuje, potrebno je utvrditi da je to u skladu s člankom 6. stavkom 2.

III. Provjera mehaničke strukture i termalnog dizajna: Poboljšanje pouzdanosti proizvoda

DRC optimizira dizajn s obzirom na fizičku strukturu i termalnu stabilnost, osiguravajući mehaničku čvrstoću i sposobnost rasipanja topline PCBA tijekom cijelog njegovog vijeka trajanja:

• Provjera rasporeda komponenti: Provjera zadovoljava li razmak između komponenti zahtjeve za hlađenje te postoji li mehanički interferencija, osiguravajući dovoljno prostora za sklop i hlađenje;

• Provjera udaljenosti od ruba ploče: Potvrđuje minimalnu udaljenost komponenti, provrta i bakrenih trasa od ruba PCB-a, kako bi se izbjeglo oštećenje kruga i nedovoljna mehanička čvrstoća uzrokovana rezanjem ruba;

• Provjera dizajna hlađenja: Za komponente visoke snage, provjerava je li dizajn toplinskih podloga i toplinskih provrta razuman, osiguravajući brzu vođu topline i izbjegavajući njen nagomilavanje koji dovodi do starenja komponenti;

• Provjera mehaničkih rupa: Provjera podudaranja veličine i položaja vijčanih rupa te pozicionih otvora s kućištem i konstrukcijom za montažu, kako bi se izbjegla neuspješna montaža zbog odstupanja rupa.

IV. Provjera kompatibilnosti uređaja i paketa: Smanjivanje rizika pri montaži

Provjera kompatibilnosti dizajna provjerava dosljednost između paketa uređaja i projektne dokumentacije kako bi se izbjegli problemi pri montaži uzrokovani pogreškama u paketu:

• Provjera podudaranja paketa: Potvrđuje da paket uređaja odgovara stvarno odabranom uređaju, kako bi se izbjegla "nepodudarnost paketa i uređaja" koja onemogućuje lemljenje;

• Provjera polariteta komponenti: Provjera da li polaritet paketa polariziranih komponenti poput dioda, kondenzatora i integriranih sklopova odgovara projektiranoj logici, kako bi se izbjeglo obrnuto lemljenje koje može dovesti do pregorevanja uređaja;

• Provjera mjesta za komponente: Istražuje nepoznate pakete i dvostruke komponente, osiguravajući da informacije o komponentama u BOM-u (popisu materijala) potpuno odgovaraju informacijama o komponentama u projektantskim dokumentima.

V. Posebna inspekcija za visokogustoćne i posebne procese: Prilagodba složenim dizajnima

Za tiskane ploče s posebnim procesima poput HDI-ja, fleksibilno-rigidnih ploča i ukopanih/slijepih vodova, DRC nudi prilagođene funkcije posebne inspekcije:

• Inspekcija HDI procesa: Provjera je li promjer voda, točnost pozicije i struktura slojeva u skladu s zahtjevima HDI procesa kako bi se spriječili kvarovi međuspojeva vodova;

• Provjera ukopanih/slijepih vodova: Provjera vodljivosti ukopanih/slijepih vodova i njihovih spojeva s vanjskim slojevima kruga kako bi se osigurala stabilna prijenos signala između slojeva;

• Inspekcija fleksibilno-rigidnih tiskanih ploča: Provjera je li prijelazni dizajn između fleksibilnih i rigidnih područja te polumjer savijanja u skladu s zahtjevima fleksibilnih PCB procesa kako bi se spriječilo prekidanje kruga tijekom savijanja.

VI. Provjera sukladnosti i industrijskih standarda: Ispunjavanje zahtjeva specifičnih za scenarije korištenja

DRC uključuje obvezne standarde iz različitih industrija kako bi se osiguralo da PCBA proizvodi ispunjavaju zahtjeve za sukladnost u svojim specifičnim primjenama: Provjere elektromagnetske kompatibilnosti (EMC): Provjera je li izvedba filtar kondenzatora, cjelovitost uzemljenja i izvedba zaštitnog ekraniranja signala u skladu s EMC standardima kako bi se smanjilo elektromagnetsko zračenje i smetnje; Provjera standarda specifičnih za pojedinu industriju:

• Automobilska elektronika: U skladu sa standardom IATF 16949, provjera razmaka izolacije između visokonaponskih i niskonaponskih krugova te izvedbe za otpornost na vibracije;

• Medicinska oprema: U skladu sa standardom ISO 13485, provjera cjelovitosti signala i izvedbe izolacije kako bi se osigurala točnost dijagnostike opreme;

• Industrijska regulacija: Provjera izvedbe za zaštitu od smetnji i prilagodbu radu na širokom rasponu temperatura kako bi se zadovoljili zahtjevi za stabilnost u industrijskim okruženjima;

• Provjere sukladnosti s sigurnosnim standardima: Za tiskane ploče napajane iz mreže, provjerite jesu li razmaci za izbijanje i sigurnosni razmaci u skladu sa sigurnosnim standardima poput IEC 60950 kako bi se izbjegao rizik od strujnog udara.

VII. Funkcija prijedloga optimizacije dizajna: Poboljšanje učinkovitosti dizajna

Napredni alati za provjeru pravila dizajna (DRC) ne samo da "otkrivaju probleme", već i nude inteligentne prijedloge za optimizaciju kako bi inženjerima omogućili brzo iteriranje dizajna:

• Označavanje lokacija problema automatski: Točno označite mjesta kršenja putem vizualnog sučelja, s mogućnošću jednog klika za prijelaz na odgovarajuće područje u datoteci dizajna;

• Preporuke rješenja za optimizaciju: Nudite specifična rješenja za utvrđena kršenja, kao npr. "nedovoljna širina trake, preporučuje se podešavanje na 0,15 mm" ili "premali razmak između kontaktne površine, preporučuje se povećanje na 0,3 mm";

• Funkcija grupnog popravka: Podržava grupni automatski popravak ponavljajućih jednostavnih kršenja, znatno poboljšavajući učinkovitost izmjene dizajna.