Tervezési Szabályok Ellenőrzése

A PCB tervezése és gyártása rendkívül összetett folyamat, amely többrétegű lemezek ezrei alkatrész és kapcsolat hatékony kezelését igényli. Alapvető fontosságú a gyártási hozam biztosítása, és a tervezési szabályellenőrzés (DRC) kulcsfontosságú módszer ennek javítására. A DRC kritikus ellenőrzési lépés a PCB tervezési folyamatban, amely EDA eszközöket használ annak automatikus ellenőrzésére, hogy a PCB elrendezés megfelel-e az előre meghatározott tervezési szabályoknak és gyártási korlátozásoknak, így biztosítva a gyárthatóságot és a megbízhatóságot.

Ezek a szabályok általában a következőket foglalják magukban:

• Elektromos szabályok: például minimális vezetékszélesség, vezetékek közötti minimális távolság, illetve padok és vezetékek csatlakozási előírásai, hogy elkerüljék a rövidzárlatokat vagy jelzavarást;

• Gyártási szabályok: például minimális furatátmérő, átmenőlyuk-szélesség és forrasztási maszk (forrasztási maszk) nyílásának mérete, hogy illeszkedjen a NYÁK-gyár feldolgozási képességeihez;

• Feldolgozási szabályok: például alkatrész távolság és pozicionálási referenciapont beállítások, amelyek kielégítik az SMT szerelőberendezések pontossági követelményeit. A DRC fő funkciója az esetleges tervezési hibák és szabálysértések észlelése, csökkentve ezzel a későbbi újrafeldolgozást, alacsonyabb költségeket és rövidebb fejlesztési ciklust eredményezve.

A Tervezési Szabályellenőrzés (DRC) alapvető jelentősége és értéke a NYÁKgyártásban

A tervezési szabályellenőrzés kritikus minőségirányítási lépés a teljes PCBA folyamatban, a tervezéstől a tömeggyártásig. Az iparági szabványok, gyártási folyamatkorlátok és megbízhatósági követelmények meghatározásával automatizáltan vagy kézi úton ellenőrzi a PCB tervezési dokumentumokat. Jelentősége végighúzódik a tervezés-ellenőrzés, költségkontroll, tömeggyártás-biztosítás és minőségjavítás egész láncán. Ez a Kingfield számára alapvető előkészítő folyamat, amely biztosítja PCBA termékeinek versenyképességét.

I. Tervezési hibák elkerülése és a tömeggyártási kockázatok csökkentése

A DRC pontosan azonosítja a tervezésben rejlő rejtett problémákat, beleértve a nem megfelelő nyomvonal-szélességet/távolságot, rendellenes átmenőfurat-méreteket, az illesztőfelületek és az eszközcsomagok közötti eltérést, a gyenge rézkapcsolatokat, valamint az energia- és földhálózat elrendezésének ütközéseit. Ha ezeket a problémákat a tervezési fázisban nem fedezik fel, súlyos hibákhoz vezethetnek, mint például a NYÁK rövidzára/szakadása, alkatrészek forrasztásának lehetetlensége vagy jelzavarok a prototípus-készítés vagy tömeggyártás során. Ez nemcsak alapanyag-pazarlással jár, hanem késlelteti a projekt teljesítését is. A Kingfield szigorú DRC eljárást alkalmaz a tervezési hibák korai kiszűrésére, így a kockázatokat a forrásnál kezeli, és biztosítja, hogy a tervezés megfeleljen a gyártási kivitelezhetőség követelményeinek.

II. Gyártási folyamatok illesztése a termelési hatékonyság biztosítása érdekében

A különböző PCBA gyártók eltérő gyártóberendezésekkel és folyamati képességekkel rendelkeznek. A DRC testre szabhatja az ellenőrzési szabályokat a Kingfield alapvető folyamatparaméterei alapján, így biztosítva a tervezési dokumentumok és a tényleges gyártási képességek közötti magas szintű összhangot. Például nagy sűrűségű nyomtatott áramkörök mikro átmenő furatainak tervezése esetén a DRC ellenőrizheti, hogy a furat átmérője megfelel-e a fúróberendezés pontosságának, elkerülve ezzel a gyártási folyamat megszakadását és a kiesések növekedését folyamati inkompatibilitás miatt. A DRC így biztosítja a „tervezés-gyártás” zökkenőmentes integrációját, jelentősen növelve a gyártási hatékonyságot és lerövidítve a szállítási ciklusokat.

III. Költséges kiesések ellenőrzése és az erőforrások optimalizálása

A tervezési hibák miatt szükséges újrafeldolgozás/újratervezés a PCBA-projektek költségtúllépésének egyik fő oka. Például, ha túl kis nyomkövetési távolság miatt rövidzárlat keletkezik a PCB-n, akkor a nyomtatott áramkört újra kell gyártani, az alkatrészeket újra beszerezni, és másodlagos feldolgozásra is szükség van, ami közvetlenül növeli az anyag- és munkaerőköltségeket. Ha a problémákat a tömeggyártás után fedezik fel, a veszteségek exponenciálisan megnőnek. A Kingfield a DRC-t használja a problémák előzetes azonosítására, így minimalizálva az újrafeldolgozások arányát és elkerülve az ésszerűtlen tervezésből fakadó anyagpazarlást, pontos költségkontrollt biztosítva ezzel, és javítva a projekt jövedelmezőségét.

IV. Termékmegbízhatóság biztosítása és a márka reputációjának erősítése

A PCBA-termékek megbízhatósága közvetlenül függ a tervezés ésszerűségétől. A DRC több dimenzióból is ellenőrizheti a tervezési megoldást, beleértve az elektromos teljesítményt, a mechanikai szerkezetet és a hőstabilitást:
Elektromos teljesítmény: Ellenőrizze a tápvezeték feszültségesésének, a jelimpedancia-illesztésnek és a földelési tervezésnek a megfelelőségét, hogy elkerülje a termék meghibásodását, amelyet jelzaj vagy tápfeszültség-ingadozás okozhat;
Mechanikai szerkezet: Ellenőrizze, hogy az alkatrészek elhelyezése megfelel-e a hőelvezetési követelményeknek, valamint hogy a csatlakozók rendelkeznek-e elegendő behelyezési és kihúzási hellyel, hogy elkerülje a termék élettartamának csökkenését hőfelhalmozódás vagy mechanikai interferencia miatt;
Környezeti alkalmazkodóképesség: Ipari és gépjárműipari alkalmazásokhoz hasonló speciális forgatókönyvek esetén a DRC ellenőrizheti, hogy a tervezés megfelel-e a rezgésállóságra és hőállóságra vonatkozó környezeti szabványoknak. A DRC biztosítja a termékek stabil működését az egész életciklus során, csökkenti az utólagos karbantartási költségeket, és erősíti a Kingfield márkaimázsát és piaci versenyképességét a PCBA iparágban.

V. Az iparági szabványokhoz való igazodás és a megfelelőségi követelmények teljesítése

Különböző alkalmazásokhoz tartozó PCBA-termékeknek meg kell felelniük a vonatkozó iparági szabványoknak. A DRC beágyazhatja ezen szabványok kötelező előírásait, így biztosítva a termék megfelelőségi tanúsítását. Például az autóipari elektronikai PCBA-tervezés során a DRC ellenőrizheti a magas- és alacsonyfeszültségű áramkörök közötti szigetelési távolságot, hogy az megfeleljen az autóipari elektronikai biztonsági szabványoknak; orvosi készülékek PCBÁinál pedig a jel integritásának tervezését ellenőrizheti, így biztosítva a készülék diagnosztikai pontosságát. A Kingfield a DRC segítségével garantálja termékei iparági szabványoknak való megfelelését, így a vásárlóknak megfelelőségi tanúsítvánnyal rendelkező, megbízható, testreszabott megoldásokat nyújt.

A tervezési szabályellenőrzés (Design Rule Check, DRC) a PCBA-tervezés-ellenőrzés alapvető eszközeként átfogó és részletes ellenőrzést végez a PCB tervezési dokumentumokon egy szabványosított szabálykészlet és intelligens ellenőrzési logika segítségével. Funkciói lefedik az elektromos teljesítmény, gyártási kivitelezhetőség, mechanikai szerkezet és szabályozási előírások területén lévő kulcsfontosságú dimenziókat, és ezáltal a Kingfield számára alapvető technológiai támogatást nyújt a PCBA-tervezési minőség és a tömeggyártás megbízhatóságának biztosításában. Az alábbiakban részletezzük nyolc fő funkcióját:

I. Elektromos szabályok ellenőrzése: a stabil áramkör-működés biztosítása

Az elektromos teljesítmény a PCBA-termékek magja. A DRC pontosan ellenőrzi az áramkörterv elektromos megfelelőségét, így megelőzi a jelzési hibákat és az áramellátás instabilitását már a forrásnál:

• Távolsági szabály ellenőrzése: Ellenőrzi a vezetők, padok, átmenőfuratok és rézvezetékek közötti minimális szigetelési távolságot, hogy elkerülje a rövidzárlatokat és a csúszóáramlást, amelyek a nem megfelelő távolságból adódnak, különösen alkalmas nagyfeszültségű áramkörök és nagy sűrűségű nyomtatott áramkörök szigorú követelményeihez;

• Hálózati kapcsolat ellenőrzése: Felderíti a hálózati problémákat, mint például szakadásokat, rövidzárlatokat és laza csatlakozásokat, biztosítva, hogy az energiaellátó, jel- és földelési hálózatok csatlakozása megfeleljen a tervezési előírásoknak, elkerülve a funkcionális hibákat, amelyek a hálózatszakadásból származhatnak;

• Impedancia-illesztés ellenőrzése: Nagysebességű jelek esetén ellenőrzi, hogy a transzmissziós vonal szélessége, a vonaltávolság és a dielektrikum vastagsága megfelel-e az előre beállított impedanciaértékeknek, csökkentve ezzel a jelvisszaverődést és a krosztszót, biztosítva a jel integritását;

• Tápfeszültség-hálózat ellenőrzése: Ellenőrzi, hogy a tápvezeték szélessége megfelel-e a vezetőképességi követelményeknek (elkerülve a túlterhelésből fakadó túlmelegedést), valamint hogy a táp- és földelőelosztás kiegyensúlyozott-e (csökkentve a feszültségesést), így biztosítva a stabil áramellátást;

• Földelési terv ellenőrzése: Ellenőrizze, hogy a földelési módszer (egypontos földelés, többpontos földelés) indokolt-e, és elegendő-e a földelő átmenőfuratok száma a földhurok-zavarok elkerülése és az áramkör zavarvédelmi képességének javítása érdekében.

II. Gyártási folyamat kompatibilitásának ellenőrzése: Gyártási kivitelezhetőség biztosítása

A DRC a Kingfield gyártóberendezései paramétereire és gyártási kapacitásaira alapozva szabja testre a szabályokat, így biztosítva a tervezés és a tényleges gyártási folyamat zavartalan összeegyeztethetőségét:

• Vonalvastagság/elválasztás ellenőrzése: Ellenőrzi, hogy a vezetők vastagsága megfelel-e a minimális feldolgozási követelményeknek, elkerülve a marási töréseket és a túl vékony vezetővonalból adódó elégtelen vezetőképességet;

• Paraméteres ellenőrzés: Ellenőrizze, hogy a fúrólyuk átmérője, falvastagsága és padmérete illeszkedik-e a fúrás és rétegezés folyamataihoz, elkerülve a lyuk elzáródását és a rossz kapcsolatokat;

• Padtervezés ellenőrzése: Győződjön meg arról, hogy a pad mérete és távolsága összhangban van az eszköz csomagolásával, elkerülve a túl nagy/túl kicsi padokat, amelyek hideg forrasztásokat és forrasztási hidakat okozhatnak, és biztosítsa a kompatibilitást az SMT szerelési és reflow forrasztási folyamatokkal;

• Forrasztómaszk/selyemnyomás ellenőrzése: Ellenőrizze, hogy a forrasztómaszk nyílása lefedi-e a padot (elkerülve a forrasztómaszk akadályozását, amely megakadályozza a forrasztást) és hogy a selyemnyomás átfedésben van-e (az eszköz azonosítását befolyásolva), biztosítva a pontos eszközhelyezést a gyártás során;

• Rézfeldolgozás ellenőrzése: Ellenőrizze a réz és a padok, valamint a fúrólyukak közötti csatlakoztatási módot, a rézszigeteket (a marási maradék elkerülése érdekében), és igazítsa a NYÁK marási és forrasztómaszk folyamatok követelményeihez.

III. Mechanikai szerkezet és hőtervezés ellenőrzése: A termék megbízhatóságának javítása

A DRC optimalizálja a tervezést a fizikai szerkezet és a hőstabilitás szempontjából, biztosítva a PCBA mechanikai szilárdságát és hőelvezető képességét az egész életciklus során:

• Alkatrész elhelyezkedésének ellenőrzése: Ellenőrzi, hogy az alkatrészek közötti távolság megfelel-e a hűtési követelményeknek, valamint hogy nincs-e mechanikai interferencia, fenntartva az elegendő szerelési és hűtési teret;

• A nyomtatott áramkör széle távolságának ellenőrzése: Ellenőrzi az alkatrészek, átmenőfuratok és rézvezetékek minimális távolságát a nyomtatott áramkör szélétől, elkerülve az áramkör sérülését és a mechanikai szilárdság csökkenését, amelyet a lemez szélének levágása okozhat;

• Hűtési tervezés ellenőrzése: Nagy teljesítményű alkatrészek esetén ellenőrzi a hűtőpadok és hőelvezető átmenőfuratok tervezésének helyességét, biztosítva a gyors hővezetést, és elkerülve a hőfelhalmozódást, amely alkatrészöregedést okozhat;

• Mechanikai furatok ellenőrzése: Ellenőrzi, hogy az illesztő- és rögzítőfuratok mérete és helyzete megfelel-e a háznak és a rögzítési szerkezetnek, elkerülve ezzel a szerelési hibákat a furateltérések miatt.

IV. Készülék- és csomagolás-kompatibilitás ellenőrzése: A szerelési kockázatok csökkentése

A kompatibilitás-ellenőrzés igazolja az eszközcsomagok és a tervezési dokumentumok közötti összhangot, elkerülve a csomagolási hibákból adódó szerelési problémákat:

• Csomagolás-egyezés ellenőrzése: Megerősíti, hogy az eszközcsomagolás megegyezik-e a ténylegesen kiválasztott eszközzel, elkerülve a "csomagolás-eszköz nem egyezés" problémáját, amely megakadályozhatja a forrasztást;

• Poláris komponensek ellenőrzése: Ellenőrzi, hogy a poláris komponensek, mint például diódák, kondenzátorok és integrált áramkörök csomagolási polaritása megfelel-e a tervezési logikának, elkerülve a fordított forrasztást, amely tönkreteszi az eszközt;

• Alkatrész-elhelyezés ellenőrzése: Nem specifikált csomagokat és duplikált komponenseket vizsgál, biztosítva, hogy az alkatrész-információk a darabjegyzékben (BOM) teljes mértékben megegyezzenek a tervezési dokumentumokban szereplő alkatrész-információkkal.

V. Különleges ellenőrzés nagy sűrűségű és speciális folyamatokhoz: Alkalmazkodás az összetett tervekhez

Olyan NYÁK-ok esetén, melyeknél speciális eljárásokat alkalmaznak, mint például HDI, merev-rugalmas NYÁK-ok és eltemetett/vak via-k, a DRC testreszabott, különleges ellenőrzési funkciókat kínál:

• HDI folyamat ellenőrzése: Ellenőrzi, hogy a via átmérője, pozícionálási pontossága és rétegszerkezete megfelel-e az HDI folyamat követelményeinek, hogy megelőzze a via-k közötti kapcsolódási hibákat;

• Eltemetett/vak via ellenőrzése: Ellenőrzi az eltemetett/vak via-k vezetőképességét és azok csatlakozását a külső rétegbeli áramkörökhöz, biztosítva a rétegek közötti jelátvitel stabilitását;

• Merev-rugalmas NYÁK ellenőrzése: Ellenőrzi, hogy a rugalmas és merev területek közötti átmenet tervezése és a hajlítási sugár megfelel-e a rugalmas NYÁK folyamatok követelményeinek, hogy megelőzze az áramkör megszakadását hajlítás közben.

VI. Megfelelőség és iparági szabványok ellenőrzése: Az alkalmazási forgatókönyvek követelményeinek való megfelelés

A DRC különböző iparágak kötelező szabványait foglalja magában, hogy biztosítsa a PCBA termékek alkalmazási területeikre vonatkozó megfelelőségét: Elektromágneses kompatibilitás (EMC) ellenőrzések: Ellenőrzi, hogy a szűrőkondenzátorok elrendezése, a födemsík integritása és a jelárnyékolás tervezése megfelel-e az EMC-szabványoknak az elektromágneses sugárzás és zavar csökkentése érdekében; Iparág-specifikus szabványok ellenőrzése:

• Autóipari elektronika: Az IATF 16949 szabványnak megfelelő, ellenőrzi a magas- és alacsonyfeszültségű áramkörök közötti szigetelési távolságot és a rezgésálló tervezést;

• Orvosi berendezések: Az ISO 13485 szabványnak megfelelő, ellenőrzi a jelintegritást és szigetelési tervezést, hogy biztosítsa a berendezések pontos diagnosztikáját;

• Ipari vezérlés: Ellenőrzi a zavárállóságot és a széles hőmérsékleti tartományban való alkalmazhatóságot, hogy kielégítse az ipari környezetek stabilitási követelményeit;

• Biztonsági előírások ellenőrzése: Hálózatról üzemeltetett NYÁK-ok esetén ellenőrizze, hogy az áthidalási távolságok és rések megfelelnek-e a villamos biztonsági szabványoknak, például az IEC 60950-nek, a villamos áramütés kockázatának elkerülése érdekében.

VII. Tervezési optimalizálási javaslat funkció: A tervezési hatékonyság javítása

A fejlett DRC-eszközök nemcsak „problémákat találnak”, hanem intelligens optimalizálási javaslatokat is adnak, amelyek segítik a mérnököket a gyors tervezési iterációban:

• Automatikus hibahely-jelölés: Pontosan jelölje meg a szabálysértések helyét egy vizuális felületen keresztül, támogatja az egykattintásos ugrást a tervezési fájl megfelelő területére;

• Optimalizálási megoldások javaslata: Konkrét megoldásokat nyújt a szabálysértések kezelésére, például: „insufficient line width, suggest adjusting to 0.15mm” vagy „pad spacing too small, suggest increasing to 0.3mm”;

• Kötegelt javítási funkció: Támogatja az ismétlődő egyszerű szabálysértések kötegelt automatikus javítását, jelentősen növelve a tervezési módosítások hatékonyságát.

Egyéni szabálybeállítási funkció: Igazodik az egyéni igényekhez

A DRC támogatja a szabálykönyvtárak testreszabását a Kingfield folyamati jellemzői és az egyes ügyfelek specifikus követelményei alapján, hogy személyre szabott ellenőrzést valósítson meg:

• Testreszabott folyamatparaméterek: A Kingfield magfolyamati paramétereit be lehet állítani, így az ellenőrzési szabályok tökéletesen illeszkednek a gyártási képességekhez;

• Ügyfél-specifikus követelmények beépítése: Kizárólagos szabályok adhatók hozzá konkrét ügyféligényekhez, így biztosítva, hogy a tervezés megfeleljen az ügyfél elvárásainak;

• Szabályok prioritásbeállítása: Támogatott a szabályok prioritásának beállítása, így a kritikus kérdések elsőbbséget élveznek, és javul az ellenőrzés célzott volta.