Controllo Regole di Progettazione

Controllo Regole di Progettazione

Controllo delle regole di progettazione, più comunemente chiamato DRC nel settore PCB, è un processo di progettazione fisica per determinare se il layout fisico soddisfa una serie di regole o parametri raccomandati definiti dai produttori di semiconduttori. Il DRC comprende anche l'ispezione LVS (layout e schema), l'ispezione XOR, l'ispezione ERC (controllo delle regole elettriche) e l'ispezione dell'antenna.

La progettazione e produzione di PCB è un processo altamente complesso che richiede una gestione efficace di migliaia di componenti e connessioni su schede multilivello. Garantire il rendimento produttivo è fondamentale e il Controllo delle Regole di Progetto è un metodo chiave per migliorarlo. DRC è un passaggio di verifica essenziale nel processo di progettazione PCB, che utilizza strumenti EDA per verificare automaticamente se il layout PCB rispetta le regole di progetto predefinite e i vincoli produttivi, assicurando che il progetto sia realizzabile e affidabile.

Queste regole includono tipicamente:

• Regole elettriche: ad esempio larghezza minima delle piste, distanza tra le piste e specifiche di collegamento tra pad e piste, per evitare cortocircuiti o interferenze di segnale;

• Regole produttive: come diametro minimo del foro, larghezza della via e dimensione dell'apertura della maschera di saldatura (solder mask) per adattarsi alle capacità di lavorazione della fabbrica di PCB;

• Regole di processo: come l'interasse dei componenti e l'impostazione dei punti di riferimento per il posizionamento, al fine di soddisfare i requisiti di precisione delle attrezzature di assemblaggio SMT. La funzione principale del DRC è individuare potenziali errori di progettazione e violazioni, riducendo la necessità di ritocchi nella fase successiva di produzione, abbattendo i costi e accorciando il ciclo di sviluppo.

Il valore fondamentale e l'importanza del Design Rule Check (DRC) nella produzione di PCBA

Il controllo delle regole di progettazione è un passaggio critico di controllo qualità nell'intero processo PCBA, dalla progettazione alla produzione di massa. Impostando standard industriali, vincoli di processo produttivo e requisiti di affidabilità, verifica automaticamente o manualmente i documenti di progettazione del circuito stampato. La sua importanza si estende a tutta la catena di verifica della progettazione, controllo dei costi, garanzia della produzione di massa e miglioramento della qualità. È un processo fondamentale per Kingfield per garantire la competitività dei suoi prodotti PCBA.

I. Evitare difetti di progettazione e ridurre i rischi di produzione di massa

Il DRC può identificare con precisione problemi nascosti nel progetto, inclusi tracciati con larghezza/distanziamento non conformi, dimensioni anomale dei via, mancata corrispondenza tra pad e pacchetti dei dispositivi, connessioni in rame difettose e conflitti nella disposizione delle reti di alimentazione e massa. Se questi problemi non vengono individuati nella fase di progettazione, possono causare guasti fatali come cortocircuiti/circuiti aperti sul PCB, impossibilità di saldare i componenti e interferenze di segnale durante la prototipazione o la produzione di massa. Questo non solo comporta uno spreco di materie prime, ma ritarda anche la consegna del progetto. Kingfield utilizza un processo DRC rigoroso per intercettare precocemente i difetti di progettazione, controllando i rischi alla fonte e garantendo che il progetto soddisfi i requisiti di fattibilità produttiva.

II. Abbinamento dei processi produttivi per garantire l'efficienza produttiva

Diversi produttori di PCBA dispongono di attrezzature e capacità produttive differenti. DRC può personalizzare regole di ispezione in base ai parametri di processo fondamentali di Kingfield, garantendo un elevato grado di corrispondenza tra documenti di progettazione e effettive capacità produttive. Ad esempio, per le micro-vie nei PCB ad alta densità, DRC può verificare se il diametro del foro soddisfa la precisione delle attrezzature di perforazione, evitando interruzioni produttive e riduzioni di resa dovute a incompatibilità di processo. DRC realizza un'integrazione perfetta tra "progettazione e produzione", migliorando significativamente l'efficienza produttiva e accorciando i cicli di consegna.

III. Controllare le perdite di costo e ottimizzare l'allocazione delle risorse

I difetti di progettazione che portano a lavori di ripresa/riproduzione sono una delle principali cause di superamento del budget nei progetti PCBA. Ad esempio, se si verifica un cortocircuito su una PCB a causa di una distanza tra tracce eccessivamente ridotta, la scheda deve essere rifatta, i componenti devono essere riacquistati e sono necessarie lavorazioni secondarie, aumentando direttamente i costi di materiale e manodopera. Se i problemi vengono individuati dopo la produzione di massa, le perdite si amplificano in modo esponenziale. Kingfield utilizza il DRC per identificare in anticipo eventuali problemi, riducendo al minimo i tassi di ritocco ed evitando sprechi di materiale dovuti a una progettazione non corretta, ottenendo un controllo preciso dei costi e migliorando la redditività del progetto.

IV. Garantire l'affidabilità del prodotto e potenziare la reputazione del marchio

L'affidabilità dei prodotti PCBA dipende direttamente dalla razionalità della loro progettazione. Il DRC può verificare lo schema di progettazione su più dimensioni, inclusi le prestazioni elettriche, la struttura meccanica e la stabilità termica:
Prestazioni elettriche: Verificare la razionalità della caduta di tensione nella rete elettrica, della corrispondenza dell'impedenza del segnale e della progettazione del collegamento a terra per evitare malfunzionamenti del prodotto causati da interferenze di segnale o instabilità dell'alimentazione;
Struttura meccanica: Verificare se il posizionamento dei componenti soddisfa i requisiti di dissipazione del calore e se i connettori dispongono di spazio sufficiente per l'inserimento e la rimozione, per evitare di ridurre la durata del prodotto a causa dell'accumulo di calore o di interferenze meccaniche;
Adattabilità ambientale: Per scenari particolari come applicazioni industriali e automobilistiche, il DRC può verificare se la progettazione soddisfa standard ambientali quali resistenza alle vibrazioni e alle alte temperature. Il DRC garantisce il funzionamento stabile del prodotto durante tutto il suo ciclo di vita, riduce i costi di manutenzione post-vendita e rafforza la reputazione del marchio Kingfield e la competitività sul mercato nel settore PCBA.

V. Adattarsi agli standard del settore e soddisfare i requisiti di conformità

I prodotti PCBA per diverse applicazioni devono rispettare gli standard di settore pertinenti. DRC può incorporare i requisiti obbligatori di questi standard per garantire la certificazione di conformità del prodotto. Ad esempio, nella progettazione di PCBA per l'elettronica automobilistica, DRC può verificare la distanza di isolamento tra circuiti ad alta e bassa tensione per soddisfare gli standard di sicurezza elettronica automotive; nei dispositivi medici PCBA, può controllare la progettazione dell'integrità del segnale per garantire l'accuratezza delle diagnosi del dispositivo. Kingfield assicura la conformità del prodotto agli standard di settore attraverso DRC, fornendo ai clienti soluzioni personalizzate conformi e affidabili.

Il Design Rule Check, come strumento fondamentale per la verifica della progettazione PCBA, esegue verifiche complete e dettagliate sui documenti di progettazione PCB attraverso una base di regole standardizzata e una logica di verifica intelligente. Le sue funzioni coprono dimensioni chiave come prestazioni elettriche, fattibilità produttiva, struttura meccanica e conformità ed è un supporto tecnologico fondamentale per Kingfield per garantire la qualità della progettazione PCBA e l'affidabilità nella produzione di massa. Di seguito vengono illustrate le sue otto funzioni principali:

I. Verifica delle Regole Elettriche: Garantire il Funzionamento Stabile del Circuito

Le prestazioni elettriche sono il fulcro dei prodotti PCBA. Il DRC verifica con precisione la correttezza elettrica della progettazione del circuito per evitare problemi come anomalie del segnale e instabilità dell'alimentazione fin dalla fonte:

• Verifica delle regole di distanziamento: Verifica la distanza minima di isolamento tra conduttori, pad, via e tracce in rame per evitare cortocircuiti e scariche superficie causate da un'insufficiente separazione, particolarmente adatto ai requisiti rigorosi di circuiti ad alta tensione e PCB ad alta densità;

• Verifica della connettività di rete: Rileva problemi di rete come circuiti aperti, cortocircuiti e connessioni allentate per garantire che la connettività delle reti di alimentazione, segnale e massa rispetti le specifiche di progetto, evitando malfunzionamenti dovuti a interruzioni di rete;

• Verifica della corrispondenza di impedenza: Per segnali ad alta velocità, verifica se la larghezza della linea di trasmissione, la distanza tra le linee e lo spessore del dielettrico rispettano i valori di impedenza preimpostati per ridurre riflessioni del segnale e diafonia, garantendo l'integrità del segnale;

• Verifica della rete di alimentazione: Verifica se la larghezza della pista di alimentazione soddisfa i requisiti di capacità di corrente (evitando il surriscaldamento da sovraccarico) e se la distribuzione di alimentazione e massa è bilanciata (riducendo le cadute di tensione), garantendo un'alimentazione stabile;

• Ispezione del design di messa a terra: Verificare se il metodo di messa a terra (messa a terra a singolo punto, messa a terra a multi-punto) è ragionevole e se il numero di via di massa è sufficiente per evitare interferenze da anello di massa e migliorare la capacità del circuito di resistere alle interferenze.

II. Verifica della compatibilità con il processo produttivo: garantire la fattibilità produttiva

DRC personalizza le regole in base ai parametri degli impianti produttivi di Kingfield e alle capacità di processo per garantire una compatibilità perfetta tra il progetto e il processo produttivo reale:

• Verifica larghezza/spaziatura delle piste: Verificare che la larghezza del conduttore soddisfi i requisiti minimi di lavorazione, evitando rotture per incisione e capacità di conduzione insufficiente dovuta a una larghezza eccessivamente ridotta;

• Verifica del parametro via: Verificare che il diametro del via, lo spessore della parete e le dimensioni del pad siano compatibili con i processi di foratura e placcatura in rame, evitando l'otturazione del via e connessioni difettose;

• Verifica della progettazione dei pad: Confermare che le dimensioni e la spaziatura dei pad siano compatibili con il package del dispositivo, evitando pad troppo grandi o troppo piccoli che potrebbero causare giunti freddi o ponti di saldatura, e garantire la compatibilità con i processi di montaggio SMT e saldatura in rientro;

• Controllo della maschera di saldatura/serigrafia: Verificare se l'apertura della maschera saldante copre il pad e se la serigrafia si sovrappone, garantendo un posizionamento accurato del dispositivo durante la produzione;

• Verifica della lavorazione del rame: Verificare il metodo di connessione tra il rame e i pad, i via, le isole di rame, adattandosi ai requisiti di processo di incisione del PCB e della maschera saldante.

III. Ispezione della Struttura Meccanica e del Design Termico: Miglioramento dell'Affidabilità del Prodotto

La DRC ottimizza il design dal punto di vista della struttura fisica e della stabilità termica, garantendo la resistenza meccanica e la capacità di dissipazione del calore della PCBA durante tutto il suo ciclo di vita:

• Verifica del posizionamento dei componenti: Verifica se la distanza tra i componenti soddisfa i requisiti di dissipazione del calore e se esiste interferenza meccanica, prevedendo uno spazio sufficiente per il montaggio e la dissipazione del calore;

• Controllo della distanza dal bordo della scheda: Verifica la distanza minima tra componenti, fori passanti, tracce di rame e il bordo della PCB, evitando danni ai circuiti e insufficiente resistenza meccanica causati dal taglio del bordo;

• Verifica del design della dissipazione del calore: Per componenti ad alta potenza, verifica se il design dei pad di dissipazione e dei fori termici è adeguato, garantendo una rapida conduzione del calore ed evitando l'accumulo di calore che potrebbe portare all'invecchiamento dei componenti;

• Verifica dei fori meccanici: Verifica che le dimensioni e la posizione dei fori delle viti e dei fori di posizionamento corrispondano all'alloggiamento e alla struttura di montaggio, evitando malfunzionamenti di assemblaggio dovuti a deviazioni dei fori.

IV. Verifica della Compatibilità del Dispositivo e del Package: Riduzione dei Rischi di Assemblaggio

Il controllo della compatibilità progettuale verifica la coerenza tra i package dei dispositivi e i documenti di progetto per evitare problemi di assemblaggio causati da errori nel package:

• Verifica della Corrispondenza del Package: Conferma che il package del dispositivo corrisponda al dispositivo effettivamente selezionato, evitando il "mismatch package-dispositivo" che impedirebbe la saldatura;

• Verifica dei Componenti Polari: Verifica se la polarità del package di componenti polarizzati come diodi, condensatori e circuiti integrati corrisponde alla logica progettuale, evitando la saldatura inversa che potrebbe bruciare il dispositivo;

• Verifica degli Alloggiamenti dei Componenti: Analizza pacchetti non specificati e componenti duplicati, garantendo che le informazioni sui componenti nella distinta base (BOM) corrispondano completamente alle informazioni sui componenti nei documenti di progetto.

V. Ispezione Speciale per Processi ad Alta Densità e Processi Speciali: Adattamento a Progetti Complessi

Per PCB con processi speciali come HDI, PCB rigido-flessibili e vias sepolte/cieche, DRC offre funzioni di ispezione specializzate personalizzate:

• Ispezione del Processo HDI: Verifica se il diametro dei vias, la precisione della posizione e la struttura di impilamento soddisfino i requisiti del processo HDI, prevenendo malfunzionamenti di interconnessione dei vias;

• Verifica Vias Sepolte/Cieche: Controlla la conducibilità delle vias sepolte/cieche e il loro collegamento ai circuiti degli strati esterni per garantire una trasmissione stabile del segnale tra gli strati;

• Ispezione PCB Rigid-Flex: Verifica se il design di transizione tra aree flessibili e rigide e il raggio di curvatura soddisfino i requisiti dei processi PCB flessibili, prevenendo rotture del circuito durante la flessione.

VI. Ispezione della conformità e degli standard del settore: soddisfare requisiti specifici per scenario

DRC incorpora standard obbligatori provenienti da diversi settori industriali per garantire che i prodotti PCBA soddisfino i requisiti di conformità relativi ai loro scenari applicativi: verifiche della compatibilità elettromagnetica (EMC): verificano se il posizionamento dei condensatori di filtro, l'integrità del piano di massa e la progettazione della schermatura dei segnali rispettano gli standard EMC al fine di ridurre le emissioni e le interferenze elettromagnetiche; verifica conforme a standard specifici del settore:

• Elettronica automobilistica: Conforme agli standard IATF 16949, verifica la distanza di isolamento tra circuiti ad alta e bassa tensione e la progettazione per la resistenza alle vibrazioni;

• Apparecchiature mediche: Conforme allo standard ISO 13485, verifica l'integrità del segnale e la progettazione dell'isolamento per garantire diagnosi precise delle apparecchiature;

• Controllo industriale: Verifica la progettazione anti-interferenza e l'adattabilità a temperature estese per soddisfare i requisiti di stabilità degli ambienti industriali;

• Verifiche di conformità alla sicurezza: Per le PCB alimentate dalla rete elettrica, verificare che le distanze di isolamento e i clearances siano conformi agli standard di sicurezza come IEC 60950 per evitare il rischio di scossa elettrica.

VII. Funzione di suggerimento per l'ottimizzazione del progetto: Migliorare l'efficienza della progettazione

Strumenti avanzati DRC non si limitano a "individuare problemi", ma forniscono anche suggerimenti intelligenti per l'ottimizzazione, aiutando gli ingegneri a iterare rapidamente i progetti:

• Marcatura automatica della posizione dei problemi: Contrassegnare con precisione le posizioni delle violazioni tramite un'interfaccia visiva, con supporto per l'accesso immediato all'area corrispondente nel file di progetto;

• Raccomandazioni per soluzioni di ottimizzazione: Fornire soluzioni specifiche per le violazioni, ad esempio "larghezza della pista insufficiente, si consiglia di regolare a 0,15 mm" oppure "distanza tra pad troppo ridotta, si consiglia di aumentare a 0,3 mm";

• Funzione di riparazione batch: Supporta la riparazione automatica in blocco di violazioni semplici e ricorrenti, migliorando notevolmente l'efficienza delle modifiche al progetto.