בדיקת עקרונות עיצוב

בדיקת עקרונות עיצוב

בדיקת עמידה בעיצוב, הידועה לרוב כ-DRC בתעשיית ה-PCB, היא תהליך עיצוב פיזי לקביעת העמידה בקבוצת כללים או פרמטרים מומלצים שנקבעו על ידי יצרני חצי המוליכים. DRC כולל גם בדיקת LVS (פריסה ותרשים), בדיקת XOR, בדיקת ERC (בדיקת כללי חשמל) ובדיקת אנטנה.

עיצוב ויצור של PCB הוא תהליך מורכב ביותר הדורש ניהול יעיל של אלפי רכיבים וחיבורים על לוחות רב-שכבות. חשוב מכריע להבטיח את ניצולת הייצור, ובדיקת חוקי עיצוב היא שיטה עיקרית לשיפורו. DRC היא שלב אימות קריטי בתהליך עיצוב ה-PCB, המשתמש בכלים של EDA כדי לבדוק אוטומטית האם פריסת ה-PCB עומדת בחוקי העיצוב המוגדרים מראש ומגבלות הייצור, ומבטיח כי העיצוב ניתן לייצור ואמין.

החוקים הללו כוללים בדרך כלל:

• חוקים חשמליים: למשל רוחב מסלול מינימלי, ריווח בין מסלולים, וمواصفות חיבור של פדים ומסלולים, כדי למנוע קצר או הפרעות אותות;

• חוקים לייצור: כגון קוטר חור מינימלי, רוחב ויה, וגודל פתיחה של מסכת הלח (מסכת הלח) כדי להתאים ליכולות העיבוד של מפעל ה-PCB;

• כללי עיבוד: כגון ריווח רכיבים והגדרת נקודות ייחוס למיקום כדי לעמוד בדרישות הדיוק של ציוד ההרכבה SMT. הפונקציה המרכזית של בדיקת כללי העיצוב (DRC) היא זיהוי שגיאות וכללים מעצבים פוטנציאליים, והפחתה של עבודה חוזרת בתהליך הייצור, צמצום עלויות וקיצוץ מחזור הפיתוח.

הערך המרכזי והחשיבות של בדיקת כללי העיצוב (DRC) בייצור PCBA

בדיקת עמידה בדרישות עיצוב היא שלב חשוב של בקרת איכות בכל תהליך PCBA, מהעיצוב ועד לייצור המוני. על ידי הגדרת תקנים תעשייתיים, אילוצי תהליך ייצור ודרישות אמינות, מבוצעת אימות אוטומטית או ידנית של מסמכים לעיצוב PCB. חשיבותה משתרעת על כל שרשרת האימות של העיצוב, בקרת עלותות, הבטחת ייצור מוני ושיפור איכות. זהו תהליך מרכזי עבור Kingfield להבטחת התחרותיות של מוצרים PCBA.

I. מניעת כשלים בעיצוב וצמצום סיכונים בייצור המוני

DRC יכול לזהות במדויק בעיות חבויות בעיצוב, כולל רוחב/ריווח של עקارات שלא תואם, מידות חור חסרות תקינות, אי התאמה בין פדים לחבילות רכיבים, חיבורים לקוור לא תקינים, וסתירות בתכנון רשתות אספקה וארקה. אם לא מזוהות בעיות אלו בשלב העיצוב, הן עלולות להוביל לכשלים קיצוניים כגון קצר או נתק ב-PCB, אי יכולת להלחם רכיבים, ועיכובים בתהליכי פיתוח או ייצור המוני. זה לא רק מבזבז חומרים גולמיים אלא גם מעכב את מועד האספקה של הפרויקט. קינגפילד משתמש בתהליך DRC מחמיר לזיהוי מוקדם של פגמים בעיצוב, כדי לשלוט בסיכונים במקור ולבטיח שהעיצוב עומד בדרישות יישום לייצור.

II. התאמת תהליכי ייצור כדי להבטיח יעילות בייצור

יצרנים שונים של PCBA מציגים ציוד ייצור ויכולות תהליך שונות. DRC יכול להתאים חוקי בדיקה בהתאם לפרמטרים המרכזיים של התהליך של Kingfield, כדי להבטיח התאמה גבוהה בין מסמכים מערכתיים לבין יכולות הייצור בפועל. לדוגמה, בעיצוב חורים קטנים ב-PCB עם צפיפות גבוהה, DRC יכול לבדוק האם קוטר החור עומד בדיוק של ציוד הנקב, וכך למנוע הפרעות בייצור וצניחת תשואות עקב אי-תאימות בתהליך. DRC מושג אינטגרציה חלקה של "עיצוב-ייצור", ובכך משפר משמעותית את יעילות הייצור ומקצר מחזורי משלוח.

III. בקרת הפסדי עלות ואופטימיזציה של הקצאת משאבים

פגמים בעיצוב שמובילים לעבודה מחדש/ייצור מחדש הם אחת הסיבות principales לחריגות עלות בפרויקטים של PCBA. לדוגמה, אם מתרחש קצר במעגל חשמלי всבת קירבה מוגזמת בין הנתיבים, יש צורך לייצר מחדש את לוח המעגל, לרכוש מחדש את הרכיבים ולבצע עיבוד משני, מה שמגדיל ישירות את עלות החומרים והעבודה. אם בעיות מתגלות לאחר ייצור המוני, ההפסדים יוכפלו באופן מעריכי. Kingfield משתמש ב-DRC לזיהוי בעיות מראש, לצמצום שיעורי עבודה מחדש ולמניעת בזבוז חומרים עקב עיצוב לא מושכל, ובכך מושגת בקרה מדויקת על עלות והשפרת הרווחיות של הפרויקט.

IV. הבטחת אמינות המוצר ושיפור מוניטין המותג

האמינות של מוצרים של PCBA תלויה ישירות בהיגיון העיצוב שלהם. DRC יכול לבדוק את תוכנית העיצוב מממדים מרובים, כולל ביצועים חשמליים, מבנה מכני ויציבות תרמית:
ביצועים חשמליים: אימות היגיון נפילת מתח ברשת החשמל, התאמת עיכובים של אותות ועיצוב ארקות, כדי למנוע תקלות במוצר הנגרמות על ידי הפרעות אותות או אי-יציבות של מתח חשמלי;
מבנה מכני: בדיקה האם סידור הרכיבים עומד בדרישות פיזור חום והאם למפתחים יש מספיק מקום להכנסה והוצאה, כדי למנוע השפעה על אורך חיי המוצר עקב הצטברות חום או התנגשויות מכניות;
תאימות לסביבה: לתרחישים מיוחדים כגון יישומים תעשייתיים ואוטומotive, DRC יכול לאשר האם העיצוב עומד בדרישות הסביבה כגון עמידות בפני רעשים ועמידות בטמפרטורות גבוהות. DRC מבטיח פעילות יציבה של המוצר לאורך מחזור החיים שלו, מפחית את עלויות התפעול לאחר המכירה, ומחזק את מוניטין המותג של Kingfield והיתרון התחרותי בשוק תעשיית ה-PCBA.

ה. התאמה לתקני תעשייה וה cumplience עם דרישות חוקיות

מוצרי PCBA ליישומים שונים חייבים לעמוד בדרישות התקן התעשייתי הרלוונטי. DRC יכול להטביע את הדרישות החובה של תקנים אלו כדי להבטיח אישור תאימות המוצר. לדוגמה, בעיצוב PCBA לאלקטרוניקה אוטומобильית, DRC יכול לבדוק את מרחק ההפרדה בין מעגלים בעלי מתח גבוה ונמוך כדי לעמוד בתקני הבטיחות האלקטרונית האוטומобильית; ב-PCBA של ציוד רפואי, ניתן לבדוק את עיצוב שלמות האות כדי להבטיח דיוק באבחנות המכשיר. Kingfield מבטיח תאימות מוצר לתקני התעשייה באמצעות DRC, ומספק ללקוחות פתרונות מותאמים אישית, מותאמים ואמינים.

בדיקת כללי העיצוב, כלים מרכזי לאימות עיצוב PCBA, מבצעת בדיקות מקיפות ומפורטות על מסמכי עיצוב PCB באמצעות בסיס כללי מודולרי ולוגיקה אימות חכמה. הפונקציות שלה כוללות תחומים מרכזיים כגון ביצועים חשמליים, יישום ייצור, מבנה מכני ודרכי עמידה בהוראות, והיא נתמכת טכנולוגית בצורה צמודה ע"י Kingfield כדי להבטיח איכות עיצוב PCBA ואמינות בייצור המוני. להלן פירוט של שמונה הפונקציות הליבה:

I. אימות כלל חשמלי: הבטחת פעילות מעגל יציבה

ביצועים חשמליים הם ליבת מוצר PCBA. DRC מבצעת אימות מדויק של ההיגיון החשמלי בעיצוב המעגל, כדי למנוע בעיות כמו סinals חריגים או אי-יציבות של כוח מהמקור:

• בדיקת כלל ריווח: מוודא את מרווחי הבידוד המינימליים בין מוליכים, פדים, חיבורים ועקבות נחושת כדי למנוע קצר חשמלי ודליפה הנגרמים מריווח לא מספיק, במיוחד מתאים לדרישות החמות של מעגלים במתח גבוה ולפסקי PCB צפופים;

• אימות חיבוריות רשת: מזהה בעיות ברשת כגון נתק, קצר וחיבורים רופפים כדי להבטיח שחיבוריות רשתות הכוח, האות והאדמה עונות על مواصفות העיצוב, ומניעה כשלים פונקציונליים עקב שיבושי חיבור;

• אימות התאמת עכבות: לאותות מהירים, בודק האם רוחב קו שדר, ריווח בין הקווים ועובי הדיאלקטריים עונים על ערכי העכבה המוגדרים מראש, כדי להפחית השראות ותעתועים, ולשמור על שלמות האות;

• אימות רשת כוח: מוודא האם רוחב מסילת החשמל עומד בדרישות נפח הולכה של הזרם (כדי להימנע מחימום בשל עומס יתר) והאם הפצה של חשמל ואדמה מאוזנת (לצמצום ירידת מתח), ומבטיח אספקת חשמל יציבה;

• בדיקת עיצוב הארקה: בדוק האם שיטת ההארקה (הארקה בנקודה אחת, הארקה במספר נקודות) היא סבירה והאם מספר החורים להארקה מספיק כדי למנוע הפרעות של לולאת קרקע ולשפר את יכולת המעגל לעמוד בהפרעות.

II. בדיקת תאימות תהליך ייצור: הבטחת אפשרות ייצור

DRC מخصص כללים על סמך פרמטרים של ציוד הייצור ויכולות התהליך של Kingfield כדי להבטיח תאימות חלקה בין העיצוב לבין תהליך הייצור בפועל:

• בדיקת רוחב/מרווח קו: אמת שהרוחב של המוליך עונה על דרישות העיבוד המינימליות, כדי להימנע משבירה במהלך הקשה או מחסור בנפח הולכת זרם בגלל רוחב קו דק מדי;

• אימות פרמטרי החור העובר: בדוק שהקוטר של החור העובר, עובי הקיר וגודל הפד תואמים את תהליכי הנקב והחיפוי הנחושת, כדי להימנע מסתימת חור או חיבור לקוי;

• אימות עיצוב הפד: אשר שגודל החיבורים וה khoảngים עולים על דף המכשיר, כדי להימנע מחיבורים גדולים או קטנים מדי שיגרמו לחיבורים קרים או גשרי סOLDER, ולבטיח את התאימות לתהליך ההרכבה SMT ולחיבור באמצעות לحام זריק;

• בדיקת מסכת הלחימה/הדפסת המשי: בדוק האם פתח מסכת הלحام מכוסה על ידי הפד והאם מסגרת המשי חופפת, כדי להבטיח מיקום מדויק של המכשיר במהלך הייצור;

• אימות עיבוד הנחושת: בדוק את שיטת החיבור בין הנחושת לפדים וחורים מעברים, איי נחושת, והתאם לדרישות תהליך הקשה והמסכה של ה-PCB.

III. בדיקת מבנה מכני ועיצוב תרמי: שיפור אמינות המוצר

DRC מיטב את העיצוב מהשלב הפיזי והיציבות התרמית, כדי להבטיח את העוצמה המכנית ויכולת פיזור החום של הלוח PCBA לאורך כל מחזור החיים שלו:

• אימות סידור רכיבים: בודק האם המרחק בין הרכיבים מקיים דרישות פיזור חום, והאם קיים התנגשות מכנית, תוך שמירה על מרחב הרכבה ופיזור חום מספיק;

• בדיקת מרחק שפת הלוח: מוודא את המרחק המינימלי בין רכיבים, חורים ופסי נחושת לשפת ה-PCB, כדי למנוע נזק לدائرة ולמנוע חוסר בעמידות מכנית עקב חיתוך שפת הלוח;

• אימות עיצוב פיזור חום: לרכיבים בעלי הספק גבוה, בודק האם עיצוב Pads לפיזור חום וחורי פיזור חום הוא הגיוני, כדי להבטיח העברת חום מהירה ולמנוע הצטברות חום שתוביל להזדקנות הרכיבים;

• אימות חורים מכניים: בודק האם הגודל והמיקום של חורי הברגים וחורי המיקום תואמים את התיבה ומבנה ההרכבה, כדי להימנע מתקלות בהרכבה עקב סטיות בחורים.

IV. בדיקת תאימות מכשיר ואחסון: הפחתת סיכוני הרכבה

בדיקת תאימות העיצוב מאשרת את ההתאמה בין אחזקת המכשיר לבין מסמכי העיצוב, כדי להימנע מבעיות בהרכבה הנגרמות משגיאות באחסון:

• בדיקת התאמת איחסון: מאמת כי אחזקת המכשיר תואמת את המכשיר הנבחר בפועל, כדי להימנע ממצב של "אי-התאמה בין איחסון למכשיר" שמונע לחימר;

• אימות רכיבי קוטב: בודק האם הקוטביות של אחזקת הרכיבים ברכיבים קוטביים כגון דיודות, קondenסרים ומעגלים משולבים תואמת את הלוגיקה של העיצוב, כדי למנוע חימר הפוך העלול לשרוף את המכשיר;

• בדיקת שורת רכיבים: חוקה חבילות לא מוגדרות ורכיבים כפולים, ודואגת לכך שמידע הרכיבים ב-BOM (רשימת חומרים) יתאים לחלוטין למידע הרכיבים במסמכי העיצוב.

ה. בדיקה מיוחדת לתהליכי צפיפות גבוהה ולתהליכים מיוחדים: התאמה לעיצובים מורכבים

ל-PCB-ים עם תהליכים מיוחדים כגון HDI, PCB קשיח-גמיש, וחיבורים טרמיים טבוריים/נעלמים, DRC מציעה פונקציות בדיקה מיוחדות בהתאמה אישית:

• בדיקת תהליך HDI: מוודא כי קוטר החיבור הטרמי, דיוק המיקום והמבנה ההיררכי עונים על דרישות תהליך HDI, כדי למנוע כשלים בחיבורים בין השכבות;

• אימות חיבורים טרמיים טבוריים/נעלמים: בודק את מוליכותם של החיבורים הטרמיים הטבוריים/נעלמים ואת החיבור שלהם למעגלים בשכבות החיצוניות, כדי להבטיח העברה יציבה של אותות בין שכבות;

• בדיקת PCB קשיח-גמיש: מוודא כי עיצוב המעבר בין האזורים הגמישים והקשיחים ורדיוס הכיפוף עונים על דרישות תהליך ה-PCB הגמיש, כדי למנוע קרע במעגל במהלך כיפוף.

VI. בדיקת תאימות ותקני תעשייה: עמידה בדרישות ספציפיות לפי תרחיש

DRC כולל תקנים חובה מתחומים שונים כדי להבטיח שמוצרי PCBA עומדים בדרישות התאימות של תרחישי היישום: בדיקות תאימות אלקטרומגנטית (EMC): בודק האם פריסת קondenסаторי הסינון, שלמות המישור הארקה ועיצוב השילדה של האותות עונים על תקני EMC, כדי להפחית קרינה ו הפרעות אלקטרומגנטיות; אימות תקני ספציפיים לתחום:

• אלקטרוניקה לרכב: תואם לתקן IATF 16949, בודק את מרחק ההפרדה בין מעגלים בעלי מתח גבוה ונמוך וכן את עמידות העיצוב בפני רעידה;

• ציוד רפואי: תואם לתקן ISO 13485, מבצע אימות של שלמות האותות ועיצוב הבידוד כדי להבטיח אבחנות ציוד מדויקות;

• בקרה תעשייתית: בודק את עיצוב עמידות בהפרעות ואת ההתאמה לטמפרטורות רחבות כדי לעמוד בדרישות היציבות של סביבות תעשייתיות;

• בדיקות תאימות איות: לפאנלים מודפסים שמחוברים לרשת החשמל, יש לוודא שהמרחקים של זחילה והמרווחים עונים על תקנים לאיות כגון IEC 60950, כדי למנוע את הסיכון להתחשמלות.

VII. פונקציית הצעת אופטימיזציה של העיצוב: שיפור יעילות העיצוב

כלים מתקדמים לבדיקת חוקי עיצוב (DRC) לא רק "מזהים בעיות", אלא גם מספקים הצעות אופטימיזציה חכמות, כדי לעזור למהנדסים לבצע איטרציות מהירות של העיצוב:

• סימון מיקום 자וטומטי של בעיה: סימון מדויק של מוקדי הפרה דרך ממשק חזותי, עם תמיכה בקפיצה באחת לאזור המתאים בקובץ העיצוב;

• המלצה על פתרונות אופטימיזציה: הצגת פתרונות ספציפיים להפרות, למשל "רוחב קו לא מספיק, מומלץ להתאים ל-0.15 מ"מ" או "מרווח בין הפדים קטן מדי, מומלץ להגדיל ל-0.3 מ"מ";

• פונקציית תיקון קבוצתי: תמיכה בתיקון אוטומטי קבוצתי של הפרות פשוטות וחוזרות, ובכך שיפור משמעותי ביעילות שינויי העיצוב.