Designregelcontrole

Designregelcontrole

Designregelcontrole, ook wel vaker aangeduid als DRC in de PCB-industrie, is een fysiek ontwerpproces om te bepalen of de fysieke lay-out voldoet aan een aantal regels of aanbevolen parameters gedefinieerd door de fabrikanten van halfgeleiders. DRC omvat ook LVS (lay-out en schema) inspectie, XOR-inspectie, ERC (elektrische regelinspectie) en antenne-inspectie.

Het ontwerpen en produceren van PCB's is een zeer complex proces dat effectief beheer vereist van duizenden componenten en verbindingen op meerdere lagen. Het waarborgen van productieopbrengst is cruciaal, en Design Rule Check is een belangrijke methode om deze te verbeteren. DRC is een essentiële verificatiestap in het PCB-ontwerpproces, waarbij EDA-tools worden gebruikt om automatisch te controleren of de layout van de PCB voldoet aan vooraf ingestelde ontwerpregels en productiebeperkingen, zodat gewaarborgd is dat het ontwerp produceerbaar en betrouwbaar is.

Deze regels omvatten doorgaans:

• Elektrische regels: zoals minimale spoorbreedte, spoorafstand en specificaties voor pad- en spooraansluitingen om kortsluiting of signaalinterferentie te voorkomen;

• Productieregels: zoals minimale gatdiameter, via-breedte en soldeermasker (soldeermasker) openingsgrootte om aan te sluiten bij de verwerkingsmogelijkheden van de PCB-fabriek;

• Procesregels: zoals componentafstand en instellingen van positioneringsreferentiepunten om te voldoen aan de precisie-eisen van SMT-assembleermachines. De kernfunctie van DRC is het detecteren van mogelijke ontwerpfouten en overtredingen, waardoor herwerkzaamheden in latere productiefasen worden verminderd, kosten dalen en de ontwikkelcyclus wordt verkort.

De kernwaarde en belang van Design Rule Check (DRC) in PCBA-productie

Designregelcontrole is een cruciale kwaliteitscontrolestap in het gehele PCBA-proces van ontwerp tot massaproductie. Door het instellen van industrienormen, productieprocesbeperkingen en betrouwbaarheidseisen, wordt automatisch of handmatig de PCB-ontwerpdocumentatie geverifieerd. De belangrijkheid ervan strekt zich uit over de gehele keten van ontwerpverificatie, kostenbeheersing, zorg voor massaproductie en kwaliteitsverbetering. Het is een kernvoorbereidingsstap voor Kingfield om de concurrentiepositie van haar PCBA-producten te waarborgen.

I. Voorkom ontwerpfouten en verlaag de risico's van massaproductie

DRC kan verborgen problemen in het ontwerp nauwkeurig identificeren, inclusief niet-conforme spoorbreedtes/afstanden, afwijkende via-afmetingen, onjuiste overeenkomst tussen pads en componentverpakkingen, slechte koperverbindingen, en conflicten in de lay-out van voedings- en aardingsnetwerken. Als deze problemen niet worden opgemerkt tijdens de ontwerpfase, kunnen ze leiden tot fatale fouten zoals kortsluitingen/open circuit op de PCB, onmogelijkheid om componenten te solderen, en signaalinterferentie tijdens prototyping of massaproductie. Dit verspilt niet alleen grondstoffen, maar vertraagt ook de oplevering van het project. Kingfield gebruikt een strikt DRC-proces om ontwerpfouten vroegtijdig te detecteren, risico's bij de bron te beheersen en ervoor te zorgen dat het ontwerp voldoet aan de eisen voor producteerbaarheid.

II. Afstemmen van productieprocessen om productie-efficiëntie te waarborgen

Verschillende PCBA-fabrikanten hebben uiteenlopende productieapparatuur en procescapaciteiten. DRC kan inspectieregels aanpassen op basis van de kernprocesparameters van Kingfield om een hoge mate van overeenstemming te waarborgen tussen ontwerpdocumenten en daadwerkelijke productiecapaciteiten. Bijvoorbeeld voor microvia-ontwerpen op hoogdichtheidsprintplaten kan DRC controleren of de gatdiameter voldoet aan de boorapparatuurnauwkeurigheid, waardoor productie-interrupties en verlies van opbrengst door procesonverenigbaarheid worden voorkomen. DRC realiseert naadloze integratie van "ontwerp-productie", wat de productie-efficiëntie aanzienlijk verbetert en de levertijd verkort.

III. Beheers kostenverliezen en optimaliseer resourceallocatie

Ontwerpfouten die leiden tot herwerkzaamheden of opnieuw produceren zijn een van de belangrijkste redenen voor kostenoverschrijdingen in PCBA-projecten. Als bijvoorbeeld een kortsluiting op een printplaat optreedt door te geringe afstand tussen sporen, moet de printplaat opnieuw gemaakt worden, moeten componenten opnieuw aangeschaft worden en is secundaire bewerking nodig, wat direct de materiaal- en arbeidskosten verhoogt. Als problemen pas na massaproductie worden ontdekt, worden de verliezen exponentieel groter. Kingfield gebruikt DRC om problemen op voorhand te identificeren, waardoor herwerkingspercentages tot een minimum worden beperkt en materiaalverspilling door onredelijke ontwerpen wordt voorkomen, wat zorgt voor nauwkeurige kostenbeheersing en verbeterde winstgevendheid van het project.

IV. Zorg voor productbetrouwbaarheid en verbeter het merkimago

De betrouwbaarheid van PCBA-producten hangt rechtstreeks af van de rationaliteit van het ontwerp. DRC kan het ontwerp plan vanuit meerdere dimensies verifiëren, inclusief elektrische prestaties, mechanische structuur en thermische stabiliteit:
Elektrische prestaties: Controleer de rationaliteit van spanningsval in het voedingsnetwerk, signaalimpedantie-aanpassing en aardingontwerp om productstoringen te voorkomen die worden veroorzaakt door signaalinterferentie of voedingsonstabiliteit;
Mechanische structuur: Controleer of de componentindeling voldoet aan de eisen voor warmteafvoer en of de connectoren voldoende ruimte hebben voor invoegen en verwijderen, om te voorkomen dat hitte-ophoping of mechanische interferentie de levensduur van het product beïnvloedt;
Milieuaanpassingsvermogen: Voor speciale toepassingen zoals in de industriele en automotive sector, kan DRC controleren of het ontwerp voldoet aan milieunormen zoals trillingsbestendigheid en hoge temperatuurbestendigheid. DRC zorgt voor stabiele werking van producten gedurende hun volledige levenscyclus, verlaagt de kosten voor naverkooponderhoud en versterkt het merkimago en de marktconcurrentiepositie van Kingfield in de PCBA-industrie.

V. Aanpassen aan branche-normen en voldoen aan conformiteitseisen

PCBA-producten voor verschillende toepassingen moeten voldoen aan relevante sectornormen. DRC kan de verplichte eisen van deze normen integreren om certificering van productnaleving te waarborgen. Bijvoorbeeld bij het ontwerp van PCBA's voor auto-elektronica kan DRC de isolatieafstand tussen hoog- en laagspanningskringen controleren om te voldoen aan veiligheidsnormen voor autotronics; bij PCBAs voor medische apparatuur kan het de signaalintriciteitsontwerp controleren om de nauwkeurigheid van diagnostiek door het apparaat te garanderen. Kingfield zorgt via DRC voor naleving van producten met sectornormen en levert klanten conformiteitsgaranderende en betrouwbare op maat gemaakte oplossingen.

Designregelcontrole, als kerninstrument voor de verificatie van PCBA-ontwerp, voert een uitgebreide en gedetailleerde controle uit op PCB-ontwerpdoe­menten via een genormeerde regelbasis en intelligente verificatielogica. De functies bestrijken sleuteldimensies zoals elektrische prestaties, productiehaalbaarheid, mechanische structuur en conformiteit, en vormen de kerntechnologische ondersteuning waarmee Kingfield de kwaliteit van het PCBA-ontwerp en de betrouwbaarheid bij massaproductie waarborgt. Hieronder worden de acht kernfuncties in detail beschreven:

I. Verificatie van elektrische regels: Zorgen voor stabiele schakelingfunctie

Elektrische prestaties zijn de kern van PCBA-producten. DRC verifieert nauwkeurig de elektrische rationaliteit van het circuitontwerp om problemen zoals signaalafwijkingen en onstabiele voeding al in het begin te voorkomen:

• Controle van afstandregels: Controleert de minimale isolatie-afstand tussen geleiders, pads, via's en koperbanen om kortsluitingen en lekstroom te voorkomen door onvoldoende afstand, met name geschikt voor de strenge eisen van hoogspanningscircuits en hoogdichtheids PCB's;

• Verificatie van netwerkconnectiviteit: Detecteert netwerkproblemen zoals onderbrekingen, kortsluitingen en losse verbindingen om ervoor te zorgen dat de connectiviteit van voeding-, signaal- en aardingsnetwerken voldoet aan de ontwerpspecificaties, en functionele storingen door netwerkonderbrekingen te voorkomen;

• Verificatie van impedantie-aanpassing: Bij hoge-snelheid signalen wordt gecontroleerd of de transmissielijnbreedte, lijnafstand en diëlektrische dikte voldoen aan de vooraf ingestelde impedantiewaarden om signaalreflectie en crosstalk te verminderen en de signaalintegriteit te waarborgen;

• Verificatie van voedingsnetwerk: Controleert of de breedte van de stroomrail voldoet aan de eisen voor stroomdoorvoercapaciteit (om overbelastingsverhitting te voorkomen) en of de voeding- en massaverdeling gebalanceerd is (om spanningsval te verminderen), zodat een stabiele voeding wordt gewaarborgd;

• Controle van aardingsontwerp: Controleer of de aardingsmethode (éénpuntsaarding, multipuntaarding) redelijk is en of het aantal aardingsvia’s voldoende is om aardlusseninterferentie te voorkomen en de storingbestendigheid van de schakeling te verbeteren.

II. Controle op verwerkbaarheid: zorg voor productiehaalbaarheid

DRC past regels aan op basis van de parameters van de productieapparatuur en de procescapaciteiten van Kingfield om naadloze compatibiliteit tussen het ontwerp en het daadwerkelijke productieproces te garanderen:

• Controle lijnbreedte/afstand: Controleer of de geleiderbreedte voldoet aan de minimale verwerkingsvereisten, om breuk tijdens etsen en onvoldoende stroomdoorvoer door te smalle lijnen te voorkomen;

• Via parameterverificatie: Controleer of de via-diameter, wanddikte en padgrootte overeenkomen met de boor- en koperplaqueerprocessen, om blokkering van vias en slechte verbindingen te voorkomen;

• Verificatie van padontwerp: Bevestig dat de grootte en onderlinge afstand van de pads overeenkomen met het devicepakket, om te grote of te kleine pads te voorkomen die koude soldeerverbindingen en soldeerbruggen veroorzaken, en zorg voor compatibiliteit met SMT-plaatsing en reflowsoldeerprocessen;

• Controle soldeermasker/tekstlaag: Controleer of de soldermaskeropening de pad bedekt en of het zijdescherm overlapt, zodat tijdens de productie nauwkeurige positionering van onderdelen wordt gewaarborgd;

• Verificatie koperbewerking: Controleer de verbindingsmethode tussen het koper en de pads en via's, koperen eilanden, en pas deze aan aan de vereisten van het PCB-ets- en soldermaskerproces.

III. Inspectie van mechanische structuur en thermisch ontwerp: Verbetering van de productbetrouwbaarheid

DRC optimaliseert het ontwerp vanuit het oogpunt van fysieke structuur en thermische stabiliteit, en waarborgt de mechanische sterkte en warmteafvoercapaciteit van de PCBA gedurende de gehele levenscyclus:

• Verificatie van componentenlayout: Controleert of de onderlinge afstand tussen componenten voldoet aan de eisen voor warmteafvoer en of er mechanische interferentie is, en houdt voldoende ruimte vrij voor montage en koeling;

• Controle afstand tot rand van de printplaat: Verifieert de minimale afstand van componenten, via’s en koperbanen tot de rand van de PCB, om beschadiging van de schakeling en onvoldoende mechanische sterkte door het snijden van de rand te voorkomen;

• Verificatie van koelontwerp: Voor hoogvermogencomponenten wordt gecontroleerd of het ontwerp van koelpaden en koelvia’s redelijk is, zodat warmte snel kan worden afgevoerd en opstapeling van warmte die leidt tot veroudering van componenten wordt voorkomen;

• Verificatie van mechanische gaten: Controleert of de afmeting en positie van schroefgaten en positioneringsgaten overeenkomen met de behuizing en bevestigingsstructuur, om montageruimte te voorkomen door gatafwijkingen.

IV. Controle op apparaat- en pakketcompatibiliteit: het beperken van montagegevaren

Controle op ontwerppasvorm verifieert de consistentie tussen apparaatpakketten en ontwerpdocumenten om montageproblemen door pakketfouten te voorkomen:

• Controle op pakketovereenstemming: Bevestigt dat het apparaatpakket overeenkomt met het daadwerkelijk geselecteerde apparaat, om een "pakket-apparaatmismatch" te voorkomen die het solderen verhindert;

• Verificatie van polariteitscomponenten: Controleert of de pakketpolariteit van gepolariseerde componenten zoals diodes, condensatoren en geïntegreerde schakelingen overeenkomt met de ontwerpl ogica, om omgekeerd solderen te voorkomen dat het apparaat kan doen uitbranden;

• Controle van componentplaatsaanduiding: Onderzoekt ongespecificeerde pakketten en gedupliceerde componenten, en zorgt ervoor dat de componentinformatie in de BOM (Bill of Materials) volledig overeenkomt met de componentinformatie in de ontwerpdocumenten.

V. Speciale inspectie voor hoge dichtheid en speciale processen: aanpassen aan complexe ontwerpen

Voor PCB's met speciale processen zoals HDI, star-flexibele PCB's en ingebedde/blinde via's, biedt DRC aangepaste speciale inspectiefuncties:

• HDI-procesinspectie: Controleert of de via-diameter, positienauwkeurigheid en stapelstructuur voldoen aan de HDI-procesvereisten om via-verbindingstilstanden te voorkomen;

• Verificatie van ingebedde/blinde via's: Controleert de geleidbaarheid van ingebedde/blinde via's en hun verbinding met de circuits op de buitenste laag om stabiele signaaloverdracht tussen lagen te waarborgen;

• Inspectie van star-flexibele PCB's: Controleert of het overgangsontwerp tussen flexibele en stijve gebieden en de buigradius voldoen aan de vereisten van flexibele PCB-processen om scheuren in de bedrading tijdens buiging te voorkomen.

VI. Comply en inspectie van sectornormen: Voldoen aan scenariospecifieke vereisten

DRC integreert verplichte normen uit diverse industrieën om ervoor te zorgen dat PCBA-producten voldoen aan de compliantievereisten van hun toepassingsscenario's: Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) controles: Controleren of de lay-out van filtercondensatoren, de integriteit van massavlakken en het ontwerp van signaalscherming voldoen aan EMC-normen om elektromagnetische straling en interferentie te verminderen; Verificatie van branchespecifieke normen:

• Auto-elektronica: Voldoet aan IATF 16949-normen, controleert de isolatieafstand tussen hoog- en laagspanningskringen en het trillingsbestendige ontwerp;

• Medische apparatuur: Voldoet aan ISO 13485-normen, controleert signaalintegriteit en isolatieontwerp om nauwkeurige diagnostiek van apparatuur te garanderen;

• Industriële regeltechniek: Controleert het ontwerp op anti-interferentie en breed-temperatuur aanpassingsvermogen om te voldoen aan de stabiliteitsvereisten van industriële omgevingen;

• Veiligheidsconformiteitscontroles: Voor netspanning aangedreven PCB's, controleer of kruipwegen en veiligheidsafstanden voldoen aan veiligheidsnormen zoals IEC 60950 om het risico op elektrische schok te voorkomen.

VII. Functie voor ontwerpoptimalisatievoorstel: Verbeter de ontwerpefficiëntie

Geavanceerde DRC-tools doen niet alleen "problemen vinden", maar geven ook intelligente optimalisatievoorstellen om engineers te helpen bij het snel doorlopen van ontwerpcycli:

• Automatische probleemlocatie-aanduiding: Markeer nauwkeurig de locaties van overtredingen via een visuele interface, met ondersteuning voor één-klik-navigatie naar het betreffende gebied in het ontwerpbestand;

• Aanbevelingen voor optimalisatieoplossingen: Bied specifieke oplossingen voor overtredingen, zoals "onvoldoende lijnbreedte, stel aanpassing voor naar 0,15 mm" of "pad-afstand te klein, stel vergroting voor naar 0,3 mm";

• Functie voor batchherstel: Ondersteunt automatisch batchherstel van herhalende eenvoudige overtredingen, wat de efficiëntie van ontwerpwijzigingen aanzienlijk verbetert.