Verificação de Regras de Projeto

O projeto e a fabricação de PCBs são processos altamente complexos que exigem o gerenciamento eficaz de milhares de componentes e conexões em placas multicamadas. Garantir o rendimento de produção é crucial, e a Verificação das Regras de Projeto é um método fundamental para melhorá-lo. O DRC é uma etapa crítica de verificação no processo de projeto de PCB, utilizando ferramentas EDA para verificar automaticamente se o layout do PCB está em conformidade com as regras de projeto predefinidas e as restrições de fabricação, assegurando que o projeto seja fabricável e confiável.

Essas regras geralmente incluem:

• Regras elétricas: como largura mínima de trilha, espaçamento entre trilhas e especificações de conexão entre pads e trilhas, para evitar curtos-circuitos ou interferência de sinal;

• Regras de fabricação: como diâmetro mínimo do furo, largura da via e tamanho da abertura da máscara de solda (máscara de solda) para corresponder às capacidades de processamento da fábrica de PCBs;

• Regras de processo: como espaçamento entre componentes e configurações de pontos de referência de posicionamento para atender aos requisitos de precisão dos equipamentos de montagem SMT. A função principal do DRC é detectar erros e violações potenciais no projeto, reduzindo retrabalhos na produção posterior, diminuindo custos e encurtando o ciclo de desenvolvimento.

O valor principal e a importância da Verificação de Regras de Projeto (DRC) na fabricação de PCBA

A verificação de regras de projeto é uma etapa crítica de controle de qualidade em todo o processo de PCBA, do projeto à produção em massa. Ao definir padrões do setor, restrições de processo de fabricação e requisitos de confiabilidade, ela verifica automaticamente ou manualmente os documentos de projeto do PCB. Sua importância abrange toda a cadeia de verificação de projeto, controle de custos, garantia de produção em massa e melhoria da qualidade. É um processo essencial para a Kingfield garantir a competitividade de seus produtos PCBA.

I. Evitar falhas de projeto e reduzir riscos de produção em massa

O DRC pode identificar com precisão problemas ocultos no projeto, incluindo largura/espaçamento de trilhas não conformes, dimensões anormais de vias, incompatibilidade entre pads e invólucros de dispositivos, conexões de cobre deficientes e conflitos no layout das redes de alimentação e terra. Se esses problemas não forem identificados na fase de projeto, podem levar a falhas fatais, como curtos-circuitos/circuitos abertos na PCB, incapacidade de soldar componentes e interferência de sinal durante a prototipagem ou produção em massa. Isso não só gera desperdício de matérias-primas, mas também atrasa a entrega do projeto. A Kingfield utiliza um processo rigoroso de DRC para interceptar defeitos de projeto precocemente, controlando os riscos na origem e garantindo que o projeto atenda aos requisitos de viabilidade de fabricação.

II. Adequação aos processos de fabricação para garantir eficiência produtiva

Diferentes fabricantes de PCBA possuem equipamentos de produção e capacidades de processo variadas. O DRC pode personalizar regras de inspeção com base nos parâmetros de processo essenciais da Kingfield, garantindo um alto grau de compatibilidade entre os documentos de projeto e as capacidades reais de produção. Por exemplo, para designs de microfuros em PCBs de alta densidade, o DRC pode verificar se o diâmetro do furo atende à precisão do equipamento de perfuração, evitando interrupções na produção e reduções no rendimento devido à incompatibilidade de processo. O DRC permite a integração perfeita entre "projeto-manufatura", melhorando significativamente a eficiência da produção e encurtando os ciclos de entrega.

III. Controlar perdas de custo e otimizar a alocação de recursos

Falhas de design que levam à refabricação ou retrabalho são uma das principais causas de estouros de custo em projetos de PCBA. Por exemplo, se ocorrer um curto-circuito na PCB devido ao espaçamento excessivamente reduzido entre trilhas, a placa precisa ser refabricada, os componentes devem ser readquiridos e é necessária uma nova etapa de processamento, aumentando diretamente os custos de materiais e mão de obra. Se os problemas forem descobertos após a produção em massa, os prejuízos serão exponencialmente ampliados. A Kingfield utiliza DRC para identificar problemas antecipadamente, minimizando as taxas de retrabalho e evitando desperdício de materiais devido a um design inadequado, alcançando um controle preciso de custos e melhorando a rentabilidade do projeto.

IV. Garantir a confiabilidade do produto e aprimorar a reputação da marca

A confiabilidade dos produtos PCBA depende diretamente da racionalidade do seu design. O DRC pode verificar o projeto em múltiplas dimensões, incluindo desempenho elétrico, estrutura mecânica e estabilidade térmica:
Desempenho elétrico: Verificar a racionalidade da queda de tensão na rede elétrica, compatibilidade de impedância do sinal e projeto de aterramento para evitar mau funcionamento do produto causado por interferência de sinal ou instabilidade de energia;
Estrutura mecânica: Verificar se o posicionamento dos componentes atende aos requisitos de dissipação de calor e se os conectores possuem espaço suficiente para inserção e remoção, evitando afetar a vida útil do produto devido ao acúmulo de calor ou interferência mecânica;
Adaptabilidade ambiental: Para cenários especiais, como aplicações industriais e automotivas, o DRC pode verificar se o projeto atende a padrões ambientais, como resistência a vibrações e altas temperaturas. O DRC garante a operação estável dos produtos durante todo o ciclo de vida, reduz os custos de manutenção pós-venda e fortalece a reputação da marca Kingfield e sua competitividade no mercado da indústria PCBA;

V. Adaptar-se a normas do setor e atender aos requisitos de conformidade

Produtos PCBA para diferentes aplicações devem cumprir com as normas industriais relevantes. A DRC pode incorporar os requisitos obrigatórios dessas normas para garantir a certificação de conformidade do produto. Por exemplo, no projeto de PCBA para eletrônicos automotivos, a DRC pode verificar a distância de isolamento entre circuitos de alta e baixa tensão para atender às normas de segurança eletrônica automotiva; em PCBAs para dispositivos médicos, pode verificar o projeto de integridade de sinal para garantir a precisão dos diagnósticos do dispositivo. A Kingfield garante a conformidade do produto com as normas industriais por meio da DRC, oferecendo aos clientes soluções personalizadas conformes e confiáveis.

A verificação de regras de design, como ferramenta central para a verificação de projetos de PCBA, realiza verificações abrangentes e detalhadas em documentos de projeto de PCB por meio de uma base padronizada de regras e lógica inteligente de verificação. Suas funções abrangem dimensões essenciais, como desempenho elétrico, viabilidade de fabricação, estrutura mecânica e conformidade, sendo um suporte tecnológico fundamental para a Kingfield garantir a qualidade do projeto de PCBA e a confiabilidade na produção em massa. A seguir, detalham-se suas oito funções principais:

I. Verificação de Regras Elétricas: Garantindo Funcionamento Estável do Circuito

O desempenho elétrico é o cerne dos produtos PCBA. O DRC verifica com precisão a racionalidade elétrica do projeto do circuito, evitando problemas como anomalias de sinal e instabilidade de alimentação já na origem:

• Verificação da regra de espaçamento: Verifica o espaçamento mínimo de isolamento entre condutores, pads, vias e trilhas de cobre para evitar curtos-circuitos e rastreamento causados por espaçamento insuficiente, especialmente adequado para os requisitos rigorosos de circuitos de alta tensão e PCBs de alta densidade;

• Verificação de conectividade de rede: Detecta problemas de rede, como circuitos abertos, curtos-circuitos e conexões soltas, para garantir que a conectividade das redes de alimentação, sinal e terra atenda às especificações de projeto, evitando falhas funcionais devido a interrupções na rede;

• Verificação de casamento de impedância: Para sinais de alta velocidade, verifica se a largura da linha de transmissão, o espaçamento entre linhas e a espessura do dielétrico atendem aos valores de impedância pré-definidos, reduzindo a reflexão do sinal e diafonia, assegurando a integridade do sinal;

• Verificação da rede de alimentação: Verifica se a largura da trilha de alimentação atende aos requisitos de capacidade de condução de corrente (evitando aquecimento por sobrecarga) e se a distribuição de energia e terra é equilibrada (reduzindo a queda de tensão), garantindo um fornecimento estável de energia;

• Inspeção do projeto de aterramento: Verificar se o método de aterramento (aterramento em ponto único, aterramento em múltiplos pontos) é adequado e se o número de vias de aterramento é suficiente para evitar interferência por laço de terra e melhorar a imunidade do circuito a interferências.

II. Verificação de compatibilidade com o processo de fabricação: Garantir a viabilidade de produção

O DRC personaliza regras com base nos parâmetros dos equipamentos de produção da Kingfield e nas capacidades do processo, garantindo compatibilidade perfeita entre o projeto e o processo de fabricação real:

• Verificação de largura/espaçamento das trilhas: Verificar se a largura do condutor atende aos requisitos mínimos de processamento, evitando ruptura por ataque químico e capacidade insuficiente de condução de corrente devido à largura excessivamente estreita;

• Verificação por parâmetro: Verifique se o diâmetro do furo, espessura da parede e tamanho do pad estão compatíveis com os processos de perfuração e metalização, evitando obstrução do furo e má conexão;

• Verificação do design dos pads: Confirme se o tamanho e espaçamento dos pads estão compatíveis com o invólucro do dispositivo, evitando pads superdimensionados ou subdimensionados que causem soldas frias e pontes de solda, e assegure a compatibilidade com os processos de montagem SMT e soldagem por refluxo;

• Verificação da máscara de solda/serigrafia: Verifique se a abertura da máscara de solda cobre o pad (evitando obstrução que impeça a soldagem) e se a serigrafia não sobrepõe (afetando a identificação do dispositivo), garantindo posicionamento preciso do dispositivo durante a produção;

• Verificação do tratamento de cobre: Verifique o método de conexão entre o cobre e os pads e furos, ilhas de cobre (para evitar resíduos de gravação), e adapte-se aos requisitos dos processos de gravação da PCB e máscara de solda.

III. Inspeção da Estrutura Mecânica e do Projeto Térmico: Melhorando a Confiabilidade do Produto

A DRC otimiza o projeto sob a perspectiva da estrutura física e estabilidade térmica, garantindo a resistência mecânica e a capacidade de dissipação de calor da PCBA durante todo o seu ciclo de vida:

• Verificação do layout dos componentes: Verifica se o espaçamento entre componentes atende aos requisitos de dissipação de calor e se há interferência mecânica, reservando espaço suficiente para montagem e dissipação de calor;

• Verificação da distância à borda da placa: Verifica a distância mínima entre componentes, furos e trilhas de cobre até a borda da PCB, evitando danos ao circuito e resistência mecânica insuficiente causados pelo corte da borda;

• Verificação do projeto de dissipação de calor: Para componentes de alta potência, verifica se o projeto dos pads de dissipação de calor e dos furos térmicos é adequado, garantindo uma rápida condução de calor e evitando o acúmulo de calor que leva ao envelhecimento dos componentes;

• Verificação de furos mecânicos: Verifica se o tamanho e a posição dos furos de parafuso e furos de posicionamento correspondem à carcaça e à estrutura de montagem, evitando falhas de montagem devido a desvios nos furos.

IV. Verificação de Compatibilidade de Dispositivo e Invólucro: Redução de Riscos de Montagem

A Verificação de Compatibilidade de Projeto confirma a consistência entre os invólucros dos dispositivos e os documentos de projeto, evitando problemas de montagem causados por erros no invólucro:

• Verificação de Correspondência de Invólucro: Confirma que o invólucro do dispositivo corresponde ao dispositivo efetivamente selecionado, evitando "incompatibilidade entre invólucro e dispositivo" que impeça a soldagem;

• Verificação de Componentes de Polaridade: Verifica se a polaridade do invólucro de componentes polarizados, como diodos, capacitores e circuitos integrados, está de acordo com a lógica de projeto, evitando soldagem invertida que possa queimar o dispositivo;

• Verificação de Espaços Reservados para Componentes: Investiga pacotes não especificados e componentes duplicados, garantindo que as informações dos componentes na lista de materiais (BOM) correspondam completamente às informações dos componentes nos documentos de projeto.

V. Inspeção Especial para Processos de Alta Densidade e Especiais: Adaptação a Projetos Complexos

Para PCBs com processos especiais, como HDI, PCBs rígidos-flexíveis e vias enterradas/cegas, o DRC oferece funções de inspeção especializada personalizadas:

• Inspeção de Processo HDI: Verifica se o diâmetro da via, a precisão da posição e a estrutura de empilhamento atendem aos requisitos do processo HDI, evitando falhas na interconexão de vias;

• Verificação de Vias Enterradas/Cegas: Verifica a condutividade das vias enterradas/cegas e sua conexão com os circuitos da camada externa, garantindo uma transmissão de sinal estável entre camadas;

• Inspeção de PCB Rígido-Flexível: Verifica se o projeto de transição entre áreas flexíveis e rígidas e o raio de curvatura atendem aos requisitos dos processos de PCB flexível, evitando a ruptura do circuito durante a flexão.

VI. Inspeção de Conformidade e Normas Industriais: Atendimento a Requisitos Específicos por Cenário

O DRC incorpora normas obrigatórias de diversos setores para garantir que os produtos PCBA atendam aos requisitos de conformidade de seus cenários de aplicação: Verificações de Compatibilidade Eletromagnética (EMC): Verificam se o layout dos capacitores de filtro, a integridade do plano de terra e o design de blindagem de sinais estão em conformidade com as normas EMC, reduzindo a radiação e interferência eletromagnética; Verificação de normas específicas do setor:

• Eletrônicos automotivos: Conforme às normas IATF 16949, verificando a distância de isolamento entre circuitos de alta e baixa tensão e o design de resistência à vibração;

• Equipamentos médicos: Conforme às normas ISO 13485, verificando a integridade dos sinais e o design de isolamento para garantir diagnósticos precisos dos equipamentos;

• Controle industrial: Verifica o design de imunidade a interferências e adaptabilidade em ampla faixa de temperatura para atender aos requisitos de estabilidade em ambientes industriais;

• Verificações de conformidade com segurança: Para PCBAs alimentados pela rede elétrica, verifique se as distâncias de escoamento e espaçamentos estão em conformidade com normas de segurança como a IEC 60950, evitando o risco de choque elétrico.

VII. Função de Sugestão de Otimização de Projeto: Melhorar a Eficiência do Projeto

Ferramentas avançadas de DRC não apenas "identificam problemas", mas também fornecem sugestões inteligentes de otimização para ajudar os engenheiros a iterar rapidamente nos projetos:

• Marcação automática de localização de problemas: Marque com precisão as localizações de violações por meio de uma interface visual, com suporte para salto direto à área correspondente no arquivo de projeto;

• Recomendações de soluções de otimização: Forneça soluções específicas para as violações, como "largura de trilha insuficiente, sugerimos ajustar para 0,15 mm" ou "espaçamento entre pads muito pequeno, sugerimos aumentar para 0,3 mm";

• Função de reparo em lote: Suporta reparo automático em lote de violações simples recorrentes, melhorando significativamente a eficiência das modificações de projeto.

Função de configuração de regra personalizada: Adaptar-se às necessidades personalizadas

O DRC suporta a personalização de bibliotecas de regras com base nas características do processo Kingfield e nos requisitos específicos dos clientes para realizar verificações personalizadas:

• Parâmetros de processo personalizados: Os parâmetros principais do processo Kingfield podem ser inseridos para garantir que as regras de inspeção correspondam perfeitamente às capacidades de produção;

• Incorporação de requisitos do cliente: Regras exclusivas podem ser adicionadas para atender requisitos específicos dos clientes, assegurando que o projeto atenda às expectativas do cliente;

• Configurações de prioridade de regra: São suportadas configurações de prioridade de regra para garantir que problemas críticos sejam tratados em primeiro lugar e para melhorar a precisão da verificação.