Verificare reguli de proiectare

Proiectarea și fabricarea PCB-urilor este un proces foarte complex care necesită gestionarea eficientă a mii de componente și conexiuni pe plăci cu mai multe straturi. Asigurarea randamentului la producție este crucială, iar Verificarea regulilor de proiectare este o metodă cheie pentru îmbunătățirea acestuia. DRC este un pas critic de verificare în procesul de proiectare a PCB-urilor, utilizând instrumente EDA pentru a verifica automat dacă amplasarea PCB-ului respectă regulile de proiectare prestabilite și constrângerile de fabricație, asigurând astfel că proiectul poate fi fabricat și este fiabil.

Aceste reguli includ în mod tipic:

• Reguli electrice: cum ar fi lățimea minimă a traseelor, spațiul dintre trasee și specificațiile de conectare ale zonelor și traseelor pentru a evita scurtcircuitele sau interferențele de semnal;

• Reguli de fabricație: cum ar fi diametrul minim al găurii, lățimea traseului și dimensiunea deschiderii masticei de lipit (solder mask) pentru a se potrivi capacităților de procesare ale fabricii de PCB;

• Reguli de proces: cum ar fi distanțarea componentelor și setările punctului de referință pentru poziționare, pentru a satisface cerințele de precizie ale echipamentelor de asamblare SMT. Funcția principală a verificării regulilor de proiectare (DRC) este detectarea erorilor și nerespectărilor potențiale de proiectare, reducând necesitatea de refacere în faza ulterioară de producție, scăzând costurile și scurtând ciclul de dezvoltare.

Valoarea principală și importanța verificării regulilor de proiectare (DRC) în fabricarea PCBA

Verificarea Regulilor de Proiectare este un pas critic de control al calității în întregul proces PCBA, de la proiectare până la producția de serie. Prin stabilirea standardelor industriale, a constrângerilor de proces și a cerințelor de fiabilitate, aceasta verifică automat sau manual documentele de proiectare PCB. Importanța sa acoperă întreaga lanț de verificare a proiectării, control al costurilor, asigurarea producției de serie și îmbunătățirea calității. Este un proces esențial pentru Kingfield în garantarea competitivității produselor sale PCBA.

I. Evitarea deficiențelor de proiectare și reducerea riscurilor în producția de serie

DRC poate identifica cu precizie problemele ascunse din proiectare, inclusiv lățimea/neconcordanța între trasee, dimensiuni anormale ale vioanelor, neconcordanta dintre pad-uri și pachetele dispozitivelor, conexiuni slabe de cupru și conflicte în dispunerea rețelelor de alimentare și masă. Dacă aceste probleme nu sunt identificate în faza de proiectare, pot duce la defecte fatale, cum ar fi scurtcircuite/circuit deschis pe placa PCB, incapacitatea de a lipi componentele sau interferențe de semnal în timpul prototipării sau producției de serie. Aceasta nu numai că duce la risipă de materii prime, dar întârzie și livrarea proiectului. Kingfield folosește un proces riguros de DRC pentru a intercepta defecțiunile de design din stadiul incipient, controlând riscurile la sursă și asigurându-se că proiectarea respectă cerințele de realizare practică.

II. Potrivirea proceselor de fabricație pentru a asigura eficiența producției

Producătorii diferiți de PCBA au echipamente de producție și capacități de proces variate. DRC poate personaliza regulile de inspecție pe baza parametrilor principali ai procesului Kingfield pentru a asigura un grad ridicat de potrivire între documentele de proiectare și capacitățile reale de producție. De exemplu, pentru proiectările cu micro-viațe pe PCB-uri cu densitate mare, DRC poate verifica dacă diametrul găurii respectă precizia echipamentului de găurit, evitând astfel întreruperile în producție și scăderea randamentului datorită incompatibilității procesului. DRC realizează o integrare perfectă între „proiectare-producție”, îmbunătățind semnificativ eficiența producției și reducând ciclurile de livrare.

III. Controlul pierderilor de costuri și optimizarea alocației resurselor

Defectele de proiectare care duc la refacerea lucrărilor/remanufacturare sunt una dintre principalele cauze ale depășirii bugetului în proiectele PCBA. De exemplu, dacă apare un scurtcircuit pe o placă de circuit imprimat din cauza distanței prea mici între trasee, placa trebuie refăcută, componentele trebuie cumpărate din nou, iar prelucrarea secundară devine necesară, ceea ce crește direct costurile materialelor și ale forței de muncă. Dacă problemele sunt descoperite după lansarea în producția de serie, pierderile vor crește exponențial. Kingfield folosește DRC pentru a identifica din timp eventualele probleme, minimizând astfel ratele de refacere și evitând risipa de materiale datorită unui design necorespunzător, realizând astfel un control precis al costurilor și îmbunătățind rentabilitatea proiectului.

IV. Asigurarea fiabilității produsului și consolidarea reputației mărcii

Fiabilitatea produselor PCBA depinde direct de raționalitatea proiectării acestora. DRC poate verifica schema de proiectare din mai multe dimensiuni, inclusiv performanța electrică, structura mecanică și stabilitatea termică:
Performanță electrică: Verificați raționalitatea căderii de tensiune în rețeaua electrică, potrivirea impedanței semnalului și proiectarea legării la pământ pentru a evita defecțiunile produsului cauzate de interferențe ale semnalului sau instabilitatea alimentării;
Structură mecanică: Verificați dacă amplasarea componentelor corespunde cerințelor de disipare a căldurii și dacă conectorii au spațiu suficient pentru conectare și deconectare, pentru a evita reducerea duratei de viață a produsului din cauza acumulării de căldură sau a interferențelor mecanice;
Adaptabilitate la mediu: Pentru scenarii speciale, cum ar fi aplicații industriale și auto, DRC poate verifica dacă proiectarea corespunde standardelor de mediu, cum ar fi rezistența la vibrații și rezistența la temperaturi ridicate. DRC asigură funcționarea stabilă a produselor pe întreaga durată de viață, reduce costurile de întreținere post-vânzare și consolidează reputația mărcii Kingfield și competitivitatea pe piață în industria PCBA.

V. Ajustarea la standardele industriale și respectarea cerințelor de conformitate

Produsele PCBA pentru diverse aplicații trebuie să respecte standardele industriale relevante. DRC poate încorpora cerințele obligatorii ale acestor standarde pentru a asigura certificarea conformității produselor. De exemplu, în proiectarea PCBA pentru electronica auto, DRC poate verifica distanța de izolare între circuitele de înaltă și joasă tensiune pentru a satisface standardele de siguranță ale electronicii auto; în cazul PCBAs pentru dispozitive medicale, poate verifica proiectarea integrității semnalului pentru a asigura acuratețea diagnosticelor efectuate de dispozitiv. Kingfield asigură conformitatea produselor cu standardele industriale prin intermediul DRC, oferind clienților soluții personalizate conforme și fiabile.

Verificarea Regulilor de Proiectare, ca instrument principal pentru verificarea proiectării PCBA, efectuează verificări ample și detaliate asupra documentelor de proiectare PCB prin utilizarea unei baze standardizate de reguli și a unei logici inteligente de verificare. Funcțiile sale acoperă dimensiuni cheie precum performanța electrică, fezabilitatea producției, structura mecanică și conformitatea, reprezentând un sprijin tehnologic esențial pentru Kingfield în asigurarea calității proiectării PCBA și a fiabilității producției de serie. Mai jos sunt prezentate cele opt funcții principale:

I. Verificarea Regulilor Electrice: Asigurarea Funcționării Stabile a Circuitului

Performanța electrică este elementul central al produselor PCBA. DRC verifică precis raționalitatea electrică a proiectării circuitului pentru a evita probleme precum anomalii ale semnalului sau instabilitatea alimentării, încă de la sursă:

• Verificarea regulilor de distanțare: Verifică distanța minimă de izolare între conductori, pad-uri, vee și urme de cupru pentru a evita scurtcircuitele și suprafața de curgere cauzate de spațiere insuficientă, fiind potrivit în special pentru cerințele stricte ale circuitelor de înaltă tensiune și ale PCB-urilor cu densitate mare;

• Verificarea conectivității rețelei: Detectează probleme de rețea precum circuite deschise, scurtcircuite și conexiuni slabe pentru a asigura că conectivitatea rețelelor de alimentare, semnal și masă respectă specificațiile de proiectare, evitând astfel defectele funcționale datorate întreruperilor în rețea;

• Verificarea potrivirii impedanței: Pentru semnalele înalte viteze, verifică dacă lățimea liniei de transmisie, distanța dintre linii și grosimea dielectricului corespund valorilor presetate ale impedanței, pentru a reduce reflexia semnalului și diafonia, asigurând integritatea semnalului;

• Verificarea rețelei de alimentare: Verifică dacă lățimea șinei de alimentare satisface cerințele de capacitate de conductibilitate a curentului (evitând încălzirea prin suprasarcină) și dacă distribuția alimentării și a masei este echilibrată (reducând căderea de tensiune), asigurând o alimentare stabilă;

• Verificarea proiectării legării la masă: Verificați dacă metoda de legare la masă (legare la masă într-un singur punct, legare la masă în mai multe puncte) este corectă și dacă numărul de plăcuțe de legare la masă este suficient pentru a evita interferențele prin buclă de masă și pentru a îmbunătăți capacitatea circuitului de a rezista interferențelor.

II. Verificarea compatibilității cu procesul de fabricație: Asigurarea fezabilității producției

DRC personalizează regulile în funcție de parametrii echipamentelor de producție și de capacitățile tehnologice ale Kingfield, pentru a asigura o compatibilitate perfectă între proiectare și procesul real de fabricație:

• Verificarea lățimii liniilor/distanței dintre linii: Verificați dacă lățimea conductorului satisface cerințele minime de procesare, evitând ruperea prin coroziune și capacitate insuficientă de conductibilitate a curentului datorită unei lățimi de linie excesiv de mici;

• Verificarea parametrilor plăcii: Verificați dacă diametrul, grosimea peretelui și dimensiunea padului corespund proceselor de găurire și placare cu cupru, evitând blocarea plăcii și conexiuni defectuoase;

• Verificarea designului pad-urilor: Confirmați că dimensiunea și distanța dintre pad-uri sunt conforme cu ambalajul dispozitivului, evitând pad-uri prea mari/prea mici care pot cauza lipituri reci sau punți de lipire, și asigurați compatibilitatea cu procesele de montare SMT și lipire prin reflow;

• Verificare mască de lipit/serigrafie: Verificați dacă deschiderea măștii de lipit acoperă pad-ul (evitând astuparea cu mască care împiedică lipirea) și dacă serigrafia se suprapune (afectează identificarea dispozitivului), asigurând poziționarea corectă a componentelor în timpul producției;

• Verificare procesare cupru: Verificați metoda de conectare între cupru și pad-uri sau plăci, precum și insulele de cupru (pentru a evita reziduuri de etanare), adaptându-vă cerințelor proceselor de gravare PCB și de aplicare a măștii de lipit.

III. Inspecția Structurii Mecanice și a Proiectării Termice: Îmbunătățirea Fiabilității Produsului

DRC optimizează proiectarea din perspectiva structurii fizice și a stabilității termice, asigurând rezistența mecanică și capacitatea de disipare a căldurii a PCBA pe întreaga durată de viață:

• Verificarea amplasării componentelor: Verifică dacă distanța dintre componente satisface cerințele de disipare a căldurii și dacă există interferențe mecanice, rezervând suficient spațiu pentru asamblare și disiparea căldurii;

• Verificarea distanței față de marginea plăcii: Verifică distanța minimă de la componente, orificii metalizate și trasee de cupru până la marginea PCB-ului, evitând deteriorarea circuitului și insuficiența rezistenței mecanice cauzate de tăierea marginii plăcii;

• Verificarea proiectării de disipare a căldurii: Pentru componente de putere mare, verifică dacă proiectarea padurilor de disipare a căldurii și a orificiilor termice este corectă, asigurând o conductie rapidă a căldurii și evitând acumularea acesteia care poate duce la îmbătrânirea componentelor;

• Verificarea orificiilor mecanice: Verifică dacă dimensiunea și poziția găurilor pentru șuruburi și a găurilor de poziționare corespund carcasei și structurii de montaj, evitând eșecul asamblării din cauza abaterilor la găuri.

IV. Verificarea compatibilității dispozitivului și a pachetului: Reducerea riscurilor de asamblare

Verificarea compatibilității proiectului verifică coerența dintre pachetele dispozitivelor și documentele de proiectare pentru a evita problemele de asamblare cauzate de erori de pachet:

• Verificarea potrivirii pachetului: Confirmă faptul că pachetul dispozitivului corespunde dispozitivului real selectat, evitând „incompatibilitatea pachet-dispozitiv” care poate împiedica sudarea;

• Verificarea componentelor cu polaritate: Verifică dacă polaritatea pachetului componentelor polarizate, cum ar fi diodele, condensatorii și circuitele integrate, corespunde logicii proiectării, evitând sudarea inversă care ar putea arde dispozitivul;

• Verificarea locașurilor componentelor: Investighează pachete nespecificate și componente duplicate, asigurându-se că informațiile componentelor din BOM (Lista de Materiale) corespund complet cu informațiile componentelor din documentele de proiectare.

V. Inspecție Specială pentru Procese de Înaltă Densitate și Procese Speciale: Adaptarea la Proiectări Complexe

Pentru PCB-uri cu procese speciale, cum ar fi HDI, PCB-uri rigide-flexibile și trasee îngropate/orbe, DRC oferă funcții personalizate de inspecție specializată:

• Inspecția Procesului HDI: Verifică dacă diametrul traseelor, precizia poziției și structura de suprapunere îndeplinesc cerințele procesului HDI, pentru a preveni defectele de interconectare a traseelor;

• Verificarea Traseelor Îngropate/Orbe: Verifică conductivitatea traseelor îngropate/orbe și conexiunea acestora cu circuitele stratului exterior pentru a asigura o transmisie stabilă a semnalelor între straturi;

• Inspecția PCB-urilor Rigid-Flexibile: Verifică dacă proiectarea de tranziție între zonele flexibile și cele rigide, precum și raza de îndoire, îndeplinesc cerințele proceselor de PCB flexibil, pentru a preveni ruperea circuitului în timpul îndoirii.

VI. Inspecție privind conformitatea și standardele industriale: Îndeplinirea cerințelor specifice scenariilor

DRC include standarde obligatorii din diverse industrii pentru a se asigura că produsele PCBA respectă cerințele de conformitate ale scenariilor lor de aplicare: Verificări ale compatibilității electromagnetice (EMC): Verifică dacă amplasarea condensatorilor de filtrare, integritatea planului de masă și proiectarea ecranării semnalelor respectă standardele EMC pentru a reduce radiațiile și interferențele electromagnetice; Verificarea standardelor specifice industriei:

• Electronice auto: Respectă standardele IATF 16949, verificând distanța de izolare între circuitele de înaltă și joasă tensiune și proiectarea pentru rezistență la vibrații;

• Echipamente medicale: Respectă standardele ISO 13485, verificând integritatea semnalelor și proiectarea izolației pentru a asigura diagnostice precise ale echipamentului;

• Control industrial: Verifică proiectarea pentru rezistență la interferențe și adaptabilitatea la temperaturi largi pentru a satisface cerințele de stabilitate ale mediilor industriale;

• Verificări de conformitate cu normele de siguranță: Pentru PCB-urile alimentate la rețea, verificați dacă distanțele de scurgere și spațiile libere respectă standardele de siguranță precum IEC 60950 pentru a evita riscul de electrocutare.

VII. Funcție de sugestii pentru optimizarea proiectării: Îmbunătățirea eficienței proiectării

Uneltele DRC avansate nu doar „identifică probleme”, ci oferă și sugestii inteligente de optimizare pentru a ajuta inginerii să itereze rapid proiectele:

• Marcarea automată a locațiilor cu probleme: Marchează precis locațiile de neconformitate printr-o interfață vizuală, cu suport pentru salt direct la zona corespunzătoare din fișierul de proiectare;

• Recomandări de soluții pentru optimizare: Oferă soluții specifice pentru neconformități, cum ar fi „lățime insuficientă a traseului, se recomandă ajustarea la 0,15 mm” sau „distanță prea mică între pad-uri, se recomandă mărirea la 0,3 mm”;

• Funcție de reparare în bloc: Suportă repararea automată în bloc a neconformităților simple repetitive, crescând semnificativ eficiența modificărilor de proiectare.

Funcție de configurare reguli personalizate: Adaptare la nevoile personalizate

DRC susține personalizarea bibliotecilor de reguli în funcție de caracteristicile procesului Kingfield și de cerințele specifice ale clientului pentru a realiza o verificare personalizată:

• Parametri personalizați ai procesului: Pot fi introduși parametrii principali ai procesului Kingfield pentru a garanta potrivirea perfectă a regulilor de inspecție cu capacitățile de producție;

• Încorporarea cerințelor clientului: Pot fi adăugate reguli exclusive pentru cerințele specifice ale clientului, pentru a asigura faptul că proiectarea corespunde așteptărilor acestuia;

• Setări de prioritate a regulilor: Se susțin setările de prioritate a regulilor pentru a garanta că problemele critice sunt prioritizate și pentru a îmbunătăți acuratețea verificării.