Designregelkontroll

Designregelkontroll

Designregelkontroll, vanligare kallad DRC inom PCB-branschen, är en fysisk designprocess för att avgöra om den fysiska layouten uppfyller ett antal regler eller rekommenderade parametrar som definierats av halvledartillverkarna. DRC innefattar även LVS (layout och kopplingsschema) kontroll, XOR-kontroll, ERC (elektrisk regelkontroll) samt antennkontroll.

PCB-design och tillverkning är en mycket komplex process som kräver effektiv hantering av tusentals komponenter och anslutningar på flerskiktade kort. Att säkerställa produktionens genomsökande är avgörande, och designregelkontroll är en nyckelmetod för att förbättra detta. DRC är ett avgörande verifieringssteg i PCB-designprocessen, där EDA-verktyg används för att automatiskt kontrollera om layouten följer fördefinierade designregler och tillverkningsbegränsningar, vilket säkerställer att designen är tillverkningsbar och pålitlig.

Dessa regler inkluderar vanligtvis:

• Elektriska regler: till exempel minsta spårbredd, spåravstånd samt kontakt- och spåranslutningsspecifikationer för att undvika kortslutningar eller signalstörningar;

• Tillverkningsregler: till exempel minsta håldiameter, via-bredd och lödmask (lödmask) öppningsstorlek för att anpassa till PCB-fabrikens bearbetningskapacitet;

• Processregler: till exempel komponentavstånd och positioneringsreferenspunktsinställningar för att uppfylla precisionen i SMT-monteringsutrustning. Kärnfunktionen i DRC är att upptäcka potentiella designfel och avvikelser, minska omarbete i senare produktion, sänka kostnader och förkorta utvecklingscykeln.

Det kärnvärde och betydelse som Design Rule Check (DRC) har inom PCBA-tillverkning

Designregelkontroll är ett avgörande steg för kvalitetskontroll i hela PCBA-processen, från design till massproduktion. Genom att sätta branschstandarder, tillverkningsprocessbegränsningar och pålitlighetskrav verifieras kretskortsdesignsdokument automatiskt eller manuellt. Dess betydelse sträcker sig över hela kedjan av designverifiering, kostnadsstyrning, säkerställande av massproduktion och kvalitetsförbättring. Det är en kärnförprocess för Kingfield att säkerställa konkurrenskraften hos dess PCBA-produkter.

I. Undvik designfel och minska risker vid massproduktion

DRC kan exakt identifiera dolda problem i konstruktionen, inklusive icke-kompatibla spårbredder/avstånd, onormala via-dimensioner, obalans mellan kopplingsplattor och enhetspaket, dåliga kopparförbindelser samt konflikter i layouten för ströms- och jordnät. Om dessa problem inte upptäcks under designfasen kan de leda till katastrofala fel som kortslutningar/bruten krets på PCB, oförmåga att löda komponenter samt signalstörningar under prototypframställning eller massproduktion. Detta slösar inte bara med råmaterial utan försenar även projektleveranser. Kingfield använder en noggrann DRC-process för att upptäcka konstruktionsfel i ett tidigt skede, kontrollera risker vid källan och säkerställa att designen uppfyller kraven för tillverkningsgenomförbarhet.

II. Anpassning av tillverkningsprocesser för att säkerställa produktionseffektivitet

Olika PCBA-tillverkare har olika produktionssystem och processkapaciteter. DRC kan anpassa inspektionsregler baserat på Kingfields kärnprocessparametrar för att säkerställa en hög grad av överensstämmelse mellan konstruktionsdokument och faktiska tillverkningsmöjligheter. Till exempel kan DRC vid mikrovia-designer för högdensitets-PCB:er verifiera om håldiametern uppfyller borrutrustningens precision, vilket undviker produktionsavbrott och lägre genomsnittlig avkastning på grund av processinlämplighet. DRC möjliggör sömlös integration av "konstruktion-tillverkning", vilket avsevärt förbättrar produktionseffektiviteten och förkortar leveranstiderna.

III. Kontrollera kostnadsförluster och optimera resursfördelning

Designfel som leder till omarbete/omtillverkning är en av de främsta orsakerna till kostnadsoverskridningar i PCBA-projekt. Till exempel, om en kortslutning på en kretskort uppstår på grund av för liten avstånd mellan spåren, måste kretskortet tillverkas om, komponenter köpas in på nytt och sekundär bearbetning krävs, vilket direkt ökar material- och arbetskostnader. Om problem upptäcks efter påbörjad serieproduktion kommer förlusterna att förstärkas exponentiellt. Kingfield använder DRC för att identifiera problem i förväg, minimera omarbetningsfrekvensen och undvika materialspill orsakad av olämplig design, vilket möjliggör exakt kostnadskontroll och förbättrar projektets lönsamhet.

IV. Säkerställ produktens pålitlighet och förbättra varumärkets rykte

PCBA-produkters pålitlighet beror direkt på hur rimlig deras design är. DRC kan verifiera designschemat från flera dimensioner, inklusive elektrisk prestanda, mekanisk struktur och termisk stabilitet:
Elektrisk prestanda: Verifiera rimligheten i spänningsfall i elkretsnätet, signalimpedansanpassning och jordningsdesign för att undvika produktfel orsakade av signalförstörningar eller strömförinstabilitet;
Mekanisk struktur: Kontrollera om komponenternas placering uppfyller kraven på värmeavledning och om kontakter har tillräckligt med utrymme för inkoppling och urkoppling för att undvika påverkan på produktens livslängd på grund av värmesamling eller mekanisk interferens;
Anpassning till miljöförhållanden: För särskilda scenarier som industriella och fordonsrelaterade tillämpningar kan DRC verifiera om designen uppfyller miljökrav såsom skaknings- och högtemperaturbeständighet. DRC säkerställer stabil drift av produkter under hela livscykeln, minskar kostnader för eftermarknadsservice och stärker Kingfields varumärkesreputation och marknadsposition inom PCBA-branschen.

V. Anpassa till branschstandarder och uppfylla efterlevnadskrav

PCBA-produkter för olika tillämpningar måste överensstämma med relevanta branschstandarder. DRC kan integrera de obligatoriska kraven i dessa standarder för att säkerställa produktöverensstämmelse och certifiering. Till exempel kan DRC vid konstruktion av PCBA för bil elektronik verifiera isolationsavståndet mellan hög- och lågspänningskretsar för att uppfylla kraven på elektroniksäkerhet i fordon; i medicinska PCB-kort kan det kontrollera signalkvalitetsdesignen för att säkerställa diagnosernas noggrannhet. Kingfield säkerställer produkters överensstämmelse med branschstandarder genom DRC och erbjuder kunderna anpassade lösningar som är både efterlevnads- och driftsäkra.

Designregelkontroll, som ett centralt verktyg för verifiering av PCBA-design, utför omfattande och detaljerade kontroller av PCB-designdokument genom en standardiserad regelbas och intelligent verifieringslogik. Dess funktioner täcker nyckeldimensioner såsom elektrisk prestanda, tillverkningsmöjlighet, mekanisk struktur och efterlevnad, och utgör den kärn-teknologiska supporten för Kingfield att säkerställa PCBA-designkvalitet och tillförlitlighet i massproduktion. Följande beskriver dess åtta kärnfunktioner:

I. Verifiering av elektriska regler: Säkerställa stabil kretsfunktion

Elektrisk prestanda är kärnan i PCBA-produkter. DRC verifierar exakt den elektriska rimligheten i kretskonstruktionen för att undvika problem såsom signalfel och strömförinstabilitet redan från källan:

• Kontroll av avståndsregler: Verifierar minsta isoleringsavstånd mellan ledare, kontakter, viahål och kopparbanor för att undvika kortslutningar och krypkraft orsakade av otillräckligt avstånd, särskilt lämpligt för de stränga kraven hos högspänningskretsar och högdensitets PCB:ar;

• Nätverksanslutningsverifiering: Upptäcker nätverksproblem såsom öppna kretsar, kortslutningar och lösa anslutningar för att säkerställa att anslutningen för ström-, signal- och jordnätsnät uppfyller konstruktionskraven, och därigenom undvika funktionsfel orsakade av nätbrott;

• Impedansanpassningsverifiering: För höghastighetssignaler kontrolleras om ledningsbredd, avstånd mellan ledare och dielektrikumstjocklek uppfyller förinställda impedansvärden för att minska signalljude och korsljud, och därigenom säkerställa signalkvalitet;

• Strömnätsverifiering: Verifierar om spänningsrailsbredden uppfyller kraven på strömbärförmåga (för att undvika överhettning vid överbelastning) och om fördelningen av ström och jord är balanserad (för att minska spänningsfall), vilket säkerställer en stabil strömförsörjning;

• Granskning av jordningsdesign: Kontrollera om jordningsmetoden (enkelpunktsjordning, multipunktsjordning) är rimlig och om antalet jordningsgenomgångar är tillräckligt för att undvika jordslingor och förbättra kretskortets störningsimmunitet.

II. Kontroll av kompatibilitet med tillverkningsprocessen: Säkerställ producibilitet

DRC anpassar regler baserat på Kingfields produktionsutrustningsparametrar och processkapaciteter för att säkerställa sömlös kompatibilitet mellan designen och den faktiska tillverkningsprocessen:

• Kontroll av ledningsbredd/avstånd: Verifiera att ledarens bredd uppfyller minimikraven för bearbetning, för att undvika brist i etching och otillräcklig strömbärförmåga på grund av för smal ledning.

• Verifiering via parametrar: Kontrollera att håldiametern, väggtjocklek och padstorlek överensstämmer med borr- och kopparpläteringprocesserna, för att undvika att via täpps igen och sämre kontakt;

• Verifiering av pad-design: Bekräfta att padstorlek och avstånd är i överensstämmelse med komponentens paket, undvik för stora/små pads som orsakar kalla lödningar och lödbryggor, samt säkerställ kompatibilitet med SMT-montering och reflow-lödningsprocesser;

• Kontroll av lödmask/serigrafisk tryck: Kontrollera om lödmasköppningen täcker plattan och om silkskärmen överlappar, för att säkerställa exakt komponentpositionering under produktionen;

• Verifiering av kopparbearbetning: Kontrollera anslutningsmetoden mellan kopparn och plattorna och viahålen, kopparöar, samt anpassa till krav från PCB-etsning och lödmaskprocess.

III. Inspektion av mekanisk struktur och termisk design: Förbättra produktens tillförlitlighet

DRC optimerar designen utifrån fysisk struktur och termisk stabilitet, vilket säkerställer PCBA:s mekaniska hållfasthet och värmeavledningsförmåga under hela dess livscykel:

• Verifiering av komponentplacering: Kontrollerar om avståndet mellan komponenter uppfyller kraven på värmeavledning och om det finns mekanisk interferens, samt säkerställer tillräckligt monterings- och kylutrymme;

• Kontroll av avstånd till korts kant: Verifierar det minsta avståndet från komponenter, genomsätningshål och kopparbanor till korts kant, för att undvika skador på kretsen och otillräcklig mekanisk hållfasthet orsakad av beskärning av korts kant;

• Verifiering av värmeavledningsdesign: För högpresterande komponenter kontrolleras om designen av värmeavledningsytor och värmeavledningshål är lämplig, för att säkerställa snabb värmeledning och undvika värmeackumulering som leder till komponentåldring;

• Verifiering av mekaniska hål: Kontrollerar om storlek och position för skruvhål och positioneringshål stämmer överens med höljet och monteringskonstruktionen, för att undvika monteringsfel orsakade av avvikelser i hålen.

IV. Kontroll av enhets- och paketkompatibilitet: Minska risker vid montering

Kontroll av designkompatibilitet verifierar konsistensen mellan enhetspaket och designdokument för att undvika monteringsproblem orsakade av paketfel:

• Paketmatchningskontroll: Bekräftar att enhetspaketet matchar den faktiskt valda enheten, för att undvika "paket-enhet-mismatch" som förhindrar soldering;

• Verifiering av polaritetskomponenter: Kontrollerar om paketpolariteten för polariserade komponenter såsom dioder, kondensatorer och integrerade kretsar stämmer överens med designlogiken, för att undvika omvänd soldering som kan bränna ut enheten;

• Kontroll av komponentplatshållare: Undersöker ospecificerade paket och duplicerade komponenter och säkerställer att komponentinformationen i BOM (Bill of Materials) helt överensstämmer med komponentinformationen i konstruktionsdokumenten.

V. Särskild inspektion för högdensitet och särskilda processer: Anpassning till komplexa design

För PCB med särskilda processer såsom HDI, stel-flex-PCB och inbäddade/dolda via, erbjuder DRC anpassade specialiserade inspektionsfunktioner:

• Inspektion av HDI-process: Verifierar om viadiametern, positionsprecisionen och staplingsstrukturen uppfyller kraven för HDI-processen för att förhindra viaanslutningsfel;

• Verifiering av inbäddade/dolda via: Kontrollerar ledningsförmågan hos inbäddade/dolda via och deras anslutning till ytterskiktets kretsar för att säkerställa stabil signalöverföring mellan lager;

• Inspektion av stel-flex-PCB: Verifierar om övergångsdesignen mellan flexibla och styva områden samt böjradie uppfyller kraven för flexibla PCB-processer för att förhindra kretsbrott vid böjning.

VI. Efterlevnad och granskning av branschstandarder: Uppfyllande av scenariobaserade krav

DRC inkluderar obligatoriska standarder från olika branscher för att säkerställa att PCBA-produkter uppfyller efterlevnadskraven i sina användningsscenarier: Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) – kontrollerar om utformningen av filterkondensatorer, jordplansintegritet och signalkänslighet överensstämmer med EMC-standarder för att minska elektromagnetisk strålning och störningar; Verifiering enligt branschspecifika standarder:

• Fordonselektronik: Uppfyller IATF 16949-standarder, kontrollerar isolationsavståndet mellan hög- och lågspänningskretsar samt design för vibrationsmotstånd;

• Medicinsk utrustning: Uppfyller ISO 13485-standarder, verifierar signalkvalitet och isolationdesign för att säkerställa korrekt diagnostik i utrustningen;

• Industriell styrning: Kontrollerar design för störsäkerhet och anpassning till brett temperaturintervall för att möta stabilitetskraven i industriella miljöer;

• Säkerhetsgranskningskontroller: För PCB:er med nätmatning, verifiera om krypsträckor och avstånd uppfyller säkerhetsstandarder såsom IEC 60950 för att undvika risk för elchock.

VII. Funktion för designoptimeringsförslag: Förbättra designeffektiviteten

Avancerade DRC-verktyg gör inte bara att "hitta problem", utan ger även intelligenta optimeringsförslag som hjälper ingenjörer att snabbt iterera designarbeten:

• Automatisk markering av problemplats: Markera exakt var avvikelser uppstår genom ett visuellt gränssnitt, med stöd för ett-klicks-hopp till motsvarande område i designfilen;

• Rekommendationer på optimeringslösningar: Ge specifika lösningar för avvikelser, till exempel "otillräcklig spårbredd, föreslå justering till 0,15 mm" eller "för litet avstånd mellan pad, föreslå ökning till 0,3 mm";

• Funktion för batchreparation: Stöd för automatisk batchreparation av återkommande enkla avvikelser, vilket avsevärt förbättrar effektiviteten i designändringar.