Tasarım Kuralı Kontrolü

PCB tasarımı ve üretimi, çok katmanlı kartlar üzerinde binlerce bileşenin ve bağlantının etkili bir şekilde yönetilmesini gerektiren son derece karmaşık bir süreçtir. Üretim verimliliğinin sağlanması hayati öneme sahiptir ve Tasarım Kuralı Kontrolü (DRC), bu verimliliği artırmak için kullanılan temel bir yöntemdir. DRC, PCB yerleşiminin önceden belirlenmiş tasarım kurallarına ve üretim sınırlamalarına uyup uymadığını otomatik olarak kontrol etmek için EDA araçlarını kullanan kritik bir doğrulama adımıdır ve böylece tasarımı üretilebilir ve güvenilir hale getirir.

Bu kurallar genellikle şunları içerir:

• Elektriksel kurallar: kısa devre veya sinyal girişimini önlemek için minimum iz genişliği, iz aralığı ve lehim noktası ile iz bağlantı spesifikasyonları gibi;

• Üretim kuralları: pCB fabrikasının işlem kapasitelerine uygun minimum delik çapı, via genişliği ve lehim maskesi (lehim maskesi) açıklığı boyutu gibi;

• İşlem kuralları: bileşen aralığı ve SMT montaj ekipmanlarının hassasiyet gereksinimlerini karşılayan referans nokta ayarları gibi. DRC'nin temel işlevi, potansiyel tasarım hatalarını ve ihlalleri tespit ederek sonraki üretim aşamalarında yeniden çalışmayı azaltmak, maliyetleri düşürmek ve geliştirme süresini kısaltmaktır.

PCBA üretiminde Tasarım Kuralı Kontrolü (DRC)'nin temel değeri ve önemi

Tasarım Kuralları Kontrolü, tasarımından seri üretime kadar olan tüm PCBA sürecinde kritik bir kalite kontrol adımıdır. Sektör standartlarını, üretim süreç kısıtlamalarını ve güvenilirlik gereksinimlerini belirleyerek PCB tasarım dokümanlarının otomatik veya manuel olarak doğrulanmasını sağlar. Önemi; tasarım doğrulama, maliyet kontrolü, seri üretim garantisi ve kalite iyileştirme olmak üzere tüm zinciri kapsar. Kingfield'ın PCBA ürünlerinin rekabet gücünü sağlamak için kullandığı temel bir öncül işlemidir.

I. Tasarım hatalarından kaçının ve seri üretim risklerini azaltın

DRC, iz genişliği/mesafesi uyumsuzluğu, abnormal via boyutları, lehim noktaları ile cihaz paketleri arasındaki uyuşmazlık, zayıf bakır bağlantılar ve güç ile toprak ağlarının yerleşim çatışmaları gibi tasarım içindeki gizli sorunları doğru bir şekilde tespit edebilir. Bu sorunlar tasarım aşamasında tespit edilmezse, prototipleme veya seri üretim sırasında PCB kısa devre/açık devre, bileşenlerin lehimlenememesi ve sinyal gürültüsü gibi ölümcül hatalara yol açabilir. Bu durum yalnızca ham maddelerin israfına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda projenin teslim süresini de geciktirir. Kingfield, tasarım kusurlarını erken aşamada engellemek ve riskleri başlangıçta kontrol altına alarak üretimin yapılabilirlik gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için katı bir DRC süreci kullanmaktadır.

II. Üretim verimliliğini sağlamak için üretim süreçlerinin eşleştirilmesi

Farklı PCBA üreticilerinin değişen üretim ekipmanları ve süreç kapasiteleri vardır. DRC, Kingfield'in temel süreç parametrelerine dayalı olarak denetim kurallarını özelleştirebilir ve böylece tasarım belgeleri ile gerçek üretim kabiliyetleri arasında yüksek ölçüde bir uyum sağlayabilir. Örneğin, yüksek yoğunluklu PCB'lerde mikro-via tasarımları için, DRC'nin delik çapının delme ekipman hassasiyetini karşılayıp karşılamadığını doğrulaması mümkündür ve böylece süreç uyumsuzluğundan kaynaklanan üretim kesintilerinin ve verimlilik düşüşlerinin önüne geçilebilir. DRC, "tasarım-üretim" arasında sorunsuz entegrasyon sağlayarak üretim verimliliğini önemli ölçüde artırır ve teslimat döngülerini kısaltır.

III. Maliyet kayıplarını kontrol edin ve kaynak tahsisi optimize edin

PCBA projelerinde maliyet aşımına neden olan temel sebeplerden biri, yeniden çalışma/yeniden imalata yol açan tasarım hatalarıdır. Örneğin, izlerin çok yakın olması nedeniyle bir PCB kısa devresi meydana gelirse, devre kartının yeniden yapılması, bileşenlerin tekrar satın alınması ve ikincil işlemlerin yapılması gerekir ki bu da doğrudan malzeme ve işçilik maliyetlerini artırır. Sorunlar seri üretimden sonra fark edilirse, kayıplar katlanarak artar. Kingfield, DRC'yi kullanarak sorunları önceden tespit eder, yeniden çalışma oranlarını en aza indirger ve mantıksız tasarımlardan kaynaklanan malzeme israfını önler, böylece hassas maliyet kontrolü sağlar ve proje kârlılığını artırır.

IV. Ürün güvenilirliğini sağlayın ve marka itibarını artırın

PCBA ürünlerinin güvenilirliği, doğrudan tasarımının makul olmasına bağlıdır. DRC, elektriksel performans, mekanik yapı ve termal stabilite dahil olmak üzere çoklu boyutlardan tasarım şemasını doğrulayabilir:
Elektriksel performans: Sinyal girişimi veya güç kararsızlığı nedeniyle ürün arızalarını önlemek için güç şebekesi voltaj düşüşünün, sinyal empedans uyumunun ve topraklama tasarımının mantıklı olup olmadığını doğrulayın;
Mekanik yapı: Bileşen yerleşiminin ısı dağılım gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını ve konektörlerin takılıp çıkarılma için yeterli boşluğa sahip olup olmadığını kontrol edin; ısı birikimi veya mekanik girişim nedeniyle ürün ömrünün kısalmasını önlemek için;
Çevresel uyum: Endüstriyel ve otomotiv uygulamaları gibi özel senaryolar için DRC, tasarımın titreşim direnci ve yüksek sıcaklık direnci gibi çevresel standartlara uygun olup olmadığını doğrulayabilir. DRC, ürünlerin tüm yaşam döngüsü boyunca kararlı çalışmasını sağlar, satış sonrası bakım maliyetlerini azaltır ve PCBA endüstrisinde Kingfield'ın marka itibarını ve pazar rekabet gücünü artırır.

V. Sektör standartlarına uyum ve uygunluk gereksinimlerini karşıma

Farklı uygulamalar için PCBA ürünlerinin ilgili sektör standartlarına uygun olması gerekir. DRC, bu standartların zorunlu gereksinimlerini gömmek suretiyle ürün uygunluk sertifikasyonunu sağlayabilir. Örneğin, otomotiv elektroniği PCBA tasarımı sırasında DRC, yüksek gerilim ve alçak gerilim devreleri arasındaki izolasyon mesafesini kontrol ederek otomotiv elektronik güvenlik standartlarını karşılayabilir; tıbbi cihaz PCBAs'larında ise sinyal bütünlüğü tasarımını denetleyerek cihaz tanılarının doğruluğunu sağlayabilir. Kingfield, DRC aracılığıyla ürünlerin sektör standartlarına uyumunu garanti ederek müşterilere uyumlu ve güvenilir özel çözümler sunar.

PCBA tasarım doğrulamasının temel aracı olan Tasarım Kuralı Denetimi, standartlaştırılmış bir kural tabanı ve akıllı doğrulama mantığı aracılığıyla PCB tasarım belgelerinde kapsamlı ve detaylı kontroller gerçekleştirir. Fonksiyonları elektriksel performans, üretim yapılabilirliği, mekanik yapı ve uyumluluk gibi temel boyutları kapsar ve Kingfield'ın PCBA tasarım kalitesini ve seri üretim güvenilirliğini sağlamak için sunduğu temel teknolojik destektir. Aşağıda sekiz temel işlevi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır:

I. Elektriksel Kural Doğrulaması: Kararlı Devre İşlevinin Sağlanması

Elektriksel performans, PCBA ürünlerinin merkezidir. DRC, sinyal anormallikleri ve güç kararsızlığı gibi sorunları başlangıçta önlemek amacıyla devre tasarımının elektriksel uygunluğunu hassas bir şekilde doğrular:

• Ara mesafe kuralı denetimi: Kısa devrelerin ve yetersiz aralık nedeniyle meydana gelen kaçak akımların önlenmesi amacıyla iletkenler, lehim alanları, geçiş delikleri ve bakır izler arasındaki minimum yalıtım mesafesini doğrular; özellikle yüksek gerilim devreleri ve yüksek yoğunluklu PCB'lerin katı gereksinimleri için uygundur;

• Ağ bağlantısı doğrulaması: Açık devre, kısa devre ve gevşek bağlantılar gibi ağ sorunlarını tespit eder; güç, sinyal ve toprak ağlarının bağlantılarının tasarım özelliklerine uygun olduğundan emin olur ve ağ kopmaları nedeniyle oluşabilecek işlevsel arızaları önler;

• Empedans uyumu doğrulaması: Yüksek hızlı sinyaller için iletim hattı genişliği, hat aralığı ve dielektrik kalınlığının önceden belirlenmiş empedans değerlerini karşılayıp karşılamadığını kontrol eder; sinyal yansımasını ve sinyal karışmasını azaltır, sinyal bütünlüğünü sağlar;

• Güç ağı doğrulaması: Güç rayının mevcut taşıma kapasitesi gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını (aşırı yüklenmeden kaynaklanan ısınmayı önlemek) ve güç ile toprak dağıtımının dengeli olup olmadığını (voltaj düşüşünü azaltmak) kontrol ederek kararlı bir güç sağlanması;

• Topraklama tasarımı denetimi: Topraklama yönteminin (tek nokta topraklama, çok nokta topraklama) mantıklı olup olmadığı ve toprak viyalarının sayısının yeterli olup olmadığının kontrol edilmesi, böylece toprak döngüsü girişiminden kaçınılması ve devrenin girişime karşı direncinin artırılması.

II. İmalat süreci uyumluluk kontrolü: Üretimin yapılabilirliğini sağlama

DRC, Kingfield'ın üretim ekipman parametreleri ve süreç kapasitelerine dayalı kuralları özelleştirerek tasarımı ile gerçek üretim süreci arasında sorunsuz uyumluluğu garanti eder:

• Hat genişliği/aralık kontrolü: İletken genişliğinin minimum işleme gereksinimlerini karşıladığını doğrulayarak, hat genişliğinin aşırı ince olmasından kaynaklanan aşındırma kırılmasını ve yetersiz akım taşıma kapasitesini önlemek;

• Parametre doğrulaması aracılığıyla: Delik çapının, duvar kalınlığının ve yama boyutunun delme ve bakır kaplama süreçleriyle uyumlu olduğunu kontrol edin; delik tıkanmasını ve kötü bağlantıyı önlemek için.

• Yama tasarımı doğrulaması: Yamanın boyutu ve aralığının cihaz paketiyle uyumlu olduğunu doğrulayın; soğuk lehim eklemelerine ve lehim köprülerine neden olabilecek büyük/küçük yamalardan kaçının ve SMT montajı ve reflov lehimleme süreçleriyle uyumluluğunu sağlayın;

• Lehim maskesi/silindir baskı kontrolü: Lehim maskesinin açıklığının yamayı kapsayıp kapsamadığını (lehimlemenin önlenmesine neden olabilecek lehim maskesi tıkanıklığından kaçının) ve silindir baskınının çakışıp çakışmadığını (cihaz tanımlamasını etkileyebilir) kontrol edin; üretim sırasında doğru cihaz konumlandırmasını sağlayın;

• Bakır işleme doğrulaması: Bakır ile yamalar ve delikler arasındaki bağlantı yöntemini, bakır adalarını (aşındırma kalıntılarından kaçınmak için) kontrol edin ve PCB aşındırma ve lehim maskesi süreç gereksinimlerine uyarlayın.

III. Mekanik Yapı ve Termal Tasarım İncelemesi: Ürün Güvenilirliğinin Artırılması

DRC, fiziksel yapı ve termal stabilite açısından tasarımı optimize ederek PCBA'nın kullanım ömrü boyunca mekanik dayanıklılığını ve ısı dağıtım kapasitesini sağlar:

• Bileşen yerleşimi doğrulaması: Bileşenler arası mesafenin ısı dağıtım gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını ve mekanik girişim olup olmadığını kontrol eder; montaj ve ısı dağıtımı için yeterli alanın bırakıldığını doğrular;

• Kart kenarı mesafesi kontrolü: Bileşenlerin, geçitlerin ve iletken izlerin PCB kenarına olan minimum mesafesini doğrular; kart kenarının kesilmesi sonucu devre hasarı ve yetersiz mekanik dayanıklılık oluşmasını önler;

• Isı dağıtım tasarımı doğrulaması: Yüksek güçlü bileşenler için, ısı dağıtım yaması ve ısı dağıtım geçitlerinin tasarımının makul olup olmadığını kontrol eder; hızlı ısı iletimini sağlar ve bileşenlerin yaşlanmasına neden olabilecek ısının birikmesini önler;

• Mekanik delik doğrulaması: Vida deliklerinin ve yerleştirme deliklerinin boyutunun ve konumunun muhafaza ile montaj yapısına uyup uymadığını kontrol eder, delik sapmaları nedeniyle montaj hatasının önüne geçer.

IV. Cihaz ve Paket Uygunluk Kontrolü: Montaj Risklerinin Azaltılması

Tasarım Uygunluk Kontrolü, paket hatalarından kaynaklanan montaj sorunlarının önüne geçmek için cihaz paketleri ile tasarım belgeleri arasındaki tutarlılığı doğrular:

• Paket Eşleştirme Kontrolü: Cihaz paketinin gerçekte seçilen cihazla eşleştiğini onaylar, lehimlenememesine neden olabilecek "paket-cihaz uyuşmazlığı"nın önüne geçer;

• Kutuplu Bileşen Doğrulaması: Diyotlar, kapasitörler ve entegre devreler gibi kutuplu bileşenlerin paket kutuplarının tasarım mantığıyla uyumlu olup olmadığını kontrol eder, cihazın yanmasına neden olabilecek ters lehimlemeyi önler;

• Bileşen Yer Tutucu Kontrolü: Belirtilmeyen paketleri ve yinelenen bileşenleri inceler, BOM'daki (Malzeme Listesi) bileşen bilgilerinin tasarım belgelerindeki bileşen bilgileriyle tamamen eşleşmesini sağlar.

V. Yüksek Yoğunluklu ve Özel Süreçler için Özel Muayene: Karmaşık Tasarımlara Uyum Sağlama

HDI, sert-esnek PCB'ler ve gömülü/açık vias gibi özel süreçler içeren PCB'ler için DRC; özel süreç ihtiyaçlarına uygun uyarlanmış muayene fonksiyonları sunar:

• HDI Süreci Muayenesi: Via çapının, konum doğruluğunun ve istif yapısının HDI süreç gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını doğrular; via bağlantı hatalarını önler.

• Gömülü/Açık Via Doğrulaması: Gömülü/açık vias'ların iletkenliğini ve dış katman devrelerine bağlantısını kontrol eder; katmanlar arası sinyal iletiminin kararlı olmasını sağlar.

• Sert-Esnek PCB Muayenesi: Esnek ve sert bölgeler arasındaki geçiş tasarımının ile esneme yarıçapının esnek PCB süreç gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını doğrular; bükülme sırasında devre kopmasını önler.

VI. Uyum ve Sektörel Standartlar Denetimi: Senaryoya Özel Gereksinimlerin Karşılanması

DRC, PCB montaj ürünlerinin uygulama alanlarına ait uyum gereksinimlerini karşılamak amacıyla çeşitli sektörlerden zorunlu standartları içerir: Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) kontrolleri: Filtre kapasitörlerinin yerleşimi, toprak düzleminin bütünlüğü ve sinyal ekranlama tasarımının EMC standartlarına uygun olup olmadığını doğrularak elektromanyetik radyasyonu ve paraziti azaltır; Sektöre özel standart doğrulaması:

• Otomotiv elektroniği: IATF 16949 standartlarına uygundur, yüksek gerilim ve alçak gerilim devreleri arasındaki izolasyon mesafesi ile titreşim direnci tasarımını kontrol eder;

• Tıbbi cihazlar: ISO 13485 standartlarına uygundur, sinyal bütünlüğünü ve yalıtım tasarımını doğrulayarak cihazın doğru teşhis koymasını sağlar;

• Endüstriyel kontrol: Endüstriyel ortamlarda kararlılık gereksinimlerini karşılamak için parazit direnci ve geniş sıcaklık aralığında uyumluluk tasarımını kontrol eder;

• Güvenlik uygunluk kontrolleri: Şebeke gücünde çalışan BASK'ler için, elektrik çarpması riskini önlemek amacıyla kaçak akım mesafelerinin ve izolasyon açıklıklarının IEC 60950 gibi güvenlik standartlarına uygun olup olmadığını doğrulayın.

VII. Tasarım Optimizasyon Önerisi Fonksiyonu: Tasarım Verimliliğini Artırın

Gelişmiş DRC araçları sadece "sorunları bulmakla" kalmaz, aynı zamanda mühendislerin tasarımı hızlıca yinelemesine yardımcı olmak için akıllı optimizasyon önerileri de sunar:

• Otomatik sorun konumu işaretlemesi: Görsel bir arayüz aracılığıyla ihlal edilen yerleri kesin olarak işaretleyin ve tasarım dosyasında ilgili alana bir tıklamayla atlamayı destekleyin;

• Optimizasyon çözüm önerileri: İhlaller için belirli çözümler sunun, örneğin "yetersiz hat genişliği, 0,15 mm'ye ayarlanması önerilir" veya "lehim yaması aralığı çok küçük, 0,3 mm'ye çıkarılması önerilir";

• Toplu onarım fonksiyonu: Tekrar eden basit ihlallerin topluca otomatik olarak düzeltilmesini destekler, tasarım değişiklik verimliliğini önemli ölçüde artırır.

Özel kural yapılandırma işlevi: Kişiselleştirilmiş ihtiyaçlara uyum sağlar

DRC, Kingfield'in süreç özelliklerine ve özel müşteri gereksinimlerine dayalı olarak kural kütüphanelerinin özelleştirilmesini destekleyerek kişiselleştirilmiş doğrulama sağlar:

• Özelleştirilmiş süreç parametreleri: Kingfield'in temel süreç parametreleri girilebilir ve böylece muayene kuralları üretim kapasiteleriyle kusursuz şekilde eşleşir;

• Müşteri gereksinimlerinin entegrasyonu: Belirli müşteri gereksinimleri için özel kurallar eklenebilir ve tasarımın müşteri beklentilerini karşıladığından emin olunur;

• Kural öncelik ayarları: Kritik sorunlara öncelik verilmesini sağlamak ve doğrulamanın hedefe yönelikliğini artırmak için kural öncelik ayarları desteklenir.