Παγίδες Πρωτοτύπησης PCB: 5 Λεπτομέρειες που Πρέπει να Ελέγχουν οι Μηχανικοί για να Αποφύγουν τη Σπατάλη Χρόνου και Χρήματος

1. Εισαγωγή: Έχετε βιώσει την απογοήτευση των αποτυχημένων πρωτοτύπων;

Πολλοί μηχανικοί ξοδεύουν μια εβδομάδα στον σχεδιασμό PCB, μόνο και μόνο για να αποτύχει το πρωτότυπο λόγω μιας μικρής παράβλεψης κατά την πρωτοτυποποίηση—όπως το να ξεχάσουν να σημειώσουν την κατεύθυνση της μεταξοτυπίας (προκαλώντας αντίστροφη συγκόλληση εξαρτημάτων) ή να επιλέξουν το λάθος υλικό πλακέτας (με αποτέλεσμα ανεπαρκή αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες). Η πρωτοτυποποίηση PCB κοστίζει λίγο, αλλά η επανειλημμένη επεξεργασία καθυστερεί σοβαρά την πρόοδο του έργου. Σήμερα, θα μοιραστούμε 5 λεπτομέρειες που πρέπει να ελέγξετε πριν από την πρωτοτυποποίηση.

2. 5 Λεπτομέρειες που πρέπει να ελέγξετε πριν από την πρωτοτυποποίηση

1. Λεπτομέρεια 1: Μεταξοτυπία "Σαφής και μη επικαλυπτόμενη" για την αποφυγή σφαλμάτων συγκόλλησης

    

   Η μεταξοτυπία καθοδηγεί τη συγκόλληση. Θολή, επικαλυπτόμενη μεταξοτυπία ή εσφαλμένες σημάνσεις πολικότητας (για διόδους, πυκνωτές) προκαλούν αντίστροφη συγκόλληση εξαρτημάτων και άμεση αποτυχία της πλακέτας.

    

   Μέθοδος ελέγχου: Ενεργοποιήστε την "3D View" στο λογισμικό σχεδιασμού (π.χ., Altium) για να δείτε εάν η μεταξοτυπία καλύπτει τα pads ή επικαλύπτεται με άλλα εξαρτήματα. Επικεντρωθείτε στον έλεγχο των σημάνσεων "±" ή "PIN1" για πολικά εξαρτήματα για να εξασφαλίσετε σαφήνεια.

2. Λεπτομέρεια 2: Υλικό πλακέτας "Ταιριάζει με τα σενάρια εφαρμογής"—Μην επιλέγετε τυφλά τα ακριβά

    

   Διαφορετικά σενάρια απαιτούν διαφορετικά υλικά PCB. Για παράδειγμα, το FR-4 λειτουργεί για τα συνηθισμένα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, ενώ το FR-4 high-Tg (Tg ≥170℃) είναι απαραίτητο για βιομηχανικά περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας (θερμοκρασία >85℃) και υλικά υψηλής συχνότητας PTFE για επικοινωνίες υψηλής συχνότητας (π.χ., 5G). Η επιλογή του λάθος υλικού προκαλεί παραμόρφωση PCB ή υποβάθμιση απόδοσης κατά τη χρήση.

    

   Συμβουλές επιλογής: Χρησιμοποιήστε FR-4 (Tg 130-150℃) για γενικά έργα, FR-4 high-Tg (Tg ≥170℃) για βιομηχανικά έργα και υλικά PTFE ή Rogers για έργα υψηλής συχνότητας. Σημειώστε σαφώς το μοντέλο και τις παραμέτρους του υλικού στην παραγγελία πρωτοτύπου για να αποφύγετε λάθος παραδόσεις.

3. Λεπτομέρεια 3: Πάχος χαλκού "Ανταποκρίνεται στις τρέχουσες απαιτήσεις" για την αποφυγή καύσης της πλακέτας

    

   Το πάχος του χαλκού καθορίζει την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος του PCB. Ο πολύ λεπτός χαλκός προκαλεί υπερθέρμανση και καύση φύλλου χαλκού όταν διέρχεται υψηλό ρεύμα. Για παράδειγμα, ένα ρεύμα 1A απαιτεί τουλάχιστον 1oz (35μm) χαλκού και 2A απαιτούν 2oz (70μm). Πολλοί αρχάριοι επιλέγουν εξ' ορισμού 1oz χαλκού, αγνοώντας τις ανάγκες ρεύματος.

    

   Μέθοδος υπολογισμού: Χρησιμοποιήστε τον τύπο "Ικανότητα ρεύματος (A) = Πάχος χαλκού (oz) × Πλάτος ίχνους (mm) × 0.8". Για παράδειγμα, ένα ίχνος χαλκού 1oz με πλάτος 2mm έχει ικανότητα ρεύματος ~1.6A. Εάν το ρεύμα υπερβαίνει τα 2A, μεταβείτε σε χαλκό 2oz ή διευρύνετε το ίχνος.

4. Λεπτομέρεια 4: Μέγεθος οπής "Ταιριάζει με τα ακροδέκτες εξαρτημάτων" για την αποφυγή προβλημάτων εισαγωγής

    

   Οι πολύ μικρές οπές ή οι οπές ακροδεκτών εμποδίζουν την εισαγωγή εξαρτημάτων. Οι πολύ μεγάλες οπές προκαλούν κρύα συγκόλληση. Για παράδειγμα, για ένα εξάρτημα με ακροδέκτες 0.8mm, η διάμετρος της οπής ακροδέκτη θα πρέπει να είναι ~1.0mm και η διάμετρος της οπής ~0.6mm (με διάμετρο pad 1.2mm).

    

   Μέθοδος ελέγχου: Ανατρέξτε στο δελτίο δεδομένων του εξαρτήματος στο λογισμικό σχεδιασμού για να επιβεβαιώσετε τη διάμετρο του ακροδέκτη. Κάντε τις οπές ακροδεκτών 0.2-0.3mm μεγαλύτερες από τη διάμετρο του ακροδέκτη και τις οπές 0.1-0.2mm μεγαλύτερες. Αποφύγετε οπές μικρότερες από 0.3mm (δύσκολο για τους κατασκευαστές να επεξεργαστούν, επιρρεπείς σε θραύση τρυπανιού).

5. Λεπτομέρεια 5: "Σχεδιασμός σε πάνελ" Διατηρεί "Άκρα επεξεργασίας" για εύκολη παραγωγή

    

   Η παράλειψη των άκρων επεξεργασίας για την πρωτοτυποποίηση σε πάνελ (πολλαπλά μικρά PCB συνδυασμένα) καθιστά αδύνατη τη συγκόλληση με μηχανή—μόνο η χειροκίνητη συγκόλληση είναι εφικτή, η οποία είναι αναποτελεσματική και επιρρεπής σε σφάλματα.

    

   Απαίτηση σχεδιασμού: Διατηρήστε άκρα επεξεργασίας 5-10mm γύρω από το πάνελ. Προσθέστε οπές τοποθέτησης (διάμετρος 3mm, χωρίς χαλκό) στις άκρες για ευθυγράμμιση μηχανής. Συνδέστε τα PCB στο πάνελ με "V-CUT" ή "οπές δαγκώματος ποντικιού" για εύκολο διαχωρισμό αργότερα.

3. Συμπέρασμα: Το "Τελικό βήμα" πριν από την πρωτοτυποποίηση—Επιβεβαιώστε με τον κατασκευαστή

Πριν από την πρωτοτυποποίηση, στείλτε αρχεία Gerber στον κατασκευαστή και ζητήστε από τους μηχανικούς του να ελέγξουν για προβλήματα σχεδιασμού (π.χ., εάν το μέγεθος της οπής, το πάχος του χαλκού και το υλικό πληρούν τις δυνατότητες επεξεργασίας). Πολλοί κατασκευαστές προσφέρουν δωρεάν ελέγχους DFM (Design for Manufacturability), οι οποίοι αποφεύγουν αποτελεσματικά την επανεπεξεργασία. Θυμηθείτε: Το να ξοδέψετε 10 λεπτά ελέγχου πριν από την πρωτοτυποποίηση είναι καλύτερο από 10 ημέρες επανεπεξεργασίας αργότερα.