12 احتیاط های حیاتی برای طراحی صفحه مدار PCB: اجتناب از اشتباهات گران قیمت و اطمینان از قابلیت اطمینان

طراحی برد مدار چاپی یک عمل متعادل‌کننده است: مهندسان باید عملکرد، کوچک‌سازی و قابلیت ساخت را بهینه کنند—همه اینها در حالی که از اشتباهاتی که منجر به بازکاری، تاخیر یا خرابی محصول می‌شوند، اجتناب می‌کنند. حتی اشتباهات جزئی (مانند فاصله نادرست ردیابی، مدیریت حرارتی ضعیف) می‌تواند منجر به اتصال کوتاه، تخریب سیگنال یا خرابی زودهنگام قطعات شود که به گفته داده‌های صنعت IPC، به طور متوسط ​​1500 دلار برای هر تکرار طراحی برای تولیدکنندگان هزینه دارد.

این راهنما 12 احتیاط ضروری برای طراحی PCB را شرح می‌دهد که همه چیز را از قرار دادن قطعات تا مدیریت حرارتی و یکپارچگی سیگنال پوشش می‌دهد. هر احتیاط شامل علل اصلی خرابی، راه‌حل‌های عملی و نمونه‌های دنیای واقعی است—به شما کمک می‌کند PCBهایی بسازید که قابل اعتماد، قابل ساخت و مقرون به صرفه باشند. چه در حال طراحی برای لوازم الکترونیکی مصرفی، سیستم‌های خودرو یا تجهیزات صنعتی باشید، این اقدامات احتیاطی خطر را به حداقل می‌رساند و تولید را ساده می‌کند.

چرا احتیاط‌های طراحی PCB مهم هستند
قبل از پرداختن به احتیاط‌های خاص، درک تأثیر خطاهای طراحی بسیار مهم است:
  1. هزینه: بازکاری یک دسته PCB می‌تواند بسته به حجم و پیچیدگی، (5000–)50000 دلار هزینه داشته باشد.
  2. زمان: خطاهای طراحی، راه‌اندازی محصول را 2 تا 8 هفته به تاخیر می‌اندازد و پنجره‌های بازار را از دست می‌دهد.
  3. قابلیت اطمینان: خرابی‌های میدانی به دلیل طراحی ضعیف (مانند تنش حرارتی، تداخل) به شهرت برند آسیب می‌رساند و ادعاهای گارانتی را افزایش می‌دهد.
یک نظرسنجی در سال 2024 از تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی نشان داد که 42٪ از مشکلات مربوط به PCB به اشتباهات طراحی برمی‌گردد—که اقدامات احتیاطی فعال را به مؤثرترین راه برای کاهش خطر تبدیل می‌کند.

احتیاط 1: از استانداردهای IPC برای ردیابی و فضا پیروی کنید
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
فاصله ردیابی تنگ (کمتر از 0.1 میلی‌متر) یا ردیابی‌های کوچک باعث ایجاد موارد زیر می‌شود:
  1. تداخل: تداخل سیگنال بین ردیابی‌های مجاور، کاهش عملکرد در طرح‌های پرسرعت (>100 مگاهرتز).
  2. اتصال کوتاه: پل زدن لحیم در حین مونتاژ، به ویژه برای قطعات با گام ریز.
  3. مشکلات ظرفیت جریان: ردیابی‌های کوچک بیش از حد گرم می‌شوند و منجر به سوختن مس در برنامه‌های پرقدرت می‌شوند.

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
به استانداردهای IPC-2221 پایبند باشید، که حداقل ردیابی/فضا را بر اساس ولتاژ، جریان و قابلیت ساخت تعریف می‌کند:

در اوایل فرآیند طراحی با یک آزمایشگاه انطباق کار کنید تا مشکلات را قبل از تولید شناسایی کنید—این امر هزینه‌های بازکاری را 50٪ کاهش می‌دهد.
از بررسی‌های قانون طراحی (DRC) در نرم‌افزار PCB خود (Altium، KiCad) برای علامت‌گذاری تخلفات در زمان واقعی استفاده کنید. برای طرح‌های با فرکانس بالا، فاصله را تا 3 برابر عرض ردیابی افزایش دهید تا تداخل کاهش یابد.

احتیاط 2: قرار دادن قطعات را برای قابلیت ساخت بهینه کنید
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
قرار دادن ضعیف قطعات منجر به موارد زیر می‌شود:
  الف. چالش‌های مونتاژ: دستگاه‌های انتخاب و قرار دادن با قطعات نامرتب یا بیش از حد شلوغ دست و پنجه نرم می‌کنند و نرخ نقص را افزایش می‌دهند.
  ب. نقاط داغ حرارتی: قطعات قدرت (مانند MOSFETها، LEDها) که خیلی نزدیک به قطعات حساس به حرارت (مانند خازن‌ها) قرار می‌گیرند، باعث خرابی زودهنگام می‌شوند.
  ج. دشواری بازکاری: قطعاتی که محکم روی هم چیده شده‌اند، تعمیر را بدون آسیب رساندن به قطعات مجاور غیرممکن می‌کنند.

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
از این دستورالعمل‌های قرار دادن پیروی کنید:
  الف. گروه بندی بر اساس عملکرد: قطعات قدرت، مدارهای آنالوگ و مدارهای دیجیتال را جداگانه خوشه‌بندی کنید تا تداخل به حداقل برسد.
  ب. جداسازی حرارتی: قطعات قدرت (اتلاف >1 وات) را حداقل 5 میلی‌متر از قطعات حساس به حرارت (مانند خازن‌های الکترولیتی، سنسورها) دور نگه دارید.
  ج. فاصله ساخت: 0.2 میلی‌متر فاصله بین بدنه قطعات و لبه‌های برد حفظ کنید. 0.5 میلی‌متر برای BGAs با گام ریز (
  د. سازگاری جهت‌گیری: قطعات غیرفعال (مقاومت‌ها، خازن‌ها) را در یک جهت تراز کنید تا مونتاژ سرعت یابد و خطاها کاهش یابد.

یک شرکت مخابراتی پس از پیاده‌سازی امپدانس کنترل‌شده و مسیریابی جفت دیفرانسیل، یکپارچگی سیگنال اترنت 10G را 35٪ بهبود بخشید و استانداردهای IEEE 802.3ae را برآورده کرد.
یک شرکت لوازم الکترونیکی مصرفی پس از سازماندهی مجدد قرار دادن قطعات برای جداسازی مدارهای قدرت و سیگنال، طبق دستورالعمل‌های IPC-A-610، نقص‌های مونتاژ را 35٪ کاهش داد.

احتیاط 3: پدها را با استانداردهای IPC-7351 طراحی کنید
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
اندازه‌های پد عمومی یا نادرست باعث موارد زیر می‌شود:
  الف. Tombstoning: قطعات کوچک (مانند مقاومت‌های 0402) به دلیل جریان لحیم‌کاری ناهموار از یک پد بلند می‌شوند.
  ب. اتصالات لحیم‌کاری ناکافی: اتصالات ضعیف مستعد خرابی تحت چرخه حرارتی.
  ج. پل زدن لحیم: لحیم اضافی بین پدها، ایجاد اتصال کوتاه.

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
از ردپای IPC-7351 استفاده کنید، که ابعاد پد را بر اساس نوع و کلاس قطعه تعریف می‌کند (کلاس 1: مصرف‌کننده؛ کلاس 2: صنعتی؛ کلاس 3: هوافضا):

در اوایل فرآیند طراحی با یک آزمایشگاه انطباق کار کنید تا مشکلات را قبل از تولید شناسایی کنید—این امر هزینه‌های بازکاری را 50٪ کاهش می‌دهد.
برای قطعات QFN (Quad Flat No-Lead)، مسیرهای فرار خمیر لحیم (شیارهای 0.1 میلی‌متری) را اضافه کنید تا از نفوذ لحیم زیر بدنه قطعه جلوگیری شود.

احتیاط 4: استراتژی‌های زمین‌سازی مناسب را پیاده‌سازی کنید
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
زمین‌سازی ضعیف باعث موارد زیر می‌شود:
  الف. EMI (تداخل الکترومغناطیسی): جریان‌های زمین کنترل‌نشده نویز را تابش می‌کنند و مدارهای حساس (مانند سنسورها، ماژول‌های RF) را مختل می‌کنند.
  ب. از دست رفتن یکپارچگی سیگنال: حلقه‌های زمین، تفاوت‌های ولتاژ ایجاد می‌کنند و سیگنال‌های پرسرعت (>1 گیگاهرتز) را تخریب می‌کنند.
  ج. نویز منبع تغذیه: نوسانات در پتانسیل زمین بر تنظیم ولتاژ تأثیر می‌گذارد و باعث بی‌ثباتی قطعات می‌شود.

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
توپولوژی زمین‌سازی مناسب را برای طراحی خود انتخاب کنید:

در اوایل فرآیند طراحی با یک آزمایشگاه انطباق کار کنید تا مشکلات را قبل از تولید شناسایی کنید—این امر هزینه‌های بازکاری را 50٪ کاهش می‌دهد.
احتیاط 5: مدیریت اتلاف حرارت برای قطعات پرقدرت

خطر
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
  الف. تخریب قطعات: افزایش 10 درجه سانتی‌گراد در دمای اتصال، طول عمر قطعه را 50٪ کاهش می‌دهد (قانون آرنیوس).
  ب. خستگی اتصال لحیم: چرخه حرارتی (گرمایش/سرمایش) اتصالات را ضعیف می‌کند و باعث خرابی‌های متناوب می‌شود.
  ج. محدود کردن عملکرد: پردازنده‌ها و ICهای قدرت سرعت را برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد کاهش می‌دهند و عملکرد محصول را کاهش می‌دهند.
راه‌حل

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
  الف. ویاهای حرارتی: 4 تا 6 ویا (قطر 0.3 میلی‌متر) را زیر قطعات قدرت (مانند رگولاتورهای ولتاژ) قرار دهید تا گرما را به صفحات زمین داخلی منتقل کنید.
  ب. جزایر مسی: از مناطق مسی بزرگ (ضخامت 2 اونس) زیر LEDهای پرقدرت یا IGBTها برای پخش گرما استفاده کنید.
  ج. سینک‌های حرارتی: ردپای PCB را برای سینک‌های حرارتی قابل اتصال (به عنوان مثال، با استفاده از چسب حرارتی یا پیچ) برای قطعاتی که >5 وات اتلاف می‌کنند، طراحی کنید.
  د. شبیه‌سازی حرارتی: از نرم‌افزاری مانند ANSYS Icepak برای مدل‌سازی جریان گرما و شناسایی نقاط داغ قبل از تولید استفاده کنید.
تاثیر دنیای واقعی

یک شرکت تجهیزات پزشکی پس از اجرای بررسی‌های DFM، نرخ ضایعات را از 18٪ به 2٪ کاهش داد و سالانه 120000 دلار صرفه‌جویی کرد.
احتیاط 6: طراحی و قرار دادن ویا مناسب را تضمین کنید

خطر
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
  الف. انعکاس سیگنال: استاب‌های ویا استفاده‌نشده (طول اضافی) به عنوان آنتن عمل می‌کنند و سیگنال‌های پرسرعت را منعکس می‌کنند و باعث لرزش می‌شوند.
  ب. مقاومت حرارتی: ویاهای کوچک یا با روکش ضعیف، انتقال حرارت را محدود می‌کنند و به نقاط داغ کمک می‌کنند.
  ج. ضعف مکانیکی: تعداد زیاد ویا در یک ناحیه کوچک، PCB را ضعیف می‌کند و خطر ترک خوردن در حین مونتاژ را افزایش می‌دهد.
راه‌حل

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
  الف. اندازه ویا: از ویاهای 0.2 میلی‌متری (8 میل) برای اکثر برنامه‌ها استفاده کنید. 0.15 میلی‌متر (6 میل) برای طرح‌های HDI فوق‌العاده متراکم.
  ب. حلقه حلقوی: حداقل حلقه حلقوی 0.1 میلی‌متری (مس اطراف ویا) را حفظ کنید تا از بلند شدن پد جلوگیری شود—برای حفاری مکانیکی بسیار مهم است.
  ج. حذف استاب: از حفاری پشتی برای طرح‌های پرسرعت (>10 گیگابیت بر ثانیه) برای از بین بردن استاب‌ها استفاده کنید و انعکاس سیگنال را 80٪ کاهش دهید.
  د. فاصله ویا: ویاها را حداقل 0.3 میلی‌متر از هم دور نگه دارید تا از شکستگی مته جلوگیری شود و آبکاری قابل اعتماد تضمین شود.
نکته حرفه‌ای

در اوایل فرآیند طراحی با یک آزمایشگاه انطباق کار کنید تا مشکلات را قبل از تولید شناسایی کنید—این امر هزینه‌های بازکاری را 50٪ کاهش می‌دهد.
احتیاط 7: در دسترس بودن قطعات و سازگاری ردپا را تأیید کنید

خطر

نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
  الف. تاخیر در تولید: انتظار برای قطعات سفارشی می‌تواند زمان تحویل را 4 تا 12 هفته افزایش دهد.
  ب. خطاهای مونتاژ: ردپاهای نامناسب (به عنوان مثال، استفاده از ردپای 0603 برای یک قطعه 0402) PCBها را غیرقابل استفاده می‌کند.
  ج. افزایش هزینه‌ها: قطعات منسوخ اغلب 5 تا 10 برابر بیشتر از جایگزین‌های استاندارد هزینه دارند.
راه‌حل

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
  ب. قطعات استاندارد را در اولویت قرار دهید: مقادیر رایج (به عنوان مثال، مقاومت‌های 1 کیلواهم، خازن‌های 10 میکروفاراد) و اندازه‌های بسته (0402، 0603، SOIC) را انتخاب کنید تا از منسوخ شدن جلوگیری شود.<8 weeks) and minimum order quantities.
  ج. ردپاها را تأیید کنید: برگه اطلاعات قطعات را با کتابخانه PCB خود بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که ابعاد پد، تعداد پین و گام با هم مطابقت دارند.
  د. قطعات جایگزین را اضافه کنید: 1 تا 2 شماره قطعه جایگزین را در BOM خود برای قطعات مهم قرار دهید و خطر زنجیره تأمین را کاهش دهید.
نکته حرفه‌ای

در اوایل فرآیند طراحی با یک آزمایشگاه انطباق کار کنید تا مشکلات را قبل از تولید شناسایی کنید—این امر هزینه‌های بازکاری را 50٪ کاهش می‌دهد.
احتیاط 8: ماسک لحیم و ابریشم را برای مونتاژ بهینه کنید

خطر
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
  الف. نقص لحیم: ماسک لحیم که پدها را می‌پوشاند (لغزش ماسک) از لحیم‌کاری جلوگیری می‌کند. ماسک از دست رفته، مس را در معرض اکسیداسیون قرار می‌دهد.
  ب. چالش‌های بازرسی: ابریشم ناخوانا، شناسایی قطعات را در حین مونتاژ و بازکاری دشوار می‌کند.
  ج. مشکلات چسبندگی: ابریشم همپوشانی پدها، اتصالات لحیم را آلوده می‌کند و باعث عدم خیس شدن می‌شود.
راه‌حل

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
  ب. ضخامت ماسک: ضخامت ماسک 25 تا 50 میکرومتر را مشخص کنید—خیلی نازک خطر سوراخ شدن دارد. خیلی ضخیم مانع از لحیم‌کاری با گام ریز می‌شود.
  ج. دستورالعمل‌های ابریشم:
      اندازه متن را 0.8 میلی‌متر x 0.4 میلی‌متر (32pt x 16pt) برای خوانایی نگه دارید.
      0.1 میلی‌متر فاصله بین ابریشم و پدها را حفظ کنید.
      از جوهر سفید یا سیاه (بالاترین کنتراست) برای سازگاری AOI (بازرسی نوری خودکار) استفاده کنید.
نکته حرفه‌ای

در اوایل فرآیند طراحی با یک آزمایشگاه انطباق کار کنید تا مشکلات را قبل از تولید شناسایی کنید—این امر هزینه‌های بازکاری را 50٪ کاهش می‌دهد.
احتیاط 9: یکپارچگی سیگنال را در طرح‌های پرسرعت آزمایش کنید

خطر
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
  الف. تلفات درج: تضعیف سیگنال به دلیل مقاومت ردیابی و تلفات دی‌الکتریک.
  ب. تداخل: تداخل بین ردیابی‌های مجاور، ایجاد خطاهای داده.
  ج. عدم تطابق امپدانس: عرض‌های ردیابی ناسازگار یا ضخامت دی‌الکتریک، نقاط انعکاس ایجاد می‌کنند.
راه‌حل

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
    مثال: برای ردیابی‌های تک‌سر 50 اهم روی FR-4 1.6 میلی‌متری، از عرض ردیابی 0.25 میلی‌متر با ضخامت دی‌الکتریک 0.15 میلی‌متر استفاده کنید.
  ب. مسیریابی جفت دیفرانسیل: جفت‌های دیفرانسیل (به عنوان مثال، USB 3.0، PCIe) را موازی و با فاصله 0.15 تا 0.2 میلی‌متر از هم دور نگه دارید تا انحراف به حداقل برسد.
  ج. شبیه‌سازی سیگنال: از ابزارهایی مانند Keysight ADS یا Cadence Allegro برای شبیه‌سازی یکپارچگی سیگنال و شناسایی مشکلات قبل از تولید استفاده کنید.
  د. مقاومت‌های ترمینال: ترمینال سری (50 اهم) را در منبع سیگنال‌های پرسرعت اضافه کنید تا انعکاس کاهش یابد.
مثال دنیای واقعی

یک شرکت مخابراتی پس از پیاده‌سازی امپدانس کنترل‌شده و مسیریابی جفت دیفرانسیل، یکپارچگی سیگنال اترنت 10G را 35٪ بهبود بخشید و استانداردهای IEEE 802.3ae را برآورده کرد.
احتیاط 10: برای قابلیت آزمایش و بازکاری برنامه‌ریزی کنید

خطر
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
    ب. آزمایش غیرقابل اعتماد: پوشش ناقص شبکه‌های مهم، خطر ارسال PCBهای معیوب را افزایش می‌دهد.
هزینه‌های بازکاری بالا: قطعاتی که برای حذف به ابزارهای تخصصی (به عنوان مثال، ایستگاه‌های هوای گرم) نیاز دارند، هزینه‌های نیروی کار را افزایش می‌دهند.
راه‌حل

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
    الف. نقاط تست (قطر 0.8 تا 1.2 میلی‌متر) را روی تمام شبکه‌های مهم (قدرت، زمین، سیگنال‌های پرسرعت) قرار دهید.
    ب. 0.5 میلی‌متر فاصله بین نقاط تست و قطعات برای دسترسی پروب حفظ کنید.
2. دسترسی به بازکاری:
    الف. 2 میلی‌متر فاصله در اطراف قطعات BGA/QFP برای ابزارهای بازکاری بگذارید.
    ب. از قرار دادن قطعات زیر سینک‌های حرارتی یا کانکتورها که دسترسی را مسدود می‌کنند، خودداری کنید.
3. DFT (طراحی برای تست):
    الف. رابط‌های اسکن مرزی (JTAG) را برای ICهای پیچیده شامل کنید تا امکان آزمایش جامع فراهم شود.
    ب. از کوپن‌های تست (نمونه‌های کوچک PCB) برای تأیید لحیم‌کاری و عملکرد مواد استفاده کنید.
نکته حرفه‌ای

در اوایل فرآیند طراحی با یک آزمایشگاه انطباق کار کنید تا مشکلات را قبل از تولید شناسایی کنید—این امر هزینه‌های بازکاری را 50٪ کاهش می‌دهد.
احتیاط 11: انطباق زیست‌محیطی و نظارتی را در نظر بگیرید

خطر
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
  الف. ممنوعیت‌های بازار: محدودیت‌های RoHS در مورد مواد خطرناک (سرب، جیوه) فروش در اتحادیه اروپا، چین و کالیفرنیا را مسدود می‌کند.
  ب. مجازات‌های قانونی: نقض استانداردهایی مانند IEC 60950 (ایمنی) یا CISPR 22 (EMC) منجر به جریمه تا 100000 دلار می‌شود.
  ج. آسیب به شهرت: محصولات غیر منطبق به اعتماد برند آسیب می‌رسانند و وفاداری مشتری را از دست می‌دهند.
راه‌حل

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
    الف. از لحیم بدون سرب (SAC305)، لمینت‌های بدون هالوژن و قطعات مطابق با RoHS استفاده کنید.
    ب. اسناد اعلامیه انطباق (DoC) را از تامین‌کنندگان درخواست کنید.
2. انطباق EMC:
    الف. فیلترهای EMI را به ورودی‌های برق و خطوط سیگنال اضافه کنید.
    ب. از صفحات زمین و قوطی‌های محافظ برای کاهش انتشار استفاده کنید.
    ج. نمونه‌های اولیه را با استانداردهای CISPR 22 (انتشار تابشی) و IEC 61000-6-3 (ایمنی) آزمایش کنید.
3. استانداردهای ایمنی:
    الف. از IEC 60950 برای تجهیزات IT یا IEC 60601 برای دستگاه‌های پزشکی پیروی کنید.
    ب. حداقل خزش (فاصله بین هادی‌ها) و فاصله (شکاف هوا) را بر اساس ولتاژ حفظ کنید (به عنوان مثال، 0.2 میلی‌متر برای 50 ولت، 0.5 میلی‌متر برای 250 ولت).
نکته حرفه‌ای

در اوایل فرآیند طراحی با یک آزمایشگاه انطباق کار کنید تا مشکلات را قبل از تولید شناسایی کنید—این امر هزینه‌های بازکاری را 50٪ کاهش می‌دهد.
احتیاط 12: یک بررسی DFM (طراحی برای قابلیت ساخت) انجام دهید

خطر
نادیده گرفتن DFM منجر به موارد زیر می‌شود:
    الف. نقص‌های تولید: طرح‌هایی که با قابلیت‌های کارخانه همخوانی ندارند (به عنوان مثال، ویاهای خیلی کوچک) نرخ ضایعات را افزایش می‌دهند.
    ب. افزایش هزینه‌ها: فرآیندهای سفارشی (به عنوان مثال، حفاری لیزری برای ویاهای 0.075 میلی‌متری) 20 تا 30 درصد به هزینه‌های تولید اضافه می‌کنند.
راه‌حل

  1. با سازنده خود شریک شوید: فایل‌های Gerber و BOMها را با تامین‌کننده PCB خود برای بررسی DFM به اشتراک بگذارید—اکثر آنها این سرویس را به صورت رایگان ارائه می‌دهند.
  2. بررسی‌های کلیدی DFM:
    الف. آیا کارخانه می‌تواند اندازه ویا شما را سوراخ کند (حداقل 0.1 میلی‌متر برای اکثر تولیدکنندگان)؟
    ب. آیا ردیابی/فضای شما در محدوده قابلیت‌های آنها است (معمولاً 0.1 میلی‌متر/0.1 میلی‌متر)؟
    ج. آیا نشانه‌های fiducial کافی برای تراز دارید؟
3. ابتدا نمونه اولیه بسازید: 5 تا 10 نمونه اولیه تولید کنید تا قابلیت ساخت را قبل از تولید انبوه آزمایش کنید.
تاثیر دنیای واقعی

یک شرکت تجهیزات پزشکی پس از اجرای بررسی‌های DFM، نرخ ضایعات را از 18٪ به 2٪ کاهش داد و سالانه 120000 دلار صرفه‌جویی کرد.
سوالات متداول

س: رایج‌ترین خطای طراحی که منجر به خرابی PCB می‌شود چیست؟
پاسخ: مدیریت حرارتی ضعیف (38٪ از خرابی‌ها، طبق داده‌های IPC)، به دنبال آن ردیابی/فضای نادرست (22٪) و ردپاهای نامناسب (15٪).
س: چگونه می‌توانم EMI را در طراحی PCB خود کاهش دهم؟

پاسخ: از صفحات زمین جامد، دوخت زمین، مسیریابی جفت دیفرانسیل و فیلترهای EMI استفاده کنید. برای طرح‌های با فرکانس بالا، قوطی‌های محافظ را در اطراف مدارهای حساس اضافه کنید.
س: حداقل عرض ردیابی برای جریان 5 آمپر چقدر است؟

پاسخ: برای مس 1 اونس، از ردیابی 0.5 میلی‌متری (20 میل) استفاده کنید. برای مس 2 اونس، آن را به 0.7 میلی‌متر (28 میل) افزایش دهید تا افزایش دما کاهش یابد.
س: برای یک قطعه 10 واتی به چند ویا حرارتی نیاز دارم؟

پاسخ: 8 تا 10 ویا (قطر 0.3 میلی‌متر) با فاصله 1 میلی‌متر، متصل به یک صفحه زمین مسی 2 اونس، 10 وات را به طور موثر اتلاف می‌کند.
س: چه زمانی باید از حفاری پشتی برای ویاها استفاده کنم؟

پاسخ: حفاری پشتی برای طرح‌های پرسرعت (>10 گیگابیت بر ثانیه) برای از بین بردن استاب‌ها، که باعث انعکاس سیگنال و لرزش می‌شوند، بسیار مهم است. برای طرح‌های کم‌سرعت (
نتیجهاحتیاط‌های طراحی PCB فقط «بهترین روش‌ها» نیستند—آنها برای جلوگیری از خطاهای پرهزینه، اطمینان از قابلیت اطمینان و ساده‌سازی تولید ضروری هستند. با پیروی از استانداردهای IPC، بهینه‌سازی قرار دادن قطعات، مدیریت یکپارچگی حرارتی و سیگنال، و اعتبارسنجی برای قابلیت ساخت، می‌توانید PCBهایی بسازید که اهداف عملکرد را برآورده می‌کنند و در عین حال خطر را به حداقل می‌رسانند.

موفق‌ترین طرح‌ها، الزامات فنی را با محدودیت‌های تولید عملی متعادل می‌کنند. سرمایه‌گذاری زمان در این اقدامات احتیاطی در ابتدا، در زمان، پول و ناامیدی در آینده صرفه‌جویی می‌کند—تبدیل یک طراحی خوب به یک محصول عالی.