Elemen Desain Esensial untuk Produksi PCB yang Handal

Sebagai bagian wajib yang dimiliki oleh produk elektronik, Pap Sirkuit Cetak (PCB) memainkan peran kunci dalam mengimplementasikan fungsionalitas produk elektronik, yang mengarah pada pentingnya yang sangat menonjol dari desain PCB karena performa desain PCB secara langsung menentukan fungsi dan biaya produk elektronik. Desain PCB yang unggul mampu membuat produk elektronik jauh dari banyak masalah sehingga memastikan produk akan diproduksi dengan lancar dan mampu memenuhi semua permintaan aplikasi praktis.

Di antara semua elemen yang berkontribusi pada desain PCB, Design for Manufacture (DFM) pastilah merupakan elemen yang esensial karena ia menghubungkan desain PCB dan pembuatan PCB sehingga masalah akan terungkap sejak awal dan diselesaikan tepat waktu selama seluruh siklus hidup produk elektronik. Ini adalah mitos bahwa kompleksitas desain PCB akan meningkat ketika kemanfaatan produksi produk elektronik dipertimbangkan selama fase desain PCB. Ketika datang pada siklus hidup desain produk elektronik, DFM tidak hanya dapat membuat produk elektronik terlibat dalam manufaktur otomatis dengan lancar dengan menghemat biaya tenaga kerja selama proses produksi, tetapi dapat secara efektif memendek waktu produksi untuk memastikan penyelesaian tepat waktu produk elektronik akhir.

Kemanfaatan Produksi PCB

Design for Manufacturing adalah elemen kunci yang mengarah pada produksi efisiensi tinggi, kualitas tinggi dan biaya rendah sekarang setelah kemanfaatan produksi dan desain PCB digabungkan. Studi kemanfaatan produksi PCB memiliki cakupan luas yang dapat diklasifikasikan secara umum menjadi pembuatan PCB dan assembly PCB.

• Pembuatan PCB

Sejauh pembuatan PCB yang bersangkutan, aspek-aspek berikut harus dipertimbangkan: ukuran PCB, bentuk PCB, rail teknis dan mark fiducial. Setelah aspek-aspek ini tidak dipertimbangkan sepenuhnya selama fase desain PCB, papan PCB yang diproduksi mungkin tidak dapat diterima oleh chip mounter otomatis kecuali langkah pemrosesan tambahan dilakukan. Bahkan lebih buruk lagi, beberapa papan gagal untuk dapat terlibat dalam manufaktur otomatis dengan soldering manual yang digunakan. Akibatnya, periode produksi akan diperpanjang dan biaya tenaga kerja juga akan naik. Akibatnya, selama fase desain PCB, persyaratan ukuran PCB yang ditetapkan oleh produksi pemasangan otomatis harus dipertimbangkan sepenuhnya dan harus dikontrol dalam rentang yang valid.

Gambar di bawah menunjukkan file desain panel PCB yang selesai oleh perangkat lunak EDA. Sebagai panel 5x2, setiap unit persegi adalah papan tunggal dengan ukurannya 50mm*20mm. Koneksi antara setiap unit tunggal dicapai oleh teknologi V-cut/V-scoring. Pada Gambar ini, persegi keseluruhan menampilkan ukuran akhir panel yang 100mm*100mm. Berdasarkan persyaratan ukuran panel yang disebutkan di atas, dapat disimpulkan bahwa ukuran panel berada dalam rentang yang dapat diterima.

Catatan: jika Anda tertarik memesan PCB dalam tipe panel, silakan merujuk ke panduan ini untuk mendapatkan harga panel PCB.

b. Bentuk PCB

Selain ukuran PCB, semua chip mounter juga menetapkan persyaratan dalam hal bentuk PCB. Bentuk PCB biasa harus persegi panjang yang rasio panjang-lebarnya adalah 4:3 atau 5:4 yang optimal. Ketika PCB memiliki bentuk tidak teratur, langkah tambahan harus dilakukan sebelum assembly SMT, yang mengarah pada peningkatan biaya. Untuk mencegah hal itu terjadi, PCB harus dirancang dalam bentuk biasa selama fase desain PCB sehingga persyaratan SMT dapat terpenuhi. Namun, hal ini sulit dicapai dalam situasi praktis. Ketika beberapa produk elektronik harus tidak teratur dalam bentuk, lubang cap plus jembatan harus digunakan untuk membuat bentuk PCB akhir memiliki bentuk biasa. Setelah assembly, bagian tambahan dapat dihilangkan dari PCB, yang memenuhi persyaratan pemasangan otomatis dan ruang.

Gambar di bawah menunjukkan PCB bentuk tidak teratur dengan tepi pemrosesan yang ditambahkan melalui perangkat lunak EDA. Ukuran papan keseluruhan adalah 80mm*52mm sementara area persegi adalah ukuran PCB aktual. Ukuran area sudut kanan atas adalah 40mm*20mm, yang merupakan tepi pemrosesan yang dihasilkan oleh lubang cap plus jembatan.

c. Rail Teknis

Untuk memenuhi kebutuhan produksi otomatis, rail teknis harus ditempatkan pada PCB untuk memperbaiki PCB.

Selama fase desain PCB, rail teknis lebar 5mm harus ditinggalkan di tempat di mana tidak ada komponen dan trace yang ditinggalkan. Biasanya menempatkan rail teknis di sisi pendek PCB tetapi sisi pendek dapat dipilih ketika rasio panjang-lebar lebih dari 80%. Rail teknis akan dihilangkan setelah assembly sebagai peran produksi tambahan.

d. Fiducial Mark

Untuk PCB dengan komponen yang dipasang, mark fiducial harus ditambahkan sebagai titik referensi umum yang memastikan setiap peralatan assembly untuk menentukan posisi komponen dengan akurat. Oleh karena itu, mark fiducial adalah standar manufaktur SMT, yang diperlukan untuk produksi otomatis.

Komponen memerlukan 2 mark fiducial sementara PCB memerlukan 3 mark fiducial, yang harus ditempatkan di tepi papan PCB dan meliputi semua komponen SMT. Jarak pusat antara mark fiducial dan tepi papan harus setidaknya 5mm. Untuk PCB dengan dua sisi yang membawa komponen SMT, mark fiducial harus tersedia di kedua sisi. Jika komponen ditempatkan terlalu rapat untuk menempatkan mark fiducial pada papan, mereka dapat ditempatkan pada rail teknis.

• Assembly PCB

Assembly PCB, singkatnya PCBA, sebenarnya adalah proses soldering komponen pada papan PCB polos. Untuk memenuhi persyaratan produksi otomatis, assembly PCB menetapkan beberapa persyaratan pada paket komponen dan tata letak komponen.

a. Paket Komponen

Selama proses desain PCBA, jika paket komponen tidak sesuai dengan standar yang sesuai dengan jarak antara komponen terlalu dekat satu sama lain, pemasangan otomatis tidak akan dilakukan.

Untuk mendapatkan paket optimal untuk komponen, perangkat lunak desain EDA profesional harus digunakan untuk kompatibel dengan standar paket komponen internasional. Dalam proses desain PCB, area pandangan burung tidak boleh tumpang tindih dengan area lain dan chip mounter otomatis akan dapat mengenali dan melakukan pemasangan permukaan dengan akurat.

b. Tata Letak Komponen

Tata letak komponen adalah tugas penting dalam desain PCB karena performanya secara langsung terkait dengan bagaimana PCB akan terlihat dan tingkat kompleksitas proses produksi.

Selama proses tata letak komponen, sisi assembly untuk komponen SMD dan komponen THD harus ditentukan. Di sini, mari kita tetapkan sisi depan PCB sebagai sisi komponen A sementara sisi belakang sebagai sisi komponen B. Tata letak komponen harus mempertimbangkan bentuk assembly termasuk assembly satu lapis satu paket, assembly dua lapis satu paket, assembly satu lapis campuran paket, sisi A campuran paket dan sisi B satu paket assembly dan sisi A THD dan sisi B SMD assembly. Berbagai assembly memanggil proses produksi dan teknologi yang berbeda. Oleh karena itu, sejauh tata letak komponen yang bersangkutan, tata letak komponen optimal harus dipilih untuk membuat produksi menjadi sederhana dan mudah, meningkatkan efisiensi produksi seluruh proses.

Selain itu, orientasi tata letak komponen, jarak antara komponen, pendinginan termal dan tinggi komponen harus dipertimbangkan.

Secara umum, orientasi komponen harus konsisten. Tata letak komponen mengikuti prinsip jarak tracing terpendek berdasarkannya orientasi polaritas harus konsisten untuk komponen dengan tanda polaritas dan komponen tanpa tanda polaritas harus diatur rapi di sumbu X atau Y. Tinggi komponen paling banyak 4mm sementara arah transmisi komponen dan PCB harus mempertahankan 90 °.

Untuk meningkatkan kecepatan soldering komponen dan memudahkan pemeriksaan nanti, jarak antara komponen harus konsisten. Komponen harus dekat satu sama lain dalam jaring yang sama sementara jarak aman harus ditinggalkan di antara jaring yang berbeda sesuai dengan penurunan tegangan. Silkscreen dan pad tidak boleh tumpang tindih, jika tidak komponen tidak akan dipasang.

Masalah pendinginan termal harus dipertimbangkan karena suhu operasional praktis PCB dan properti termal komponen listrik. Tata letak komponen harus fokus pada pendinginan termal dan kipas atau heat sink harus digunakan jika diperlukan. Heat sink yang sesuai harus dipilih untuk komponen daya dan komponen sensitif termal harus ditempatkan jauh dari yang menghasilkan panas. Komponen tinggi harus ditempatkan di belakang komponen rendah.

Masih ada lebih banyak detail yang harus difokuskan terkait DFM PCB dan pengalaman harus dikumpulkan dalam praktik. Misalnya, desain PCB sinyal kecepatan tinggi memanggil persyaratan khusus untuk impedansi, yang harus dibahas dengan produsen papan sebelum produksi nyata untuk menentukan impedansi dan informasi layer up. Untuk persiapan produksi pada beberapa papan PCB dengan ukuran kecil dan tracing rapat, kemampuan produksi lebar trace minimum dan diameter via harus dibahas dengan produsen PCB untuk memastikan produksi lancar PCB tersebut.

Dapatkan Akses ke DFM/DFA Check Gratis dari PCBCart

Kami sudah sepenuhnya menyadari pentingnya waktu dan biaya bagi pelanggan. DFM/DFA check sebelum produksi nyata mampu menentukan apakah produksi dapat diimplementasikan dengan lancar berdasarkan file desain Anda. Lebih jauh, layanan ini yang disediakan oleh PCBCart adalah sepenuhnya GRATIS, meskipun demikian, layanan DFM/DFA check adalah tak ternilai karena sistem yang kami gunakan adalah Valor DFM Check, jenis sistem otomatis yang melakukan pemeriksaan kemanfaatan produksi yang akurat dengan kecepatan tinggi. Hubungi kami untuk informasi lebih lanjut tentang DFM/DFA Check GRATIS kami. Ini pasti layak!

Baru saja selesai desain PCB baru dan mencari Rumah PCB? Periksa seberapa banyak yang dapat Anda hemati ketika menggunakan layanan pembuatan PCB kustom kami.

Sumber Daya Berguna:
• PCBCart Membuat PCB dalam Bentuk Tidak Teratur Apa Pun – TIDAK Ada Biaya Tambah yang Dikenakan
• PCBCart Menampilkan Layanan Assembly PCB Lanjutan – Banyak Opsi Nilai Tambah
• Layanan Sumber Komponen dari PCBCart – TIDAK Ada Komponen Elektronik Palsu
• Persyaratan File untuk Pembuatan PCB yang Efisien dan Lancar