Technologie PCB - Exploration de la disposition des composants dans la conception de PCB haute densité

Lorsque la carte de circuit imprimé a remplacé les bandes et systèmes manuels lents et encombrants du passé, elle est devenue une nouvelle technologie permettant aux ingénieurs en électronique d'assembler des systèmes électroniques complexes relativement rapidement, facilement et à moindre coût. L'industrie électronique a donc fait de gros efforts pour rendre la fabrication de ces plaques aussi facile que possible. Beaucoup d'argent a été investi dans la conception de logiciels pour aider à concevoir, fabriquer, assembler, inspecter et tester les cartes de circuits imprimés.

Ces technologies permettent aux ingénieurs de conception de l'industrie électronique d'investir dans des processus améliorés pour réduire la taille des pièces, produire des boîtiers à montage en surface (SM) et à matrice à grille sphérique (BGA) et réduire la largeur de ligne et la taille des PCB. Autres fonctions, meilleure vérification des cartes avec un imageur à rayons X, etc.

L'introduction lente de l'intelligence artificielle (IA) dans les logiciels de conception signifie que certaines tâches critiques, telles que le placement des composants de PCB, sont toujours contrôlées manuellement par les ingénieurs de mise en page. En tant qu'ingénieur de conception, vous devez vous assurer que vous comprenez le placement des pièces pour assurer la stabilité de votre conception.

Evolution de la disposition des composants tout au long de la carrière de design

J'ai conçu une carte de circuit sexuel de faible densité en utilisant la méthode de l'enroulement. Il est alors possible de fabriquer des cartes de circuits imprimés. J'ai commencé avec des PCBs simples (pièces traversantes, conception raisonnablement clairsemée) à des pièces SMT simples ou même grandes. Cela signifie que le processus de soudage à la main après le processus de conception de PCB était assez simple au début.

Cependant, plus vous avancez dans votre carrière, plus vous êtes affecté à l'utilisation de PCBs haute densité afin de fabriquer de minuscules pièces SMT, BGA et qfn dans des environnements de conception fragiles et d'utiliser des lignes fines et de petits espacements entre les composants dans la mise en page. Cela fait du PCBs « assemblé» une nouvelle variable que les ingénieurs de conception doivent traiter. Cela peut être une mauvaise surprise pour certains, mais je crois que c'est un avertissement.

Placer les pièces sur le PCB

Les PCB peuvent être assemblés de différentes manières. Avant de commencer la conception de PCB, les ingénieurs de conception doivent tenir compte des techniques d'assemblage spécifiques telles que l'assemblage de la machine, l'assemblage manuel et l'assemblage hybride (Four manuel et infrarouge). Ces choix dépendent généralement du coût, du temps, de la quantité et du type de conception sur laquelle l'Ingénieur travaille.

Réfléchis.

De nombreuses considérations motivent le processus de placement de pièces sur un PCB. La longueur du signal (petit et), la facilité d'assemblage et la facilité de test sont tous des éléments clés de l'assemblage du PCB. Ci - dessous, nous explorerons les composants uniques de tous les aspects de l'assemblage.

Guide important sur les types de réunions et DFA

Dans toute l'industrie électronique, il est presque certain que vous aurez affaire à de nombreux types d'assemblage différents. Il est important de se familiariser avec ce qui est impliqué dans chaque processus, les avantages et les utilisations typiques de chaque forme d'assemblage, et comment le processus DFA est optimisé pour correspondre à la production finale de PCB.

Placement des composants PCB dans les composants de la machine

Il peut généralement être assemblé à la machine et utilisé pour la production de masse. L'empreinte des composants sur un PCB doit respecter toutes les règles de conception. L'assemblage de la machine n'offre aucune flexibilité, ce qui peut être réalisé en utilisant des personnes dans la boucle pour fabriquer le PCB.

Carte Assemblée par machine Oui. Il utilise des machines industrielles coûteuses pour concevoir et assembler le PCBS selon les règles. Le besoin de temps d'ingénierie non répétitif signifie que cette méthode est généralement réservée au soudage de gros volumes.

Exemples de violations des règles de conception pouvant être rejetées par un système automatisé (composant machine)

Problèmes d'assemblage manuel et de soudure de ponts

L'assemblage manuel est une technique lente. Cela prend du temps et nécessite un travail humain à temps plein. Il est également sujet aux erreurs. Les courts - circuits causés par les ponts soudés ont ruiné la carrière de nombreux ingénieurs. Par conséquent, la plupart des établissements ont deux techniciens – un assembleur et un technicien d’assurance de la qualité (QA) – qui vérifient le travail de l’assembleur pour s’assurer que les ponts soudés sur les PCB ne poussent pas.

Le technicien d'assemblage doit être une personne très talentueuse. Ils vous font violer les règles de conception que les machines et même les assembleurs hybrides ne permettent pas. Par conséquent, le soudage manuel est faisable si la conception (généralement une conception à faible volume) enfreint les règles de conception pour la compacité.

Mélange des ingrédients dans un four infrarouge ou soudage à la vague

Le reste du marché est occupé par des méthodes d'assemblage mixtes, où les techniciens placent les composants sur des cartes et terminent le processus de soudage à l'aide d'un four infrarouge ou d'une machine à souder par ondes.

Les assemblages hybrides utilisent généralement des pochoirs et de la pâte à souder pour créer des PCBs enduits de soudure, et les techniciens d'assemblage peuvent terminer le processus de reflux / soudage en plaçant simplement les pièces sur l'empreinte spécifiée, puis en plaçant la carte remplie dans le four. Si des erreurs telles que le levage vertical se produisent pendant le soudage au four, l'agitateur doit laisser suffisamment d'espace entre les pièces pour placer les pièces manuellement et refaire la carte de soudage. Les techniciens de contrôle de la qualité peuvent également faire partie de la ligne de production.

Placement des éléments dans la conception de PCB haute densité

La nécessité de fabriquer des PCBs haute densité a créé de nouvelles tentations qui n'existent pas dans les conceptions éparses. Lorsque vous vous engagez dans des activités de conception à haute densité, il est important de garder à l'esprit que les anciennes méthodes de conception doivent être suivies, même dans les systèmes à haute densité.

Une pratique courante que les concepteurs refusent de suivre est de jeter le Code de référence, ce qui entraîne une augmentation significative de la densité. Cependant, l'assembleur a encore besoin de ces informations pour assembler la carte. La suppression de ces indicateurs signifie que les ingénieurs sont maintenant chargés de créer des documents supplémentaires pour aider et guider les techniciens d'assemblage pendant le processus d'assemblage du PCB.

Gardez à l'esprit que les PCB, tels que les schémas ou les programmes, peuvent nécessiter beaucoup d'efforts pour terminer le processus de développement avant de devenir une réalité, il est donc essentiel que chaque étape comprenne suffisamment de documentation pour que d'autres puissent interagir avec votre création. Pensez toujours à la façon dont les gens qui interagissent avec votre design après vous verront vos choix de design.

Nous sommes tous convaincus que la prochaine personne ne paiera probablement pas un prix aussi élevé pour votre gadget. Quelqu'un dans l'équipe de conception et d'assemblage peut avoir à transformer votre PCB en un système électronique entièrement opérationnel pour réaliser vos rêves.