Технология PCB - Применение технологии DFM при проектировании PCB

Резюме: По мере того, как электроника развивается в направлении миниатюризации, высокой плотности и высокой скорости, сложность проектирования PCB значительно возрастает. Вопрос о том, как эффективно контролировать комплексное качество сложных PCB - конструкций, стоит перед нами. После презентации программного обеспечения VALOR Trilogy 5000 был описан процесс применения DFM (технологии анализа производительности) на протяжении всего процесса проектирования PCB продукта и сопоставления с традиционными методами проектирования и тестирования PCB. Механизмы проверки конструкции ПХД могут помочь специалистам по проектированию, процессам, производству и проверке качества контролировать качество процесса жизненного цикла продукции. В качестве мощного инструмента для автоматической проверки проектирования PCB до завершения производства он повышает первый успех проектирования PCB. Сокращение цикла разработки продукции.

С быстрым развитием электроники большое количество устройств с высокой степенью интеграции, таких как BGA, QFP, PGA и CSP, было использовано для проектирования PCB. Сложность PCB также значительно возросла. Последующее проектирование и производство PCB было сложным и трудным для тестирования. Проблемы производства, такие как плохая сварка, несоответствие оборудования и трудности с обслуживанием. Это приводит к задержке всего цикла строительства продукции, удлинению цикла разработки, увеличению затрат, высокой скорости обслуживания продукции и потенциальным рискам качества продукции. В то же время такие продукты не отвечают требованиям короткой продолжительности, высокой надежности и высокой стабильности военной продукции.

В ходе практического проектирования и производства мы внедрили концепцию « производственного дизайна», применив функцию программного обеспечения VALOR Trilogy 5000 DFM, и продвинули вперед центр качества дизайна продукции. Включите производственные правила на этапе проектирования и создайте новый процесс проектирования PCB, как показано на рисунке 1. Для уменьшения удлинения цикла, вызванного изменениями в конструкции, гарантируется качество и эффективность производства. Устранение или выявление всех потенциальных рисков качества на ранних этапах производства, минимизация количества итераций в разработке продукта, снижение затрат и повышение конкурентоспособности продукта на рынке. Это также делает качество продукции не связанным с используемым программным обеспечением для проектирования, не связанным с уровнем дизайнера, что позволяет предприятиям перейти к стандартизированному управлению.

1. Концепция технологии DFM

   
   

Технология DFM, которая может быть производственной технологией, в основном изучает взаимосвязь между физическим дизайном самого продукта и различными частями производственной системы и использует его для проектирования продукта, чтобы интегрировать всю производственную систему для общей оптимизации. Технология DFM позволяет сократить цикл разработки и затраты на продукцию, чтобы она могла быть более плавной в производстве. Другими словами, DFM выявляет и решает проблемы на ранней стадии жизненного цикла продукта.

2.DFM Программное обеспечение

Анализ Trilogy 5000 DFM в основном включает в себя анализ дизайна для изготовления оптических панелей, анализ сборки и анализ сетевых таблиц.

2.1 Аналитическая подготовка

Подготовка к DFM - анализу очень важна, она является основой для любого анализа и предпосылкой для того, чтобы DFM - анализ мог быть выполнен. Ниже перечислены пять основных подготовительных мероприятий.

2.1.1 Экспорт данных ODB + +, полученных при проектировании PCB, с помощью инструмента EDA

Данные ODB + + являются стандартным форматом данных для отрасли. Он сочетает в себе традиционные данные обработки и сборки, такие как информация о сетях PCB, отношения укладки, информация о компонентах, информация о обработке печатных листов, информация о материалах и различные производственные данные, включая процедуры размещения и тестирования. Создается генератором данных ODB + +, встроенным в инструменты проектирования EDA. Обеспечить полную и реальную основу для тестирования VALOR Trilogy 5000 DFM.

2.1.2 Полные таблицы BOM, разработанные на основе каждого ПХБ

Чтение списка BOM - это организация BOM, разработанного PCB, в формат BOM, одобренный системой VALOR Trilogy 5000 и соответствующий производителю каждого устройства и библиотеке VPL. Проблема, с которой мы сталкиваемся при выполнении таблиц BOM в массовом производстве (традиционный процесс проектирования PCB), заключается в том, что наши инструменты EDA автоматически генерируют BOM в соответствии с системой закупок материалов компании, которая предназначена для удобочитаемости. Названия отечественных производителей оборудования в основном отражаются на китайском языке, а модели устройств обычно содержат некоторые знаки на китайском языке. Для соответствия таблиц BOM в программном обеспечении VALOR ссылки, соответствующие производителю, не могут быть реализованы. С помощью повторных экспериментов, учитывая, что код материала соответствует каждому устройству, не будет случаев, когда разные устройства используют один код материала, это единственное. Таким образом, при интерпретации BOM мы устанавливаем атрибуты кода материала как MPN (номер детали производителя), а атрибуты двух столбцов для производителя и модели устройства - как Describe, а атрибуты кода для блока - как Manufactor (производитель), и все модели устройств соответствуют только одному производителю, то есть кодовому названию единицы. После внедрения шаги соответствия таблицы BOM были значительно упрощены и умело избегали многих проблем, которые беспокоили нас, когда мы соответствовали производителю, таких как неточное имя производителя и отсутствие идентификации на китайском языке.

Процесс чтения BOM проверяет точность таблиц BOM для проектирования PCB и как можно скорее обнаруживает несоответствия между упаковками, используемыми в дизайне PCB, и фактической библиотекой компонентов, а также генерирует отчет о результатах проверки, который важен для проектирования PCB. Сказал, что это очень хороший процесс предварительной проверки. Если формат BOM компании определен, процесс чтения BOM может быть снова упрощен путем создания шаблонов.

2.1.3 Создание фактического склада упаковки VPL в соответствии с кодом материалов компании

Обращаясь к Руководству по оборудованию, используйте инструмент VALOR Trilogy 5000 PLM для создания фактической библиотеки пакетов для каждого устройства. Библиотека VPL содержит марку производителя, спецификации и фактические размеры упаковки компонентов. В отличие от PCB Design Package, библиотека VPL представляет собой трехмерную сборку компонентов, описывающую фактические размеры компонентов.

В названии библиотеки пакетов VPL мы используем метод именования по умолчанию VPL, но добавляем атрибут U PCB package в атрибут пакета и записываем значение этого атрибута в имя пакета EDA. Преимущество этого заключается в том, что при нажатии на устройство, на которое вы хотите обратить внимание во время анализа DFM, вы можете интуитивно увидеть имя пакета EDA, соответствующего устройству, что помогает находить и просматривать проблемные пакеты и экономить время.

Создание библиотеки пакетов VPL - это процесс постепенного накопления. Вы можете начать с резисторов и конденсаторов. Используя программное обеспечение COPYPART от VALOR, резисторы или пакеты конденсаторов организуются в таблицу Excel и обрабатываются пакетами. Библиотека пакетов VPL для всех устройств в таблице может быть построена одновременно. Две трети из тысяч упаковок в универсальную ячейку EDA должны состоять из резисторов и конденсаторов. При использовании вышеуказанного метода сначала должны быть установлены резисторы и конденсаторы, что заложит прочную основу и уверенность в создании библиотеки VPL; Во - вторых, должны быть созданы некоторые важные компоненты, такие как разъемы и процессоры. Это позволит обеспечить, чтобы после сборки и анализа каждого печатного листа вводимые в эксплуатацию печатные листы, по крайней мере, не становились непригодными для использования; Во - вторых, следует создать VPL - пакеты для более дорогих устройств, чтобы гарантировать первый успех печатных плат, содержащих ценные устройства. Если дорогостоящее оборудование будет повреждено из - за ошибки упаковки во время сборки, это будет большой потерей для компании. Затем установите библиотеку VPL для обычных устройств. По мере того, как библиотеки VPL постепенно обогащаются, библиотеки VPL также постепенно создаются, поэтому большинство печатных листов могут быть собраны для анализа.

2.1.4 Определение имущества оборудования

В качестве основы для всех проверок важно создать базу данных для управления правилами ERF. В практическом проектировании и производстве мы собрали производственные спецификации производителей печатных листов, собрали спецификации проектирования и производственные технологические спецификации проектных подразделений, проанализировали и сравнили один за другим, создали базу данных управления, которая соответствует правилам ERF нашей компании. Она постепенно улучшается на практике. Библиотека управления правилами ERF включает в себя библиотеку управления правилами анализа панелей и библиотеку управления правилами анализа сборки.

2.2 Конструкция сборности

Когда схема PCB печатной платы в основном завершена:

1) Импорт данных ODB +;

2) Импортировать список разработанных таблиц BOM;

3) Вызовите созданную кодировку материала, соответствующую хранилищу фактической упаковки VPL и библиотеке управления правилами анализа сборки ERF;

4) в соответствии с различными требованиями к сборке печатных листов, установить соответствующий процесс сборки и разделить технологическую область печатных листов;

5) Определение свойств устройства;

6) Выполните проверку компонентов, создайте визуальную графику и автоматически создайте отчет об анализе компонентов.

Проверка сборности включает в себя проверку упаковки компонентов, проверку точек маркировки, анализ компонентов, анализ сварных дисков, анализ соответствия между сварными прокладками и выводами, анализ тестовых точек и анализ отверстия шаблона. Все вышеперечисленные проверки включают в себя подпроекты. Например, анализ компонентов включает расстояние между компонентами, направление компонентов, высоту компонентов, шелковую сеть компонентов и запретную зону компонентов. Проверка выявила несоответствие между компонентом и сварочным диском PCB, помехи от столкновения компонентов, а также проблемы со сваркой компонентов.

По мере того, как дизайн PCB становится все более сложным, печатная доска будет содержать тысячи устройств, а устройства для вставки и поверхностной установки будут распределены очень плотно. После того, как макет печатной платы был завершен, тысячи раз корректировать шелковую сетку различных устройств также было сложной задачей, и эта сложная работа неизбежно привела к неразумному или даже перевернутому расположению меток. Обычное программное обеспечение для проектирования EDA не предусматривает проверки таких проблем, поэтому в случае возникновения таких проблем они часто обнаруживаются после отладки после обработки печатных листов и установки оборудования. Это вызвало много проблем для последующей сборки и ввода в эксплуатацию, задержало разработку продукта и привело к экономическим потерям. С помощью анализа компонентов можно легко проверить дислокацию цифр, показанную на рисунке 2. Он заменяет ручной процесс проверки разработчиков PCB, повышает эффективность и гарантирует качество нашего дизайна PCB. Эта проверка очень важна для нашего дизайна PCB.

Рисунок 2

Анализ расстояний между компонентами предлагает способ проверки расстояний между устройствами, с которыми мы часто сталкиваемся при проектировании PCB. Требования к расстоянию между различными компонентами различны, а высота различна и может быть установлена с помощью таблицы соответствий ERF и имущества оборудования. Вызывая библиотеку VPL, мы проанализировали, соответствуют ли различные расстояния между различными компонентами требованиям. Как показано на рисунке 3, расстояние между двумя компонентами слишком близко, что приводит к нехватке олова на выводах коротких частей во время сварки на волнах из - за различной высоты двух компонентов, что приводит к пустой или ложной сварке.

Рисунок 3: Расстояние между двумя частями слишком близко.

Анализ упаковки компонентов в основном проверяет правильность упаковки компонентов на PCB. Эта проверка особенно важна. При проектировании PCB ошибка упаковки компонентов или ошибка создания хранилища упаковки непосредственно приводят к тому, что обработанная печатная плата не может быть использована и должна быть переработана. Это не только расточительно тратит затраты, снижает эффективность, но и теряет конкурентоспособность на рынке.

Как показано на рисунке 4, серая рамка представляет собой фактический размер устройства библиотеки VPL. По сравнению с приведенными ниже черными данными проектирования PCB, очевидно, что конструкция упаковочного сварного диска иррациональна, сварная часть сварного диска зарезервирована слишком коротко, ширина сварного диска недостаточна, в процессе сварки легко вызвать сварку.

Применение анализа сборности повышает точность конструкции PCB. Благодаря тому, что мы включили многие требования к обработке от перерабатывающих производителей в правила ERF, мы сократили количество взаимных контактов с перерабатывающими производителями и повысили эффективность и первый успех производства печатных листов.

Рисунок 4 Нерациональный дизайн прокладки

2.3 Анализ сетевых таблиц

Когда компоновка PCB завершена, извлекаются данные ODB + +, генерируемые в процессе проектирования, и анализируются сетевые таблицы. Сравнивая стандартную сеть, ошибка проектирования (открытое или короткое замыкание) целостности сети будет непосредственно идентифицирована на диаграмме. Даже открытые и короткие замыкания при заземлении питания могут быть точно сообщены в режиме проверки, преобразованном в Pin Point. Эта функция помогает инспекторам PCB выявлять проблемы с неполной проверкой PCB из - за отсутствия опыта, что позволяет инспекторам PCB проверять целостность окончательных проектных данных до начала производства продукта.

2.4 Анализ пластин

Управление библиотекой в соответствии с правилами анализа панелей ERF извлекает данные ODB + +, полученные в результате проектирования PCB, для проверки возможности изготовления панелей PCB. Анализ пластины PCB в основном включает анализ скважин, анализ сигналов, анализ слоя мощности, анализ сопротивления сварки и анализ шелковой сети.

Поскольку разные дизайнеры PCB имеют разные уровни и методы проектирования, в процессе проектирования PCB, из - за различного опыта, правила настройки макета и проводки также различны, качество дизайна также сильно различается. Как контролировать качество PCB. Мы будем отражать все требования к дизайну и спецификации при проверке анализа световых панелей, устанавливая библиотеку правил анализа световых панелей ERF.

Например, при проектировании PCB размер изоляционной панели должен быть установлен в соответствии с требованиями к мощности различных источников питания. Если изоляционная панель слишком мала или забита, это может привести к таким проблемам, как быстрое охлаждение во время сварки, плохая свариваемость, подключение не может удовлетворить требованиям к питанию. Однако до тех пор, пока программное обеспечение для проектирования PCB отвечает требованиям к ширине линии соединения, ошибки не будут указываться.

Как показано на рисунке 5, это случай, когда изоляционная панель слишком мала. Анализ оптических панелей будет проверяться в соответствии с правилами ERF, с указанием соответствия требованиям к охлаждению и мощности соединения, избегая ошибок, вызванных опытом и другими факторами.

Применение технологии DFM при проектировании PCB

Изоляция 5 слишком мала

Кроме того, наши инструменты проектирования PCB обеспечивают только проверку между печатными линиями и сварочными дисками, а не проверку расстояния между печатными линиями и сварочными пластинами. Как показано на рисунке 6, анализ панели может обнаружить, что печатная линия слишком близка к сопротивлению сварочного колпака, чтобы избежать утечки меди в генерируемой печатной линии, окисление меди напрямую влияет на качество сигнала. При проверке PCB мы также должны учитывать эти проблемы качества, которые могут возникнуть после длительного использования.

Применение технологии DFM при проектировании PCB

Рисунок 6 Слишком близко провод к пластине сопротивления

В легком анализе панелей, если каждый шаг проверки скопирован в контрольный лист (checklist), можно упростить работу каждой проверки. Вы также можете указать комбинации клавиш и просто нажать кнопку для анализа панели, что значительно снижает нагрузку на проверку.

2.5 Синхронизация программного обеспечения

После того, как база данных EDA будет прочитана как ODB + +, Trilogy 5000 может предоставить интеллектуальную графику, подключенную к инструментам EDA. Используя комбинации клавиш настройки программного обеспечения, дизайнеры могут синхронизироваться непосредственно с экрана Trilogy 5000 на один и тот же кадр и местоположение, отображаемые на инструментах EDA, что значительно облегчает быстрое и легкое обнаружение ошибок в инструментах EDA.

Различия между функциями проверки программного обеспечения DFM и правилами проектирования PCB

Программные средства DFM основаны на реальных производственных правилах, в то время как проверка программного обеспечения PCB основана только на правилах проектирования, которые являются инструментами в двух разных областях.

Анализ в программном обеспечении PCB Design обычно используется в отделе проектирования и проверяет данные на заднем плане проектирования, чтобы убедиться, что нет проблем с нарушением электрических правил, уделяя особое внимание реализации логических функций; DFM применяется в технологическом и производственно - сборочном секторах для обеспечения соответствия проектных данных всем требованиям производства, сборки и испытаний.

Функции анализа производительности соответствующих модулей в программном обеспечении для проектирования PCB относительно просты, а правила недостаточно богаты. Такие инструменты, как анализ сборности и анализ тестируемости, недоступны.

4. Выводы

Программное обеспечение DFM предоставляет нам полный автоматизированный обзор дизайна PCB, который делает наши продукты более стандартизированными. Даже при использовании различных программных средств для проектирования PCB и дизайнеров PCB с различным опытом качество продуктов, разработанных дизайнерами PCB, гарантировано. Параллельное участие в оценке процесса на всех этапах проектирования продукта, устранение и выявление всех скрытых рисков производственного качества на этапе проектирования значительно улучшает качество нашего дизайна PCB. Значительно повысилась эффективность обработки печатных плат, управления процессом и обработки электрооборудования, улучшилось качество продукции, снизилась стоимость продукции и цикл разработки, повысилась конкурентоспособность продукции.

Кроме того, применение программного обеспечения DFM способствует стандартизации процессов. Благодаря спецификации DFM проектные и производственные подразделения органично связаны, а также стандартизируются производственные испытательные устройства. В соответствии с нынешней тенденцией к аутсорсингу производства продукции, будет возможно осуществить передачу специализации технологии продукции, что будет способствовать дальнейшему развитию бизнеса.