Hur man optimerar komponentkostnader och layout för att minska PCB-tillverkningskostnader

När du designar en PCB är en av de största faktorerna för att hålla kostnaderna nere att välja rätt komponenter och layout. För att förstå hur man kan optimera dessa delar är det viktigt att ta hänsyn till både de individuella komponenternas kostnader och hur PCB:t tillverkas.

När det gäller lastbrytare kan det vara frestande att ersätta en lastbrytartjänst IC med en FET. Lastbrytare är utformade för att ha mycket låg on-resistans och har ofta ESD-skydd inbyggt, vilket gör det oftast olönsamt att ersätta dem med en separat FET och ESD-diod. Lastbrytare är ofta mycket billiga och kostar mindre än att köpa en separat FET och ESD-diod.

När det gäller ESD-skydd är en billigare lösning ibland att stapla två ESD-dioder i serie snarare än att använda en enda med ett högre betyg. Denna metod kan ge ett kostnadseffektivt sätt att uppnå högre ESD-skydd och minska kostnaderna i slutprodukten. En kombination av att tänka om kring komponentvalen och att undersöka olika leverantörer med bra priser är grundläggande för att minska totalkostnaden för BOM (Bill of Materials).

I designprocessen för PCB-layout är det viktigt att komma ihåg att den enklare en PCB är att tillverka, desto billigare blir den. För att uppnå detta är det avgörande att följa standardiserade designval som tillverkaren föreskriver, till exempel minsta spårbredd, minsta avstånd mellan koppar och minsta via-storlek. Tillverkare har olika krav, så det är viktigt att noggrant granska dessa specifikationer för att kunna skapa en kostnadseffektiv design.

När det gäller panelisering, att optimera placeringen av PCB:t på en tillverkningspanel kan minska materialspill och därmed kostnaden. Genom att passa in så många kopior som möjligt på en standardpanel (t.ex. 18x24 tum) kan du minska den per-enhetskostnaden. Till exempel kommer en PCB med måtten 5x7 tum att vara billigare per kvadrattum än en PCB på 5,8x6 tum, även om de har samma totala yta, eftersom fler enheter kan rymmas på den större panelen.

Antalet lager på PCB:n har också en betydande inverkan på kostnaden. En tvålagrig PCB är normalt mycket billigare än en fyralagrig, och en sexlager- eller åttalager-variant ökar kostnaden avsevärt. Därför bör man sträva efter att hålla sig till det minsta antalet lager som är nödvändigt för att uppnå funktionalitet och prestanda.

Att designa PCB:t med komponenter på endast en sida kan också ge stora besparingar. När komponenter placeras på både övre och nedre sidan måste PCB:t genomgå ytterligare lödning, vilket ökar produktionskostnaderna. Det är också viktigt att tänka på att använda en enhetlig typ av komponenter, antingen genomgående eller ytlödda, för att underlätta tillverkningsprocessen. En blandning av dessa två kan kräva både lödning med våg och reflow-lödning, vilket ökar kostnaderna.

PCB-materialval kan påverka kostnaderna, särskilt för RF-applikationer där särskilda egenskaper som relativ permittivitet och förlusttangent är nödvändiga. Ett sätt att minska kostnaderna här är att använda moduler istället för att tillverka hela PCB:n på det dyra substratet. Genom att använda moduler kan du reducera kostnaden för det dyra substratet genom att endast använda det i de delar av kretsen där det verkligen behövs. I sådana fall kan en mindre del av kretsen tillverkas på det dyra substratet och kopplas ihop med resten av designen via en kontakt.

Hur lödpastans flöde påverkar ytmonteringsprocessen: Från förberedelse till reflow

Lödpastan är en avgörande komponent vid ytmontering av elektroniska komponenter på kretskort (PCB). Den består av små kulor av lödmetall som är suspenderade i flussmedel, och dessa kulor är avgörande för lödprocessens effektivitet. För att säkerställa att lödningen blir optimal är det viktigt att förstå rheologin hos lödpastan, vilket handlar om hur pastan rör sig och beter sig vid applicering. Det innebär att pastans viskositet och flöde måste kontrolleras noggrant för att den ska sprida sig jämnt över lödytorna och ge en bra koppling mellan komponenterna och kretskortet.

Valet av lödpastans partikelstorlek är direkt kopplat till storleken på öppningarna i lödmaskinen. För mycket små komponenter, som de som används i finare ytmontering, krävs en mindre partikelstorlek för att säkerställa en korrekt applicering. En tumregel är att den smalaste dimensionen av lödmaskinsöppningen bör vara minst fem gånger större än storleken på lödpastans partiklar för att säkerställa ett bra frisättande av pastan från maskinen.

För att lödningen ska bli korrekt är det också viktigt att lödpastan förvaras under rätt förhållanden. Det finns lödpastor som är temperaturstabila och inte behöver kylförvaras, men majoriteten av lödpastorna kräver att de hålls kalla och torra. Om pastan inte förvaras korrekt, kan flussmedlet som håller de små lödkulorna i suspension avdunsta, vilket påverkar pastans effektivitet och prestanda.

Våg-lödning och selektiv våg-lödning

Våg-lödning är en kostnadseffektiv och pålitlig teknik som används för att löda komponenter på PCB:er med genomgående hål. Processen innebär att ett PCB med komponenter redan installerade placeras i en maskin där ett transportband drar PCB:t genom en liten pool av smält lödmetall. Först appliceras flussmedel på de områden som ska lödas, och sedan värms hela kortet upp. En pump skapar en liten, kontinuerligt flödande lödvåg som nuddar vid alla pads och ben på undersidan av PCB:t och löder dem när de rör sig genom den. Det är en metod som ofta används på kretskort med genomgående hålkomponenter, men det fungerar även för ytmontagekomponenter.

Efter våglödningen är det viktigt att visuellt inspektera korten för att identifiera eventuella kortslutningar och manuellt justera de lödningar som inte blev bra. För att löda mer precisa eller känsliga komponenter används selektiva våglödningsmaskiner, där PCB:t flyttas för att placera individuella komponentben i en liten lödvåg, vilket är ungefär lika bred som en blyertspenna. Miniwave-lödning är en relaterad form av selektiv våglödning som används för mer specifika områden på kortet.

I vissa fall där vissa områden på PCB:t är termiskt känsliga eller inte får komma i kontakt med lödmetall, används specialgjorda fixturer, ibland kallade våglöd-pallar, för att skydda dessa områden från den smälta lödmetallen. Alternativt kan en teknik kallad "paste-in-hole" användas, där lödpastan appliceras direkt på genomgående pads och komponenten sätts i hålet, vilket gör att hela kortet sedan kan reflowas i en enda process.

Reflow-lödning

Reflow-lödning är en av de snabbaste och mest effektiva metoderna för att löda ytmonteringskomponenter. Processen involverar först att lödpasta appliceras på lödytorna. Detta kan göras för hand med en spruta, där du sprutar en liten mängd lödpasta på varje pad. Det finns också automatiserade sätt att applicera lödpastan, som genom en stencilmaskin där en metall- eller kaptonstencil används för att applicera lödpasta på hela kortet på en gång. För större kretskort med många SMT-komponenter är stencilmetoden mycket effektiv.

När lödpastan är applicerad, placeras varje komponent försiktigt på de täckta padsen. Därefter kan reflow-processen genomföras, där värme appliceras för att smälta lödpastan och fästa komponenterna på kortet. Detta kan göras på olika sätt. En metod är att använda en varmluftsstation för att värma upp enstaka komponenter eller hela områden av kortet. Det är viktigt att luftflödet inte är för starkt, så att delarna inte blåses bort.

När lödpastan smälter och sprider sig, bildas en glansig yta på lödningarna. Om några ben inte har fått tillräckligt med lödmetall, kan dessa justeras genom att använda en spruta för att tillsätta mer lödpasta på de specifika områdena och upprepa uppvärmningsprocessen.

Förbättringar i reflow-lödning

För komponenter som har stora jordningspads under sig är en teknik som kallas "windowing" eller "grid printing" användbar. Istället för att applicera lödpasta på hela jordningsytan, appliceras pastan i små fyrkantiga områden. Denna metod förbättrar flödet av lödpastan och gör det lättare för gaser att fly undan, vilket minskar risken för att chippen lyfter från padsen under lödningen. Det hjälper också till att undvika att för mycket lödpasta samlas under chippen, vilket kan orsaka problem som för mycket lödmetall eller öppna kretsar.

Val av rätt lödpasta

I vissa fall kan förfallen lödpasta användas för handlödningsprocesser, men det är oftast bättre att använda ny, icke-utgången pasta för att få rena lödningar. Med gamla pastor kan det vara svårare att få bra resultat, och det finns en större risk för ojämna lödkanter som kan orsaka problem vid både små och stora volymer.

Hur man Skapar Detaljerade Tillverkningsnoteringar för Elektroniska Kretskort

Tillverkningsnoteringar är avgörande dokument som hjälper till att definiera och kommunicera de specifika kraven för tillverkning av elektroniska kretskort (PCB). Dessa noteringar fungerar som en guide för tillverkaren och säkerställer att alla tekniska specifikationer, materialval och processer följs exakt. En välformulerad uppsättning tillverkningsnoteringar minskar risken för misstag under produktionen och ökar chansen för ett framgångsrikt slutresultat. Här presenteras en exempeluppsättning av tillverkningsnoteringar som kan användas som mall för egna behov.

En av de viktigaste aspekterna vid framtagandet av tillverkningsnoteringar är att definiera alla mått och toleranser tydligt. Alla mått bör anges i mils, och linjära och vinkelräta toleranser bör specificeras med exakt precision, såsom 0,01 tum för linjära mått och 0,5° för vinklar. Dessa detaljer är avgörande för att upprätthålla hög kvalitet och noggrannhet under tillverkningsprocessen. Det är också viktigt att specificera antalet lager i kretskortet, exempelvis åtta lager, och följa standarder som IPC-ML-6012B för tillverkning och IPC-600 för inspektion.

Vid val av material måste tillverkningsnoteringarna vara mycket specifika. Till exempel kan materialet vara 370HR, vilket anger att det är högkvalitativt kopparmaterial, och vikten för de olika lagren av koppar måste också specificeras. Detta säkerställer att tillverkaren använder rätt material för att möta de elektriska och mekaniska egenskaper som krävs. Miljökrav, såsom RoHS (Restriction of Hazardous Substances) och halogenfri materialanvändning, är också avgörande för att uppfylla lagstadgade krav och säkerställa hållbarhet.

En annan viktig aspekt att notera är behandlingen av via- och hålstrukturer. Alla vias och genomgående hål bör placeras inom ett visst avstånd från sin verkliga position, och annularringen (runt via) ska vara exakt definierad. Specifika krav på plätering, som minsta pläteringstjocklek för hålens inre, måste också inkluderas för att säkerställa att hålen inte förlorar sina elektriska egenskaper under tillverkningsprocessen.

En annan avgörande detalj är hanteringen av lödmasken. Lödmasken ska följa IPC-SM-840 standarden, och det är viktigt att specificera vilken typ av lödmask som ska användas, såsom blå LPI-lödmask, samt att registreringen av lödmasken ska hållas inom mycket små toleranser för att säkerställa att den täcker rätt delar av kortet utan att påverka pads där lödning sker. Detta påverkar både lödbarhet och kortets övergripande kvalitet.

Slutligen, när det gäller sammansättning och lödning, är det viktigt att ange om monteringen ska vara blyfri eller inte och om lödflödet ska tas bort efter processen eller om det är en "no-clean" montering. Det är också viktigt att säkerställa att alla ytmonterade komponenter (SMT) har korrekta markeringar och att det inte finns några lösa eller oanvända pads på det tryckta kretskortet. Om det finns specifika krav på yttre märkningar eller estetiska detaljer, ska dessa också anges.

För att optimera produktens tillverkningsprocess bör också information om testning och inspektion ingå i tillverkningsnoteringarna. Specifika tester, såsom 100% elektriska tester, samt krav på att alla komponenter ska stämplas med en godkännandemarkering, är viktiga för att säkerställa att alla produkter uppfyller den högsta kvalitetsstandarden innan de skickas vidare.