Prototypeprocessen for printkort

Prototypeprocessen for printkort

En printkort-prototypeproces involverer en række trin, der starter med oprettelsen af et printkortdesign. Disse trin omfatter generering af de nødvendige gennemgående huller og brug af hårdmetalbor eller NC-boremaskiner til at skabe hullerne. Når de gennemgående huller er lavet, bliver et tyndt lag kobber kemisk deponeret i de gennemgående huller. Dette kobberlag fortykkes derefter gennem elektrolytisk kobberbelægning.

Gerber-fil

En Gerber-fil er en fil med detaljerede beskrivelser af komponenter. Disse filer bruges ofte til at hjælpe med fejlfindingsprocessen og til at skabe printkort. For at sikre, at din Gerber-fil indeholder de korrekte oplysninger, bør du kontrollere, at den er fri for fejl ved hjælp af et værktøj som FreeDFM. Det er også en god idé at indsende en almindelig tekstfil, hvis du har brug for at inkludere yderligere oplysninger, som ikke er inkluderet i Gerber-filen. Du skal også levere den korrekte mapping-fil og matchende filer, som kræves af PCB-producenter for at producere dit PCB.

Du kan bruge flere softwareprogrammer til at oprette PCB Gerber-filer, herunder PCB-designer-software. En anden mulighed er at bruge en erfaren PCB-producent til at oprette Gerber-filen for dig.

Silketryk

Traditionelt har Silkscreen-printkortprototypeprocessen været afhængig af stencils til at påføre markeringer på et printkort. Disse stencils svarer til dem, man bruger, når man spraymaler en bils nummerplade. Men PCB-udviklingen er gået fremad siden da, og silketryksmetoderne er også blevet bedre. Ved silketryk presses epoxyblæk gennem stencilen for at skabe den ønskede tekst eller det ønskede billede. Blækket bages derefter ind i et laminat. Denne metode har dog sine ulemper og er ikke ideel til print i høj opløsning.

Når silketrykket er færdigt, bruger producenten informationen fra silketrykket til at lave et transfer screen og overføre informationen til printkortet. Alternativt kan producenten også vælge at bruge den mere moderne metode med at printe direkte på printkortet uden en transfer screen.

Reflow-ovn

En reflow-ovn er en type ovn, der bruger infrarødt lys til at smelte loddepastaen og samle komponenterne på et printkort. Denne type ovn har flere fordele. Proceshastigheden kan justeres, og temperaturen i hver zone kan styres uafhængigt. Printpladerne føres ind i ovnen via et transportbånd med en kontrolleret hastighed. Teknikerne justerer hastigheden, temperaturen og tidsprofilen afhængigt af printkortets behov.

Det første trin i reflow-lodningsprocessen er at påføre loddepasta på komponenternes overflademonterede pads. Loddepastaen holder komponenterne på plads, mens de loddes. Der findes forskellige typer loddepasta. Det er en vigtig beslutning at vælge den type, der passer til dine behov.

Reflow

Reflow-processen er en almindelig teknik, der bruges til prototyping af printkort. Den bruger en loddepasta til at holde sammen på de forskellige komponenter på printkortet. Når komponenterne er loddet sammen, bliver de elektrisk forbundet. Processen begynder med forvarmning af enhederne efter en temperaturprofil, der fjerner flygtige opløsningsmidler fra loddepastaen.

Temperaturen er afgørende for en kvalitetslodning. Reflow-processen skal være afsluttet inden for en rimelig tid. Utilstrækkelig varme vil resultere i ineffektive samlinger, mens overdreven varme vil beskadige printkortets komponenter. Generelt varierer reflow-tiden fra 30 til 60 sekunder. Men hvis reflow-tiden er for lang, vil loddet ikke nå sit smeltepunkt, og det kan resultere i skøre samlinger.

Reflow-ovn til firesidede PCB'er

En reflow-ovn til firesidet printkort (PCB) prototyping er en ovn, der bruges i reflow-lodningsprocessen. Det indebærer en række vigtige trin og brug af materialer af høj kvalitet. Til produktion i større skala bruges ofte bølgelodning. Bølgelodning kræver en bestemt PCB-størrelse og justering. Individuel lodning kan også opnås med en varmluftsblyant.

En reflow-ovn har flere forskellige varmezoner. Den kan have en eller flere zoner, som er programmeret til at svare til printkortets temperatur, når det passerer gennem hver zone. Disse zoner er sat op med et SMT-program, som normalt er en sekvens af setpunkter, temperatur og båndhastighed. Disse programmer giver fuldstændig gennemsigtighed og konsistens i hele reflow-processen.

 

Produktionsflow af Flex Rigid PCB og dets fordele og ulemper

Produktionsflow af Flex Rigid PCB og dets fordele og ulemper

Produktionsflowet for flex rigid PCB er meget komplekst sammenlignet med traditionelle rigid PCB'er, og det har mange udfordringer. Især bøjningslinjerne i flexkredsløbene gør det vanskeligt at lave routing, og de komponenter, der placeres på disse bøjningslinjer, udsættes for mekanisk belastning. For at afhjælpe dette bruges der ofte gennemgående hulfletning, eller der kan tilføjes ekstra coverlay for at forankre puderne.

Blinde vias

Flex rigid PCB bruges ofte i medicinsk udstyr, billedbehandlingsudstyr, håndholdte skærme og militært udstyr. De har en lav pris pr. enhed, er fleksible og kan modstå temperatursvingninger. Disse printkort bruges også i radiokommunikationssystemer og radarudstyr. De bruges også i støj- og vibrationstestsystemer.

Produktionsflowet for rigid flex PCB begynder med design og layout af printet. Layoutet skal kontrolleres for elektrisk kontinuitet. Flexområdet skal være designet til at modstå bøjninger uden svage punkter eller bøjning. Under denne proces føres sporene vinkelret på bøjelinjen. Hvis det er muligt, skal der tilføjes dummy-spor for at styrke bøjeområdet.

Høje temperaturer

Rigid-flex PCB'er fremstilles ved at klæbe et PCB med et klæbebånd til et flexboard. Disse klæbebånd er fremstillet af højtemperaturmaterialer. Disse materialer kan modstå høje temperaturer og modstå skadelige virkninger fra stråling, Raman-spredning og infrarøde stråler.

Rigid-flex PCB'er bruger typisk en kombination af PI- og PET-film til deres substrater. Glasfiberkerner er også almindelige, men de er typisk tykkere.

Kemikalier

Stive flex-printkort har en lang række anvendelsesmuligheder og er vigtige komponenter i alt fra lillebitte forbrugerelektronik til sofistikerede militær-/forsvarssystemer. De er ekstremt alsidige og er ideelle til applikationer, hvor der er høje temperaturer og konstant bevægelse. Ud over at være meget fleksible er disse printplader også resistente over for kemikalier og opløsningsmidler.

Kobber bruges som det mest almindelige ledermateriale og er bredt tilgængeligt. Det har også gode elektriske egenskaber og god bearbejdelighed. Kobberfolier fås i valsede og elektroaflejrede former. Kobberfolier overfladebehandles ofte for at forbedre vedhæftningen og beskytte dem mod oxidering.

Vibrationer

Produktionsprocessen for rigid flex PCB er langvarig og kræver flere materialer og mere arbejdskraft end rigid PCB. Denne type printkort bruges typisk i medicinsk udstyr, trådløse controllere og systemer til levering af medicin. Det bruges også i rumfartsindustrien til bevægelses- og sensorsystemer, radiokommunikationssystemer og miljømæssige testkamre.

Denne type printkort er mere pålidelige end traditionelle stive printkort. Det kan modstå høje vibrationer og kan foldes sammen til små profiler. Desuden er det lettere at installere på trange steder, hvilket gør det ideelt til applikationer med høj densitet.

Støddæmpere

Denne type printkort er mere kompleks end traditionelle stive printkort og giver en række designudfordringer. For eksempel kan bøjningslinjer i flexkredsløb påvirke routingen, og komponenter, der placeres på dem, kan resultere i mekanisk belastning. Heldigvis kan gennemgående hulfletning og ekstra coverlay hjælpe med at afhjælpe dette problem.

En anden fordel ved stive flex-printkort er, at de er kompatible med eksisterende enheder. De kan bøjes og foldes uden at beskadige kredsløbet. Desuden er de pålidelige. Denne type printkort er et godt valg til applikationer med høj pålidelighed.

Omkostninger

Prisen på et rigid flex PCB afhænger af flere faktorer, f.eks. hvilken type flex board der bruges, og hvor mange lag det består af. Omkostningerne afhænger også af udvikleren og producenten af printkortet. Nogle PCB-producenter opkræver ekstremt høje priser, men de retfærdiggøres af den ekstraordinære kvalitet og opmærksomhed på detaljer, som de leverer.

Flex-PCB'er bliver mere og mere komplekse, da de skal opfylde strengere krav. For eksempel kræver REACH-direktivet, EMC-krav og nye standarder alle specialiserede test af de anvendte komponenter. De ekstra omkostninger, der er forbundet med disse tests, påvirker direkte prisen på fleksible PCB'er.

PCB loddemasketyper - De 4 typer loddemasker til PCB'er

PCB-loddemasker - de 4 typer loddemasker til printkort

For at kunne vælge den rigtige loddemaske til dit projekt, skal du kende specifikationerne. Disse specifikationer specificerer produktets hårdhed, holdbarhed og brændbarhed. Derudover specificerer de loddemaskens modstandsdygtighed over for oxidation, fugt og biologisk vækst. Det kan også være en god idé at vælge en loddemaske med mat eller satin finish, da disse kan minimere loddeperler.

LPI-loddemaske

Før i tiden tilbød PCB-producenter to forskellige LPI-loddemasker - mat og blank. De færreste kunder sagde, hvilken de ønskede, så beslutningen var ofte op til producenten. I dag kan kunderne imidlertid afveje fordelene ved hver type finish. Selvom der ikke er den store forskel i ydeevne mellem de to typer loddemasker, kan en blank finish være mere tiltalende for nogle.

Den største forskel mellem disse to typer loddemasker er deres påføringsproces. Den første type er en fotobilledbar loddemaske i tørfilm, som ligner et klistermærke, bortset fra at den holdes sammen af loddetin. Efter loddeprocessen trækkes den fotobilledlige tørfilm-loddemaske af fra den ene side, og resten af materialet påføres printkortet med masken nedad. Den anden type er den flydende loddemaske, som følger samme procedure uden klistermærket.

LPI-loddemasker kan silketrykkes eller spraycoates på PCB. Disse loddemasker bruges oftest sammen med Electro-less Nickel, Immersion Gold eller Hot Air Solder Leveling-overfladefinish. For korrekt anvendelse skal printkortet være rengjort og fri for forurenende stoffer, og loddemasken skal hærde grundigt.

Epoxy-loddemaske

Der findes to primære typer af epoxy-loddemasker. Den ene type er lavet af flydende epoxy, der silketrykkes på et printkort. Denne metode til printning af loddemasker er den billigste og mest populære. Et vævet net bruges til at understøtte det blækblokerende mønster. Epoxyvæsken hærder under termisk hærdning. Et farvestof blandes derefter i epoxyen, som hærder for at producere den ønskede farve.

Loddemaskens tykkelse afhænger af, hvor sporene er på printkortet. Tykkelsen vil være tyndere nær kanterne af kobberbanerne. Tykkelsen skal være mindst 0,5 mils på tværs af disse spor og kan være så tynd som 0,3 mils. Derudover kan loddemasken sprøjtes på et printkort for at få en ensartet tykkelse.

Forskellige typer loddemasker fås i forskellige farver. Den mest almindelige farve er grøn, men andre typer fås i sort, hvid, orange og rød. Afhængigt af anvendelsen kan du vælge den farve, der passer bedst til dit projekt.

Transparent loddemaske

Der findes flere typer transparente loddemasker til PCB-fremstilling. De bruges til at beskytte kobberbaner mod oxidering. Disse masker forhindrer også dannelsen af loddebroer mellem loddepuderne. Selvom de ikke giver perfekt gennemsigtighed, kan de stadig være effektive til at nå dine designmål.

Den type loddemaske, du vælger, afhænger dog af flere faktorer, herunder printkortets dimensioner, overfladelayout, komponenter og ledere. Du er også nødt til at overveje den endelige anvendelse. Der kan også være industristandarder, som du skal overholde, især hvis du arbejder i en reguleret industri. Generelt set er flydende fotobilledmasker den mest almindelige og pålidelige løsning til PCB-fremstilling.

Ud over de mere almindelige farver findes der også nogle mere unikke typer loddemasker. For eksempel er der sjældnere, mere farverige masker til rådighed, som kan være nyttige for designere og nicheelektronikproducenter. Den type loddemaske, der bruges, vil påvirke printkortets ydeevne, så det er vigtigt at vælge den rigtige type baseret på dit projekts behov.

Loddemaske af grafit

Forskellige loddemaskefarver har forskellig viskositet, og forskellen er vigtig at kende, hvis du planlægger at bruge en til dit printkort. Grønne loddemasker har den laveste viskositet, mens sorte har den højeste. Grønne masker er mere fleksible, hvilket gør dem lettere at anvende på printkort med høj komponenttæthed.

Disse loddemasker giver beskyttelse til printkort og deres overfladefinish. De er især nyttige til udstyr, der kræver høj ydeevne og uafbrudt service. De er også velegnede til applikationer, der kræver forlænget præsentationstid. Disse loddemasker er et tidsbesparende alternativ til manuel maskering med varmebestandige bånd.

En anden type loddemaske er tørfilm, der kan fotograferes. Denne type loddemaske har et billede, der er skabt på filmen, og det loddes derefter på kobberpuderne på printkortet. Processen er den samme som ved en LPI, men tørfilmsloddemasken påføres i ark. Processen får den uønskede loddemaske til at klæbe til printkortet og eliminerer eventuelle luftbobler nedenunder. Bagefter fjerner arbejderne filmen med opløsningsmiddel og termohærder derefter den resterende loddemaske.

Sådan reduceres omkostningerne ved PCB-montage med bibeholdelse af kvaliteten

Sådan reduceres omkostningerne ved PCB-montage med bibeholdelse af kvaliteten

Hvis du ønsker at reducere omkostningerne til PCB-montage, er der flere strategier, du kan anvende. Disse omfatter valg af en producent, der passer til din virksomhed, valg af en PCB-assembler, der kan opfylde dine behov, og beregning af leveringstid. Disse trin vil reducere dine samlede PCB-monteringsomkostninger uden at gå på kompromis med kvaliteten.

Designstrategier til at reducere omkostningerne ved pcb-montering

For at reducere omkostningerne ved PCB-montage skal du bruge designstrategier, der minimerer fejl og øger effektiviteten. Disse strategier omfatter ofte brug af referencemarkører til at identificere komponenter, hvilket kan bidrage til at reducere omkostningerne til flere omarbejdninger. Desuden reducerer disse strategier det samlede antal komponenter, hvilket reducerer monteringsforløbene.

Du kan f.eks. designe dine PCB'er mere effektivt ved at bruge almindelige former i stedet for specialfremstillede former. På den måde kan dit samlingsteam bruge flere standardkomponenter, hvilket kan reducere omkostningerne. Du bør også undgå at bruge dyre komponenter, der nærmer sig slutningen af deres livscyklus. Ved at bruge mere overkommelige komponenter kan du spare på omkostningerne pr. PCB.

Når du designer et printkort, skal du overveje omkostningerne ved komponenterne og processen. Ofte er dyre komponenter for dyre til et design. Søg efter alternative komponenter, der opfylder dine specifikationer og er billigere. Vælg ligeledes en PCB-producent, der tilbyder den laveste pris for volumen. Disse strategier kan hjælpe dig med at reducere omkostningerne ved PCB-montage uden at gå på kompromis med kvaliteten.

Valg af en producent, der kan følge med din virksomhed

Selvom PCB-montage er dyrt, er det muligt at reducere produktionsomkostningerne ved at vælge en producent, der kan følge med din virksomhed og opfylde dine behov. Det er bedst at vælge en producent med flere komponentkilder for at opnå en større omkostningsmæssig løftestangseffekt. Størrelsen af et PCB kan også være en vigtig faktor, da jo mindre det er, jo dyrere bliver det. Desuden afhænger prisen på et printkort også af antallet af de enkelte komponenter. Jo flere unikke komponenter, der anvendes i samlingen, jo lavere er prisen.

Den teknologi, der anvendes til at samle PCB'er, er forskellig fra producent til producent. F.eks. er SMT-teknologi (Surface Mount Technology) mere omkostningseffektiv og effektiv end gennemgående hulteknologi. Begge teknologier har dog deres fordele og ulemper.

Valg af en PCB-samler

Med den voksende konkurrence inden for produktionsteknologi søger designere efter måder at reducere omkostningerne ved deres produkter på uden at gå på kompromis med kvaliteten. Derfor fokuserer de på at finde en PCB-assembler, der kan give dem mest værdi for pengene. PCB-montage er en afgørende komponent i hardwarekonstruktion, og det kan i høj grad påvirke de samlede omkostninger. For at sikre den bedste værdi for pengene skal du vælge den rigtige PCB-assembler og PCB-fabrikationsleverandør.

Når du vælger en PCB-assembler, bør du kigge efter en, der har et langvarigt forhold til sine kunder. På denne måde kan du være sikker på kvaliteten af deres arbejde. Desuden bør virksomheden have det rette udstyr til at udføre monteringsprocessen, herunder robotter til at placere SMT-komponenter.

PCB-monteringsprisen påvirkes også af den type elektroniske komponenter, der anvendes i PCB'et. Forskellige komponenter kræver forskellige typer emballage og kræver mere arbejdskraft. F.eks. kræver en BGA-pakning mere tid og kræfter at færdiggøre end en konventionel komponent. Dette skyldes, at de elektriske pins i en BGA skal inspiceres ved hjælp af røntgenstråler, hvilket kan øge monteringsomkostningerne betydeligt.

Beregning af leveringstid

Hovedproblemet med at beregne gennemløbstiden er, at forskellige PCB-monteringsvirksomheder har forskellige metoder til at gøre dette. For at beregne gennemløbstiden skal du bestemme startdatoen for din ordre samt den dato, hvor du har modtaget dine komponenter. Den generelle regel er, at jo længere leveringstiden er, jo billigere bliver PCB-monteringen.

Det er vigtigt at beregne gennemløbstiden af flere årsager. For det første hjælper det dig med at forstå, hvor lang tid det tager at gennemføre et projekt. I en produktionsproces refererer gennemløbstiden til den tid, der går fra anmodningen til den endelige levering. Hvis du f.eks. bestiller et produkt med en leveringstid på to uger, risikerer du, at det er udsolgt om to uger. Desuden vil eventuelle forsinkelser eller hikke i fremstillingsprocessen påvirke leveringstiden. I sidste ende kan dette påvirke kundetilfredsheden.

I sidste ende er det afgørende for forretningseffektiviteten at reducere leveringstiden. Det vil ikke kun reducere ventetiden, men også dine samlede omkostninger. Ingen kan lide at vente, især ikke når det er for en lille vare.

Altium Designer - En grundlæggende vejledning fra diagram til PCB-design

Altium Designer - en grundlæggende guide fra skematisk til PCB-design

I denne Altium Designer-tutorial lærer du, hvordan du opretter et skema og kompilerer det til et PCB-design. Du lærer også at importere komponenter til et tomt PCB-layout og identificere krav til routing. Derefter vil du vide, hvad du skal gøre for at gøre dit PCB klar til fremstilling.

Oprettelse af et skema i Altium Designer

Oprettelse af et skema i Altium Designer kan gøres ved at importere en eksisterende skemafil eller ved at oprette et nyt skema. Hvis du har lavet et printkort før, er det ikke nødvendigt at starte helt forfra. Altium Designer indeholder retningslinjer for genbrug af design. For at begynde skal du åbne printkortets skematiske vindue.

Altium Designer har to miljøer: det primære dokumentredigeringsmiljø og arbejdsområdets paneler. Nogle paneler dockes på venstre side af værktøjet, mens andre popper ud eller er skjulte. For at flytte rundt på et skema skal du klikke og holde højre museknap nede eller holde venstre Ctrl-tast nede, mens du klikker på skærmen. Brug indstillingerne i topmenuen til at zoome.

Derefter kan du trække og slippe komponenter til skemaet. Du kan også bruge explorer-vinduet til at se og vælge komponenter. Alternativt kan du klikke og trække i skemavinduet for at placere dem. Du kan også holde museknappen nede for at indstille en komponent.

Kompilering til et pcb-design

Når du har et skema, kan du bruge Altium designer til at kompilere det til et PCB-design. Det har flere funktioner, herunder muligheden for at oprette et bibliotek med komponenter. Derefter kan du indstille footprints for dine komponenter og vælge mellem de forskellige muligheder for hver enkelt. Afhængigt af størrelsen og tætheden af dit board kan du vælge det normale (N) eller medium (M) footprint.

Når du har oprettet dit PCB-layout, skal du tilføje skemaet til dit projekt. Dette vil automatisk linke dit skema og din stykliste. Altium Designer kan endda kompilere dine skematiske data automatisk, mens du opretter dit design. Det gør du ved at klikke på fanen library i venstre side af skærmen. På det næste skærmbillede skal du kontrollere, at de komponenter, du har tilføjet, er korrekt integreret i PCB-layoutet.

Import af komponenter til et tomt PCB-layout

Import af komponenter til et tomt PCBA-layout i Altium Designer er en hurtig og nem proces. Når du har importeret komponenterne, kan du tænde eller slukke for bestemte lag og derefter arrangere dem på printkortet. Derefter kan du trække spor mellem komponenterne.

Først skal du oprette et skematisk PCB-layout. Det gør du ved at tilføje et nyt skema eller tilføje et eksisterende skema. Klik derefter på fanen Bibliotek i venstre skærmbillede. Derefter kan du se, om den komponent, du har valgt, er integreret.

Når du har importeret komponenterne, kontrollerer Altium Designer, om skemaet er i overensstemmelse med designreglerne. Dette er et vigtigt trin i designprocessen, fordi fejl i skemaet kan påvirke kvaliteten af dit færdige PCB.

Krav til ruteføring i Altium Designer

Altium Designer indeholder indbyggede værktøjer til håndtering af routingkrav. Disse værktøjer er nyttige, når man tilføjer nye komponenter til et skema eller PCB. Der er dog stadig nogle regler, man skal overholde ved automatisk routing. Det første værktøj, man kan bruge til routingkrav, er en netklasse. Når en netklasse er konfigureret, vil den automatisk route komponenterne på en passende måde.

En regelstyret designmotor er også inkluderet i Altium Designer for at sikre, at PCB-layoutet overholder alle signaleringsstandarder. Den regeldrevne designmotor kontrollerer også layoutet i forhold til forskellige designkrav for at sikre, at det følger designreglerne. Som et resultat sikrer Altium Designer kvaliteten af dit design. Derudover starter en vellykket PCB-routing med den rigtige stackup, som understøtter dine impedansmål og krav til sporetæthed. Dette trin giver dig mulighed for at indstille specifikke impedansprofiler for vigtige net, så signalet ikke går tabt under routing.

Trin i processen

Når du har oprettet et skema, kan du eksportere det i form af en netliste eller materialeliste i Altium Designer. Disse filer er nødvendige for fremstillingen af printkortet. De indeholder alle de nødvendige oplysninger til fremstilling af printkortet, herunder en liste over alle de nødvendige materialer. Desuden kan disse dokumenter gennemgås efter hvert trin.

Altium Designer har også et værktøj til schematic capture, som giver dig mulighed for at importere skematiske komponenter til et PCB-layout. Softwaren genererer derefter en PcbDoc-fil og et tomt printkortdokument.