Tartalomjegyzék
Tervezési szabályellenőrzés (DRC) egy gyakori ellenőrzési folyamat, amelyet a elektromostervezés és nyomtatott áramköri lap gyártás. Ellenőrzi, hogy a NYÁK elrendezés megfelel-e a DRC szabályok amelyeket azért határoztak meg, hogy elkerülni a gyártási hibákat és a az áramkör megbízhatóságának javítása.
Mi az a DRC szabály, és a DRC szabályok fontosságára vonatkozó valós esettanulmányok kerülnek megvitatásra ebben a cikkben. ELEPCB megmutatja, hogyan követheti rugalmasan ebben a blogban.
PCB tervezési szabály ellenőrző folyamatábra
Hogyan kell követni a DRC szabályt
hogy mérnökként maximális előnyökre tegyen szert?
A vezető mérnökök tudják, hogy a valódi érték egy A DRC-teszt mechanikusan nem felel meg a vizsgálatnak de a szabályok alkalmazása a a teljesítmény szempontjából optimális megoldás megtalálása, költség és gyárthatóság. Tehát mielőtt a ellenőrzés, az első dolog, amit meg kell tennünk, nem egy agy, hogy küldje el a PCB az ellenőrzés, de a első PCB termékelhelyezés.
Egy egyszerű példával élve, a következő esetekben fogyasztói elektronika alaplapok, ha fogyasztói elektronikáról van szó alaplap, az elsődleges célunk természetesen az, hogy figyelembe vegyük a költség, hogyan lehet megcélozni a végső költséghatékony alját a minőség biztosítása érdekében, majd a teszt előtt, az én előzetes felkészülésem a következő hogyan lehet beállítani a vonalszélesség határértékét amelyet a gyártó elérhet; és ha a gyártó a katonai radar tábla, egyáltalán nem bánjuk, ha kompromisszumot kell kötnünk a költségek tekintetében. a testület megbízhatósága, akkor a legértékesebb, amire vigyázni kell, az a távolságok redundanciájának ellenőrzése, valamint az ellenállással szembeni ellenállás.
| Típus | Költségsúlyok | Teljesítménysúlyok | Megbízhatósági súlyok |
| fogyasztói elektronikai alaplap | 5/5 | 4/5 | 3/5 |
| katonai radar tábla | 3/5 | 4/5 | 5/5 |
A második dolog, amit előzetesen figyelembe kell venni, a következő. a szabálydokumentum folyamatképességi táblázata (pl. lézer fúrás minimális rekesznyílás, rézvastagság tűréshatár) és a speciális eljárási irányelvek (pl, HDI kártya szakaszos furat korlátozások) és egyéb fontos NYÁK gyártási adatok.
Ezenkívül meg kell állapítania néhány szemellenzőt, azaz néhány NYÁK-gyártó megjegyzi, hogy a "6mil vonalszélesség" az valójában a vonal külső rétegére utal., a belső réteg 5mil-t fogadhat el, ezeket előre kell tisztázni. A táblázatot is fel lehet sorolni, vagy színkódolás nem tárgyalható követelmények és a gyártónak átadott tárgyalható követelmények.
Hogyan akadályozza meg a DRC a gyártási hibákat?
A DRC egyik célja annak biztosítása, hogy a nyomtatott áramköri lapok elrendezése megfeleljen a gyártási korlátoknak. A DRC-szabályok megsértése miatt fellépő problémák közé tartozik többek között a következő:
- Jelintegritás problémák
- Komponens eltolódás
DRC szabályok, amelyeket be kell tartanod
Elektromos biztonsági kúszási távolság
Az elektromos biztonságot szolgáló kúszási távolság tekintetében a következő követelményeket kell betartani:
- A 12V-os tápegység esetében a 12V-os tápegységnek megfelelően a IPC-2221 szabvány, a kúszási távolságnak ≥0,5 mm.
- A 220V-os készülékhez AC input, figyelembe véve az igényeket a UL tanúsítás, a kúszási távolságnak ≥3.2mm.
Tippek a rézfektető területekhez
A oldalon. réz-fektetési területeken a teljes izolálás helyett az "árokásás" technológiát kell alkalmazni a maximális hőelvezetés és biztonsági tér.
Forrasztómaszk hídvezérlés
A oldalon. QFN csomagok, a forrasztási maszk a csapok közötti hídnak ≥3mil, ami elkerülheti a rövidzárlatot forrasztás gyöngyök.
Biztonsági előírás jelölés
- A CE tanúsítási követelmények, a nagyfeszültség a területeket a ⚡ jelöléssel kell nyomtatni, és 2 mm-es elkülönítési zónával kell ellátni.
- A oldalon. orvosi eszközök, a kritikus jelútvonalakat szitanyomás"Ne keresztezze" felirattal ellátva.
Fúrt lyuk-tömbbe arány
- A oldalon. átmenő lyuk eszközök, a pad mérete a gyártási folyamat során kell ≥ fúrt furat méret +8mil (1mil = 0,0254 mm), ami a megakadályozza a törött lyukakat.
- A oldalon. vakfuratok, a vakfuratok alsó betétmérete ≥ a fúrt lyuk mérete + 4 millió.
PCB DRC szabályok Tippek, amelyekre szüksége lehet
Megfontolások a nagy sebességű/nagyfrekvenciás tervezésekhez
- Differenciálpár-hosszúság egyeztetésTolerancia: 5% teljes hossz vagy 0,1 mm szegmensenként (amelyik kisebb).Kompenzációs stratégia: A szerpentin útvonalvezetésnek az alacsony csatolású régiók előnyben részesítése (pl. távol a vias vagy teljesítménysíkok) a hosszbeállításhoz.
- Referenciasík integritásHelyi bevágási támogatás:
- Engedélyezett antennák alatt/RF alkatrészek.
- A bevágás hosszának a következőnek kell lennie < λ/10 (működési hullámhossz frekvencia).
- Biztosítsa, hogy a szomszédos réteg rézöntése kompenzálja a visszatérési útvonal integritását.
Tervezési kompromisszumok a helyszűkös ellenőrző elrendezésekben
Szitanyomás felülbírálási szabályok
BGA Területi mentesség:
- A szitanyomat átmenetileg eltakarhatja BGA párnák (kézi eltávolítás utáni eltávolítás szükséges).
- A kritikus paramétereket (pl. pin 1 jelölés) fel kell címkézni. 0.8mm mini betűtípussal.
Tiltott zóna Optimalizálás
Board-edge Mounting Holes:
Az alapértelmezett 5 mm-es tiltás csökkenthető a következőkre 2mm mikor:
- Süllyesztett csavarokat alkalmaznak.
- Nincsenek nagysebességű jelek léteznek a szomszédos rétegekben.
Költségközpontú tervezési szabályok
- A kezelési iránymutatásokon keresztülBatch gyártás (>10 ezer darab):
- Teljes forrasztási maszk lefedettség az átvezetéseken a SMT hibák.
Prototípus/Kis tétel:- Az ablakos átjárók lehetővé tették a forrasztási maszk igazítási költségek csökkentését.
- Panelizálás hatékonyságaV-Cut Tolerancia: ±0.2mm helyzeti hiba megengedett.Esztagolt elrendezésű elrendezés:
- Növeli a kihasználtságot 92% a szerkezeti integritás fenntartása mellett.
Stratégiák a szoftver DRC-funkciókhoz
Altium Designer legjobb gyakorlatok
Szabályprioritási hierarchia:
- Differenciálpár-távolság: 6 millió.
- Teljesítménysík réz csatlakozások: Minimum 15 mil szélesség (az áramerősséggel kapcsolatos számítások alapján).
- Szitanyomás a lapra Kiürítés: 4 mil (a forrasztási maszk behatolásának elkerülése érdekében).
Terület-specifikus szabály végrehajtása:
- DDR4 Útválasztási zóna: A 3W-szabály érvényesítése (nyomvonal középpont-középpont távolság ≥ 3× nyomvonal szélessége).
- Általános jelzőzónák: Az alapértelmezett 2W szabály fenntartása.
Kritikus hibák felderítése
RF Modul mentességek:
- Az antennarégiókban lévő lebegő réz állandó kizárása a DRC-ellenőrzésekből.
- A nem szabványos termikus pad-to-mechanikus lyukcsatlakozások "Tervezési szándék" néven.
Fizikai interferencia észlelése:
- Azonosítsa a DRC által kihagyott alkatrészütközéseket (pl. elektrolitkondenzátor test-burkolat távolság < 0,5 mm).
- A STEP modell integrációjának támogatása a CTE (hőtágulási együttható) kompenzációs elemzéssel.
Automatizált módszerek
Szkript alapú kötegelt feldolgozás (Tcl példa)
foreach pad [get_pads -of_objects [get_cell]] {
if {[get_property $pad LAYER] == "BOTTOM"} {
set_property SOLDERMASK_EXPANSION $pad 0.1mm
}
}
| Szint | Színes | Szükséges intézkedés | Példák |
| Kritikus | Red | Kötelező javítás | Az engedélyezés megsértése (< 4 mil) |
| Tanácsadó | Sárga | Ajánlott | Folyamatos referenciasík |
| Info | Zöld | Elfogadható | Szitanyomás átfedés a címkézéshez |
DRC Csoport stratégiák
- Termelés előtti ellenőrző csoport: A fab képességek szempontjából irreleváns ellenőrzések letiltva (pl. nem szabványos fúró képarányok).
- Nagysebességű tervezési csoport: Impedanciatűrés (±10%) és a visszatérési útvonal integritásának ellenőrzése.
Esettanulmány: Tesla Model 3 Controller PCB Thermal Via Failure: Tesla Model 3 Controller PCB Thermal Via Failure
A Tesla Model 3 modelleket 2020-ban visszahívták, mert termikus keresztül repedések a vezérlőn PCB magas hőmérsékletű ciklikusan. A hiba kiváltó oka az volt, hogy a DRC-szabálykönyvtárban nem voltak alapvető gyártási korlátozások, ami ahhoz vezetett, hogy a tervezési hibák eljutottak a gyártási szakaszba [2].
Miért nem sikerül?
- Kritikus hiba: A 2 mil-es termikus via-anti-pad hézag megsértette a gyártói technológiai határértékeket (az IPC-7093D előírja). ≥4 mil [1]).
- Nyomozás Vakfolt: A szabály kimaradt a DRC-ellenőrzésekből, és ezért a szabványos SI/PI-elemzési munkafolyamatok számára nem hozzáférhető.
- Vizsgálati jegyzőkönyv: JESD22-A104 [4] szabványnak megfelelő ciklikus hőmérséklet (-40 ℃↔125 ℃ 1 ciklus/óra).
- Hibamód: 200 ciklus után teljes gyűrűs repedéseket figyeltek meg (1. ábra), nagyon magas koncentrációval a 4-6. réteg átmeneteinél [2].
Megoldások
1. Hierarchikus DRC szabály beállítása (Lisp)
;; 1. szabály: Kritikus jelek meghatározása (az Intel Agilex 7 FPGA követelményei szerint [3])
(szabály "Critical_Signals"
;; Condition: PCIe5 vagy USB4 hálózati osztályokra vonatkozik.
(feltétel "NetClass == 'PCIe5' || NetClass == 'USB4'")
;; 1. megkötés: Minimális nyomvonalszélesség 4,5 mm (20A áramerősséghez)
(kényszer min_width 4.5mm)
;; 2. megkötés: Minimális távolság 4,5 mm (keresztbeszélgetés-elnyomás)
(kényszer 4,5 mm-es távolság)
)
Érvényesítés Módszer:
- Az IPC-2221 egyenletekkel [1] számított áramkapacitás, PCB Toolkit [5] segítségével validálva (ΔT ≤15℃ @25℃ környezeti hőmérséklet).
- 3D DDR4 jelek mezőmegoldó szimulációi (impedancia tűrés ±7%).
2. A megbízhatóság javítása
Szerkezeti Optimalizálás: "Könnycsepp + kereszt alakú kapcsolat" alkalmazása a CTE-eltéréses feszültség minimalizálása érdekében.
Folyamatkompenzáció: A réz súlyát 2 unciára növelte a >3A pályák esetében az Ansys Icepak termikus validálásával.
Következtetés
Tervezési szabály ellenőrzése fontos folyamat a NYÁK tervezésben annak biztosítása érdekében, hogy a tervezett NYÁK megfeleljen a ipari szabványok és gyártási korlátozások. A szigorú DRC szabályok használatával a tervezők hibák felderítése, az elektromos hibák elkerülése, és a termék megbízhatóságának javítása. A hatékony DRC tervezési szabályellenőrzési folyamat időt takarít meg, csökkenti a költségeket, és segít biztosítani a zökkenőmentes átmenetet a tervezéstől a gyártásig.
Hivatkozások
-
IPC, Nagy sűrűségű PCB-k tervezése és megbízhatósága, IPC-7093D, 2017.
-
NHTSA, Tesla Model 3 visszahívási jelentés, 2020. [Online]. Elérhető: https://www.nhtsa.gov/vehicle/2020/TESLA/MODEL%2525203/4%252520DR/RWD#recalls
-
Intel, Agilex 7 FPGA PCB Tervezési iránymutatások, 2023. [Online]. Elérhető: https://www.intel.com/content/www/us/en/docs/programmable/683864/current/pcb-design-guidelines.html
-
JEDEC, Termikus ciklikus tesztelés szabvány, JESD22-A104, 2020.
-
A. Brooks, PCB Eszközkészlet: Jelenlegi Kapacitás Számológép, 2024. [Online]. Elérhető: https://saturnpcb.com/saturn-pcb-toolkit/
KAPCSOLATFELVÉTEL
Hungarian 
English 
Italian