La qualité deAssemblage de PCBjoue un rôle crucial dans la réussite de la fabrication, en particulier à mesure que les dispositifs électroniques continuent de rétrécir, de gagner en vitesse et de devenir plus complexes. Même un circuit bien conçu peut rencontrer des retards de production, des défauts de soudure ou des problèmes de fiabilité si les principes de Conception pour l’Assemblage (DFA) sont négligés lors de l’étape de routage du PCB.
DFA s’engage à maximiser l’efficacité deFabrication de circuits imprimésinspection, essais et fiabilité à long terme. Les fabricants peuvent obtenir un avantage concurrentiel en traitant les risques liés à l’assemblage dès la phase de conception initiale afin d’augmenter le rendement de production, de minimiser les retouches et d’accélérer la mise sur le marché.
Qu’est-ce que le DFA (Design for Assembly) dans la fabrication de PCB ?
Conception pour l’assemblageLa DFA (Design for Assembly) est la conception d’un circuit imprimé (PCB) qui est fabriqué correctement, efficacement et de manière cohérente. La DFA prend en compte de nombreux facteurs lors du traitement des assemblages, tels que :
L’emplacement et l’espace entre les composants.
La conception du plot et de l’empreinte.La conception du plot et de l’empreinte.
Gestion thermique
Compatibilité d’assemblage automatisé
L’accès à l’inspection et aux essais. Accès à l’inspection et aux essais.
Le panneau et le support d’outillage sont fournis.
La DFA est liée à la conception pour la fabricabilité (DFM). La DFM est principalement responsable des besoins de fabrication, tandis que la DFA se concentre spécifiquement sur l’optimisation de l’assemblage et la prévention des défauts.
La mise en œuvre correcte de la DFA par les fabricants peut leur apporter :
Rendement de première passe plus élevé
Diminution des défauts d’assemblage
Réduction des délais de production
Une augmentation de la fiabilité du joint de soudure.
Réduire les coûts de fabrication
Erreurs courantes de DFA et leurs solutions
Problèmes de placement et d’espacement des composants
L’une des raisons les plus fréquentes des défaillances d’assemblage de circuits imprimés est l’installation incorrecte des composants. La proximité des composants peut poser des problèmes pour les machines automatisées de pose et de placement, les équipements de soudure et les appareils d’inspection. Les agencements à haute densité entraînent également des ponts de soudure, une concentration de chaleur et des difficultés de retouche.
Les circuits intégrés, les LED, les diodes et les condensateurs sont des exemples de composants couramment polarisés qui, s’ils ne sont pas orientés correctement, peuvent entraîner des problèmes ultérieurs d’assemblage et d’inspection optique automatisée.
Comment le réparer
Respectez l’espace personnel recommandé par l’IPC.
Prévoir un dégagement suffisant pour la soudure et l’inspection.
Disposez les pièces polarisées dans la même direction.
Ne placez pas de pièces hautes trop près des petits composants CMS.
Maintenir des marquages de sérigraphie clairs et lisibles.
Un agencement optimisé des pièces accroît l’efficacité de l’assemblage et minimise les erreurs d’assemblage.
Erreurs de conception d’empreintes, de pastilles et de vias
Une autre cause majeure d’échec d’assemblage est l’utilisation d’empreintes de PCB incorrectes. Des soudures fragiles, des circuits ouverts et un mauvais alignement des composants peuvent être provoqués par des tailles de pastilles inadaptées, un espacement des broches incorrect ou une bibliothèque de composants obsolètes.
D’autres problèmes de soudure, comme la remontée de soudure (solder wicking), une répartition inégale de la soudure et un manque d’équilibre thermique, peuvent également être causés par une mauvaise conception des pastilles et des vias. Les structures de vias dans les pastilles, qui ne sont pas complètement remplies, représentent un défi particulier dans les conceptions à haute densité.
Comment le réparer
Confirmez les empreintes à l’aide des fiches techniques des composants les plus récentes.
Appliquez des empreintes de composants conformes aux exigences IPC.
Vérifiez les empreintes personnalisées avant la production.
Utilisez des vias remplis ou obturés si nécessaire.
Utilisez des schémas de décharge de température corrects.
Équilibrez correctement le cuivre autour des pastilles.
La conception adéquate des pastilles et de l’empreinte garantit une liaison de soudure stable et assure la qualité de l’assemblage.
Problèmes de gestion thermique et de refusion
Le tombstoning, les soudures froides, le déplacement de composants et le gauchissement des circuits imprimés ne sont que quelques-uns des défauts qui peuvent se produire lors de la refusion en raison de la répartition de la chaleur. L’instabilité thermique est souvent causée par de grandes zones de cuivre et de mauvaises empilages de couches.
Le risque de déformations de la carte lors des cycles de chauffage peut également être élevé si la structure des PCB est fine et si l’équilibrage du cuivre n’est pas correct.
Comment le réparer
Répartir uniformément le cuivre sur toutes les couches du PCB.
Pour les grandes surfaces de cuivre, utilisez des décharges thermiques.
Ajuster les profils de température de refusion.
Assurez une superposition symétrique des circuits imprimés.
Ne pas surchauffer une zone locale.
La gestion thermique peut améliorer la fiabilité des joints de soudure et la stabilité globale de l’assemblage.
Repères manquants et mauvaise panneauxisation
Les repères fiduciaires sont des points de référence essentiels utilisés par les systèmes automatisés de pose et de dépose. Des imprécisions de placement surviennent lorsque les fiduciaires sont manquants ou mal positionnés, en particulier pour les composants à pas fin et les boîtiers BGA.
Parallèlement, une mauvaise assemblage de la panneauisation peut entraîner une instabilité de manipulation lors de l’assemblage. La flexion du PCB et/ou des dommages mécaniques peuvent se produire lors du dépannelisation en raison de languettes de rupture trop faibles, de l’absence de rails d’outillage ou d’un mauvais support de la carte.
Comment le réparer
Placer des repères fiduciaires globaux sur chaque panneau de circuit imprimé.
Pour les composants à pas fin, utilisez des fiduciaires locaux.
Veillez à ce que le vernis épargne n’interfère pas avec les fiducials.
Fournir des barres d’outillage adéquates et des rails de support.
Appliquer des techniques appropriées de rainurage en V ou de découpe en languettes.
Assurer la stabilité de la carte pendant la refusion.
Assemblage et fabrication précis, grâce à une bonne panneauisation et un bon alignement.
Problèmes de testabilité et de documentation
Les tests électriques sont plus difficiles et le temps de débogage est plus long pendant la production en raison du manque d’accessibilité aux points de test. Parallèlement, la documentation de conception pour la fabrication peut être incomplète, ce qui entraîne des problèmes de communication entre les équipes de conception et de fabrication.
Les problèmes de documentation typiques sont des données de placement erronées, des dessins d’assemblage incomplets, une indication de polarité incorrecte et des fichiers de nomenclature (BOM) erronés.
Comment le réparer
Fournir des points de test facilement accessibles sur les signaux importants.
Respectez les exigences d’espacement pour les sondes d’essai.
Permettre l’accès aux points de test après l’assemblage.
Fournir la nomenclature complète (BOM) et les fichiers Gerber.
Ajouter les dessins d’assemblage corrects et les centroïdes.
La polarité et l’orientation sont clairement identifiées.
Une meilleure testabilité et une meilleure documentation entraînent moins de confusion lors de la fabrication et réduisent le temps de dépannage.
Meilleures pratiques pour prévenir les erreurs DFA
Afin d’améliorer les performances d’assemblage et de réduire les risques de production, les concepteurs de PCB doivent :
Vérifiez soigneusement les empreintes
Assurer un espacement correct des composants
Standardiser l’orientation des composants
Optimiser la gestion thermique
Inclure des repères et des caractéristiques d’outillage
Conception pour l’inspection et les tests automatisés.
Améliorer la précision de la documentation
Effectuer des revues DFM et DFM dès les premières étapes de la conception, du développement ou du processus de fabrication
Une approche proactive de conception pour la fabrication (DFA) contribuera à réduire les coûts de fabrication, à accroître la fiabilité du produit et à améliorer l’efficacité de la production.
L’un des principaux facteurs contribuant aux défauts et aux retards dans l’assemblage de circuits imprimés est constitué par les erreurs de DFA. Des problèmes tels que l’implantation des composants, la conception des empreintes, le déséquilibre thermique, la panneauxation et la documentation peuvent avoir un impact significatif sur la qualité de l’assemblage et sur l’efficacité globale de la production.
L’intégration des concepts de conception pour l’assemblage (DFA) dès la phase de conception du PCB peut réduire au minimum le risque de défaillances d’assemblage, améliorer le taux de réussite au premier passage et garantir des produits électroniques plus fiables. Un assemblage de PCB stable et rentable exige une collaboration efficace entre concepteurs et fabricants. PCBCart dispose d’une vaste expérience en PCBassemblageetfabricationdes connaissances et d’excellentes capacités d’ingénierie DFM/DFA, qui peuvent aider les clients à optimiser leurs conceptions pour une fabrication électronique efficace et de haute qualité.
Ressources utiles
•Processus d’assemblage de circuits imprimés
•Exigences relatives aux fichiers de conception de PCB pour garantir un assemblage de PCB fluide
•Concevez des circuits imprimés pour mieux tirer parti des capacités d’assemblage de PCB de PCBCart
•Examen DFM gratuit
