PCB部品の配置エラーと配置不良の検出

PCB部品の装着ミスと装着不良の検出

私たちがレイアウトしたすべてのプリント回路基板に、コンポーネントを配置するのに十分なスペースがあり、配線、スルーホール、およびテキスト用に十分なスペースが残っていたら、素晴らしいと思いませんか? 残念ながら、私たちはあえて夢を見るべきです。 実際のところ、私たちが設計する回路基板のほとんどは、できるだけ多くの回路と機能を搭載しようとします。 私たちの仕事は、適用されるすべての設計規則と制約に準拠しながら、回路基板に適した方法を見つけることです。

PCB スペースは非常に貴重であるため、コンポーネントの配置中にいくつかの微妙な詳細が見落とされ、前例のない製造プロセスの問題につながる可能性があります。 場合によっては、コンポーネントの配置を開始する前に使用するコンポーネントのフットプリントから、これらの問題が発生することがあります。 これらすべての問題を注意深く調べましょう。 第 1 に、より一般的な問題は、正しくないピン データまたは回路基板上のコンポーネントの不適切な配置によって引き起こされます。 次に、PCB レイアウト中の PCB コンポーネントの配置不良の検出能力を高めるのに役立ついくつかの方法を検討します。

PCB アセンブリの寸法図: CAD 表現だけではありません

コンポーネントの欠陥検出は正しい CAD プレースホルダー モデルから始まります

PCB 製造を遅らせたり、停止させたりする多くの問題は、PCB 設計 CAD システムのコンポーネント占有モデルが正しくないことが原因です。 何年も前に、部品のサイズが大きくなり、デザイン ルールの厳格さが緩和されたため、設計者は広いスペースを占有するという問題を取り除くことができました。 しかし、今日、細部への注意の欠如は、最終的に多くの問題につながります。 コンポーネントのカプセル化が正しく構築されていない場合、次のような問題が発生する可能性があります。

不十分なクリアランス: コンポーネントの輪郭とパッド パターンが適切に作成されていない場合、ボード上の隣接するコンポーネントとのクリアランスの問題が不注意に発生する可能性があります。 輪郭線が小さすぎると、隣接するパーツを配置するスペースが不足する場合があります。

はんだ接合の不良: 表面実装パッドの位置とサイズが正しくないと、溶接の問題が発生します。 リーダーを配置するのに十分なスペースがパッドにない場合、はんだ脚が正しく形成されない場合や、スペースが大きすぎる場合、コンポーネントが「浮く」可能性があります。 スルー ホール ピンは、小さすぎる穴に挿入するのが難しい場合や、穴が大きすぎる場合は、はんだ接合部に固定するのが難しい場合があります。

機能上の問題: プレートに溶接されたパッド形状が正しく番号付けされていない場合、プレートに組み立てられたコンポーネントは機能しません。 場合によっては、火災などの壊滅的な障害につながることさえあります。

テスト、デバッグ、およびリワークの問題: コンポーネントまたはパッド グラフィックスの間に十分なスペースがなく、回路基板をテストおよびリワークする技術者が作業を完了するのに十分なスペースがありません。

レイアウトを開始する前に、これらのパッケージ モデルを CAD システムで正しく構築する必要があります。 多くの PCB 設計 CAD ツールには、フットプリント領域の作成に役立つ自動ツールが組み込まれており、設計者はそれらを可能な限り使用する必要があります。

コンポーネントのフットプリントが正しいことを確認したら、部品をボードに配置できます。 ただし、コンポーネントが正しく配置されていないと、製造上の問題が発生する可能性があります。

コンポーネントの不適切な配置による問題

配置中にコンポーネントが散在するデザインもありますが、ほとんどの場合、ボード上にすべてのパーツを配置するのに十分なスペースを見つけようとします。 同時に、回路基板の製造可能性を確保するために、回路の電気的性能と DFM 規則にも準拠する必要があります。 これらの規則に従わない場合、製造業者は PCB アセンブリ中に次の問題に遭遇する可能性があります。

クリアランス規制の違反: 部品を近づけすぎると、ボード上の部品の自動ピッキングと配置が困難になる場合があります。 クリアランスが不十分だと、回路基板が自動テストに合格する能力が損なわれ、回路基板をデバッグして再処理しなければならない技術者に問題が生じる可能性があります。

間違った位置: コンポーネントを間違った位置に配置して回転させると、ウェーブはんだ付け装置で問題が発生します。 より高いコンポーネントは、より短いコンポーネントの波頂に入り、小さなコンポーネントに影を落とし、それらが完全に溶着するのを妨げる可能性があります。 また、部品のパッド パターンが均一に溶接されるように、部品を適切に位置合わせする必要があります。 ボードの下部にある高い部分も、波を通過するのが難しく、特別な固定具または後で手動で組み立てる必要があります。

構造上の問題: 2 つのパッドを接続する金属のバランスが悪いと、はんだリフロー炉を通過する小さい 2 つのピン アセンブリが「トゥームストーン効果」の影響を受ける可能性があります。 金属含有量の多いパッドは熱を放出し、他のパッドのはんだがより速く溶けます。 この不均衡な溶解により、部品が未溶解のマットから引き下げられ、墓石のように直立することがあります。

コンポーネントを誤って配置すると、他の多くの問題が発生する可能性があります。 これらの範囲は、アクセスできないものから、ラックやシステム シャーシなどの他のシステム オブジェクトと競合するものまでさまざまです。 回路基板がまだレイアウト状態にあるときに、これらの問題を検出するのに役立ついくつかのツールを使用できます。 次に確認していきます。

これらの部品を慎重に配置することは、設計を製造可能にするために重要です

PCB部品の装着不良検出方法

DFM ルールに違反するコンポーネントの問題を回避するために、設計者は、回路基板を製造する前にレイアウトでこれらの問題を検出する必要があります。 これらのエラーに対する防御の第一線は、PCB 設計 CAD ツールに組み込まれている設計ルール チェック システムを使用することです。 これらのチェックでは、ツールで設定できるデザイン ルールと制約が使用され、できるだけ多くのルールを設定することで自分自身を助けることができます。

最新の PCB 設計 CAD ツールでは、次のルールと制約を設定できます。

要素間隔

コンポーネント クラス間の間隔

ドメイン固有のルール

スクリーン印刷、はんだマスク、はんだペーストの制限

これらのルールと制約により、コンポーネント パッケージをボード上に配置しながら、製造可能性の最小間隔要件を自動的に管理できます。 さらに、ほとんどのツールには、3D で設計を表示および検査する機能が備わっています。 ボードと他のシステム ボードおよびシャーシの機械的特性をインポートすることで、設計のエラーを徹底的にチェックできます。 これには、スイッチやコネクタなどの他のシステム機能に近すぎるコンポーネントのチェックや、高容量の電解コンデンサがシステム エンクロージャを誤って通り抜けていないことの確認が含まれます。

これらの PCB コンポーネントの配置欠陥検出方法を成功させる鍵は、それらを十分に活用することです。

PCB 設計ツールを最大限に活用する

PCB コンポーネント配置欠陥検出の上位半分は、設計で使用されるパッケージの正しい構造を保証することです。 まず、最新の情報を使用して、仕様に従って部品を丹念に作成してください。

コンポーネント配置の不具合を防止するための次のステップは、DRC を正確に配置するために必要なすべての情報を使用してデザイン ルールと制約を設定することです。

PCB 設計 CAD ツールを使用する際のルールと制約は、コンポーネント配置の問題を回避するのに役立ちます

これらは、個々の部品または部品カテゴリに設定して、設計および製造に必要な配置ギャップを管理できるため、PCB コンポーネントの配置不良を検出するのに役立ちます。 これらの値は、手動で入力するか、保存されたルールと制約のセットからインポートできます。 基板アッセンブリと基板加工メーカーが、部品装着ミスと部品装着不良の検出方法を解説。