Прототипирование печатных плат: 5 деталей, которые инженеры должны проверить, чтобы избежать траты времени и денег

1. Введение: Испытывали ли вы боль от неудачных прототипов?

Многие инженеры тратят неделю на разработку печатной платы, и в итоге прототип выходит из строя из-за небольшой оплошности при прототипировании — например, забыли указать направление шелкографии (что приводит к неправильной пайке компонентов) или выбрали не тот материал платы (что приводит к недостаточной термостойкости). Прототипирование печатных плат стоит недорого, но повторная работа серьезно задерживает ход проекта. Сегодня мы поделимся 5 деталями, которые следует проверить перед прототипированием.

2. 5 деталей, которые следует проверить перед прототипированием

1. Деталь 1: Шелкография «Четкая и неперекрывающаяся», чтобы избежать ошибок при пайке

    

   Шелкография служит ориентиром при пайке. Размытая, перекрывающаяся шелкография или неверные обозначения полярности (для диодов, конденсаторов) приводят к неправильной пайке компонентов и прямому выходу платы из строя.

    

   Метод проверки: Включите «3D-вид» в программном обеспечении для проектирования (например, Altium), чтобы увидеть, перекрывает ли шелкография контактные площадки или перекрывается ли она с другими компонентами. Сосредоточьтесь на проверке обозначений «±» или «PIN1» для полярных компонентов, чтобы обеспечить четкость.

2. Деталь 2: Материал платы «Соответствует сценариям применения» — не выбирайте слепо дорогие варианты

    

   Разные сценарии требуют разных материалов печатных плат. Например, FR-4 подходит для обычной бытовой электроники, в то время как FR-4 high-Tg (Tg ≥170℃) необходим для промышленных высокотемпературных сред (температура >85℃), а высокочастотные материалы PTFE — для высокочастотной связи (например, 5G). Выбор неправильного материала приводит к деформации печатной платы или ухудшению характеристик при использовании.

    

   Советы по выбору: Используйте FR-4 (Tg 130-150℃) для общих проектов, FR-4 high-Tg (Tg ≥170℃) для промышленных проектов и материалы PTFE или Rogers для высокочастотных проектов. Четко укажите модель материала и параметры в заказе на прототип, чтобы избежать неправильных поставок.

3. Деталь 3: Толщина меди «Соответствует требованиям по току», чтобы избежать перегорания платы

    

   Толщина меди определяет токопроводящую способность печатной платы. Слишком тонкая медь вызывает перегрев и перегорание медной фольги при прохождении высокого тока. Например, ток 1 А требует как минимум 1 унцию (35 мкм) меди, а 2 А — 2 унции (70 мкм). Многие новички по умолчанию используют медь толщиной 1 унцию, игнорируя потребности в токе.

    

   Метод расчета: Используйте формулу «Токопроводящая способность (А) = Толщина меди (унции) × Ширина дорожки (мм) × 0,8». Например, медная дорожка толщиной 1 унция и шириной 2 мм имеет токопроводящую способность ~1,6 А. Если ток превышает 2 А, переключитесь на медь толщиной 2 унции или увеличьте ширину дорожки.

4. Деталь 4: Размер отверстия «Соответствует выводам компонентов», чтобы избежать проблем с установкой

    

   Слишком маленькие сквозные отверстия или отверстия для выводов препятствуют установке компонентов; слишком большие отверстия вызывают холодную пайку. Например, для компонента с выводами 0,8 мм диаметр отверстия для вывода должен быть ~1,0 мм, а диаметр сквозного отверстия ~0,6 мм (с диаметром контактной площадки 1,2 мм).

    

   Метод проверки: Обратитесь к технической документации компонента в программном обеспечении для проектирования, чтобы подтвердить диаметр вывода. Сделайте отверстия для выводов на 0,2-0,3 мм больше диаметра вывода, а сквозные отверстия — на 0,1-0,2 мм больше. Избегайте отверстий меньше 0,3 мм (сложно для обработки производителями, склонны к поломке сверла).

5. Деталь 5: «Панельный дизайн» резервирует «технологические края» для простоты производства

    

   Опущение технологических краев для панельного прототипирования (несколько небольших печатных плат, объединенных вместе) делает машинную пайку невозможной — возможна только ручная пайка, которая неэффективна и подвержена ошибкам.

    

   Требования к дизайну: Зарезервируйте технологические края 5-10 мм вокруг панели. Добавьте позиционирующие отверстия (диаметр 3 мм, без меди) на краях для выравнивания машины. Соедините печатные платы в панели с помощью «V-CUT» или «отверстий-укусов» для легкого разделения позже.

3. Заключение: «Последний шаг» перед прототипированием — подтвердите с производителем

Перед прототипированием отправьте файлы Gerber производителю и попросите его инженеров проверить наличие проблем с дизайном (например, соответствуют ли размер отверстия, толщина меди и материал технологическим возможностям). Многие производители предлагают бесплатные проверки DFM (Design for Manufacturability), которые эффективно позволяют избежать доработки. Помните: потратить 10 минут на проверку перед прототипированием лучше, чем 10 дней на доработку позже.