استانداردهای طراحی برد ؛ آشنایی با DFM

استانداردهای طراحی برد برای تولید (DFM)

طراحی برد مدار چاپی pcb کارساده‌ای نیست با توجه به پیچیدگی که در طراحی برخی از بردها وجود دارد احتمال بروز اشتباه در طراحی زیاد خواهد بود. برخی از این مشکلات ناشی از چیدمان نادرست قطعات یا تِـرک‌کشی اشتباه هستند. دلایل دیگری هم می‌توانند اشتباه در طراحی شناخته شوند که در این مقاله سعی بر بیان این موارد داریم. بررسی موارد این چنینی در صنعت با عنوان DFM شناخته می‌شود و به بیان نکاتی می‌پردازد که باید در طراحی رعایت شود تا تولید انبوه دچار چالش نشود. هدف ما در این مقاله بیان استانداردهای طراحی برد های الکترونیکی به منظور کاهش مشکلات تولید می‌باشد.

---

• استانداردهای طراحی برد : ترتیب چیدمان قطعات از بزرگ به کوچک

از مهمترین استانداردهای طراحی برد مربوط به چیدمان قطعات است. بهترین مثال برای این موضوع رستوران‌های سلف سرویس هستند. مردم در هنگام غذا خوردن در این رستوران‌ها ابتدا به سراغ غذاهای قیمت بالاتر می‌روند تا به ارش بیشتری نسبت به پولی که پرداخته‌اند دست یابند. دسر و سالاد در مراحل بعدی انتخاب قرار می‌گیرند و البته هزینه‌ی کمتری هم برای آن‌ها می‌پردازند.

این نکته قابل تعمیم به طراحی برد نیز می‌باشد. طراحی برد را از قطعات مهمتر شروع کنید. آیسی و میکروکنترلرها در این دسته قرار می‌گیرند و در ابتدای طراحی جای‌گذاری می‌شوند. مقاومت‌، خازن‌ و کانکتورها در انتها چیدمان می‌شوند.

---

• درنظر گرفتن جهت یکسان برای جایگذاری قطعات

چیدمان قطعات باید در یک جهت انجام شود. قطعات را یا در جهت x و یا در جهت y جای‌گذاری کنید. قطعات باید بصورت منظم در ستون‌ها و یا ردیف‌های موازی چیدمان شوند. این امر به منظور تسهیل و تسریع پروسه مونتاژ بردها الزامی است. حتی در مونتاژ اتومات نیز رعایت این استانداردها می‌تواند منجر به افزایش سرعت مونتاژ شود و هزینه‌های مونتاژ را کاهش می‌دهد.

قطعات دارای پلاریته مانند دیود، خازن الکترولیتی یا تانتانیوم باید به گونه چیدمان شوند که قطب مثبت و منفی این قطعات همگی در یک سمت قرار گیرند. مارکاژ این قطعات نیز بسیار حائز اهمیت است و هزینه‌های مونتاژ را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

---

• عدم چیدمان قطعات کوتاه و بلند در کنارهم

علاوه بر حفظ نظم در چیدمان دو بعدی قطعات؛ هنگام جای‌گذاری قطعات باید ارتفاع قطعات را نیز مدنظر داشته باشید. اگر چیدمان قطعات بلندتر منجر به پوشش قطعات کوتاهتر شود تشخیص و اصلاح خطاهای مونتاژ به شدت مشکل می‌شود. برای جلوگیری از این مشکل زاویه دید از پد مجاور قطعه کوتاهتر تا بالای قطعه بلندتر باید کمتر از 45 درجه باشد.

---

• چیدمان قطعات گرماده در مرکز برد

قطعات الکترونیکی جریان بالا مانند میکروکنترلرها در هنگام کار، تولید گرما می‌کنند. بهتر است این قطعات را در لبه‌ی برد قرار ندهید زیرا که برای انتقال حرارت  دچار مشکل می شوند

از سوی دیگر دقت کنید که تمام قطعات ولتاژ بالا را در یک محل قرار ندهید که منجر به افزایش گرما در یک قسمت از برد می‌شود؛ و به مرور زمان منجر به خرابی برد می شود. در چیدمان این قطعات یکی از استانداردهای مهمی که باید مدنظر قرار دهید افزودن امکان پخش گرمایش این قطعات در کل برد و به صورت یکنواخت است.

---

• چیدمان قطعات حساس به دما دور از قطعات گرماده

بهتر است قطعات حساس به دما مانند خازن‌‌ الکترولیتی و ترموکوپل دور از قطعات بزرگتر و حرارتی مانند آیسی، مقاومت، دیود، سلف، یکسوکننده، ماسفت و… جای‌گذاری شوند. برای مثال اگر خازن‌ها خیلی داغ شوند توانایی ذخیره شارژ را از دست می‌دهند و عمر مفید آن‌ها به شدت کاهش می‌یابد.

علاوه بر توجه به چیدمان قطعات استفاده از وایا نیز می‌تواند شرایط انتقال حرارت را در برد فراهم کند. برای مثال بسیاری از طراحان برای کاهش دمای قطعات توان بالا همچون آیسی زیر آن را وایا می زنند تا انتقال حرارت به لایه دیگر انجام شود.

---

• توجه به روش مونتاژ در چیدمان قطعات

یکی از نکاتی که باید در هنگام چیدمان قطعات مورد توجه قرار دهید نحوه‌ی مونتاژ بردهایتان است. برای مثال اگر مونتاژ با ویو سولدر انجام می‌شود جهت قرارگیری پایه قطعات SMD باید موازی با جهت حرکت قلع باشد تا از اتصال پایه‌ها بهم یا عدم مونتاژ قطعات جلوگیری شود. اگر می خواهید با دستگاه pick&place مونتاژ کنید بهتر است قطعات smd درحد 5میلیمتر از لبه‌ی برد فاصله داشته باشند تا هنگام قرارگیری برروی ریل دستگاه نیاز به لبه‌ی اضافی روی برد نداشته باشید.

---

• ممانعت از ایجاد زاویه 90 درجه بین دو ترک

اگر در طراحی بردتان تِـرکی دارید که با زاویه 90 درجه چرخیده باشد؛ این ریسک در بردتان ایجاد می‌شود که ضخامت تـِرک کمتر از ضخامت استاندارد مدنظرتان شود.

اتفاق بدتر می‌تواند این باشد که در قسمتی که تِـرک با زاویه 90 درجه می چرخد اتصال کامل برقرار نشود که منجر به اتصال کوتاه در مدار می‌شود.

از سوی دیگر زوایای ۹۰ درجه پالس‌های فرکانس بالا را به راحتی عبور نمی‌دهند، و انعکاسی از سیگنال را برمی‌گردانند، که این موضوع باعث اختلال ذر مدار می‌شود و این دلیل دیگری است که مهندسان از زاویه 90 درجه بین تـِرک‌ها اجتناب می‌کنند.

بهتربن راه حل برای جلوگیری از این مشکل ایجاد زاویه 45درجه بین تـِرک‌ها ست. زوایای 45درجه نه تنها فرآیند تولید را ساده‌تر می‌کنند؛ بلکه از نظر ظاهری هم طراحی برد شما را زیباتر می‌کنند.

---

• استانداردهای طراحی برد : تِـرک‌های کوتاه یا بلند؟

توجه کنید که با چیدمان قطعات سازگار باهم در یک محدوده‌‌ی خاص از برد به طوریکه طول ترک‌های بین این قطعات تا حد ممکن کوتاه و مستقیم باشد، موجب کاهش نویز الکترومغناطیسی در مدارتان خواهید شد. درنظر داشته باشید که تِـرک‌های بلندتر می توانند نویز الکترومغناطیسی را از سایر قطعات گرفته و موجب اختلالات الکترومغناطیسی در برد شوند.

---

• ترک های مثبت و منفی را افزایش دهید :

با توجه به میزان جریان در مدار شما، ترک‌های مثبت و منفی در صورت نازک بودن احتمال سوختن بالاتری نسبت به سایر ترک‌ها خواهند داشت.

البته در نظر داشته باشید که پارامتر دیگری که در میزان ضخامت ترک‌ها تاثیرکذار است میزان نزدیکی قطعات دریک بخش از مدار است. اگر می‌خواهید تعداد زیادی از قطعات را بصورت فشرده روی یک برد قرار دهید باید ضخامت تِرک‌هایتان را کمتر کنید.

---

استانداردهای طراحی برد و خدمات تولید شرکت مرصا:

اگر شما مهارت لازم در طراحی بردهای الکترونیکی را ندارید نگران نباشید تیم فنی شرکت مرصا صفر تا صد این‌ کار را بر عهده خواهند گرفت. تیم جوان و با پشتکار مرصا مهارت زیادی در طراحی بردهای ساده و پیچیده دارند. تمام تلاش ما این بوده است که با بهره‌گیری از تجهیزات روز در فرآیند تولید و مونتاژ بردهای الکترونیکی گامی در راستای رونق تولید در کشور عزیزمان ایران برداریم.

جهت استعلام قیمت طراحی و تولید بردهای الکترونیکی با ما تماس بگیرید. منتظرتان هستیم.

---