Il tuo PCB sembra perfetto nel software CAD. Le simulazioni superano. Le selezioni dei componenti sono verificate. Poi la produzione lo rimanda segnato in rosso con violazioni, o peggio - le schede si producono bene ma falliscono durante i test. Questi problemi sprecano settimane e migliaia in rielaborazione. L'ingegneria professionale rileva i problemi prima che diventino disastri costosi.
I servizi di ingegneria HILPCB colmano il divario tra progettazione elettrica e realtà produttiva, ottimizzando simultaneamente prestazioni, producibilità e costo.
Perché i progetti PCB falliscono senza revisione ingegneristica
La maggior parte dei fallimenti di progettazione risale alle stesse cause profonde. I progettisti ottimizzano per la funzionalità ma perdono i vincoli di produzione. Gli strumenti CAD segnalano violazioni di base ma non possono catturare problemi specifici del contesto. Nessuno valida che il progetto funzioni effettivamente nel mondo reale fino a quando non è troppo tardi per riparare facilmente.
I punti di fallimento comuni
La produzione rifiuta progetti per violazioni traccia-spazio, anelli termici insufficienti o problemi di maschera saldante che i controlli standard delle regole di progettazione perdono. I segnali ad alta velocità falliscono i test di conformità perché i calcoli di impedenza ignoravano le tolleranze di produzione. I componenti si surriscaldano perché la gestione termica è stata un ripensamento. Le dimensioni della scheda non si adattano agli alloggiamenti perché il coordinamento meccanico non è mai avvenuto.
La revisione ingegneristica durante la fase di progettazione rileva questi problemi quando le correzioni sono semplici. Dopo che le schede sono prodotte, la rielaborazione costa 10-50× in più della prevenzione dei problemi in anticipo. Il nostro team rivede i progetti entro 24 ore, identificando problemi critici che necessitano attenzione immediata versus ottimizzazioni che migliorano costo o prestazioni.
Analisi DFM che previene effettivamente problemi di produzione
Aggiungere "controllo DFM" al tuo ordine non garantisce la producibilità. Comprendere cosa i produttori controllano effettivamente - e cosa saltano - ti aiuta a specificare requisiti significativi che prevengono ritardi di produzione.
Cosa i controlli DFM standard perdono
La maggior parte degli strumenti DFM automatizzati verifica le regole di spaziatura di base e segnala violazioni ovvie. Perdono problemi specifici del contesto che causano veri fallimenti di produzione. Una spaziatura traccia di 6 mil potrebbe superare i controlli automatizzati ma causare problemi di resa sugli strati esterni a causa della variazione di incisione. Gli anelli termici che sembrano adeguati sullo schermo si rompono durante la foratura quando la cumulazione di tolleranza viene presa in considerazione.
La revisione DFM completa include
- Analisi geometria traccia che tiene conto delle capacità produttive specifiche dello strato (strati esterni: 6/6 mil, strati interni: 4/4 mil minimo)
- Calcoli anello termico inclusi tolleranze di foratura, accuratezza di registrazione e variazioni di spessore di placcatura
- Verifica rapporto di aspetto via per prevenire fallimenti di placcatura (10:1 massimo per fori passanti, microvia HDI per progetti più stretti)
- Revisione progetto maschera saldante assicurando nessuna sliver sotto 4 mil che si rompa durante la lavorazione
- Analisi ottimizzazione pannello che mostra come le dimensioni della scheda influenzano il costo per unità
- Verifica compatibilità materiali per requisiti speciali come progetti RF o applicazioni ad alta temperatura
I nostri ingegneri revisionano rispetto alle effettive capacità di produzione PCB del nostro impianto, non regole generiche da manuale. Spieghiamo perché le violazioni contano e forniamo correzioni specifiche, non solo "correggi questo" senza contesto.
L'opportunità di ottimizzazione pannello
I pannelli standard misurano 18×24 pollici. Progetti leggermente sopra la mezza dimensione del pannello sprecano spazio costoso - una lunghezza scheda di 13 pollici versus 12 pollici significa metà schede per pannello, raddoppiando il costo. Piccoli aggiustamenti dimensionali spesso producono risparmi drammatici. Analizziamo le dimensioni della tua scheda e suggeriamo ottimizzazioni che bilanciano requisiti di dimensione con efficienza produttiva.
Problemi di progetto ad alta velocità che non puoi vedere fino ai test
I problemi di integrità del segnale non si mostrano fino a quando le schede non subiscono test di conformità o prove sul campo. A quel punto, la riparazione richiede una riprogettazione completa. L'analisi ingegneristica durante la fase di progettazione identifica problemi attraverso simulazione prima che l'hardware esista.
Quando l'ingegneria dell'integrità del segnale diventa critica
I segnali digitali sopra 100 MHz si comportano come linee di trasmissione dove la geometria PCB determina successo o fallimento. USB 3.0 a 5 Gbps, HDMI, Ethernet e PCIe richiedono tutti controllo di impedenza e corretta gestione del percorso di ritorno. Sbagliare e i segnali riflettono, creando violazioni di temporizzazione ed errori di bit.
La realtà del controllo di impedenza
Specificare "tracce 50 ohm" non le rende 50 ohm. L'impedenza effettiva dipende dalla larghezza della traccia, dallo spessore del dielettrico, dal peso del rame e dalle proprietà del materiale - tutti soggetti a variazione di produzione. I progetti devono tenere conto delle tolleranze per assicurare che l'impedenza effettiva rimanga entro i limiti di specifica (tipicamente ±10%).
Calcoliamo l'esatta geometria della traccia basata sul tuo stackup e teniamo conto di:
- Variazione spessore placcatura rame (±0,3 mil tipica)
- Tolleranza costante dielettrica (±10% per FR4 standard)
- Variazione spessore dielettrico (±10% per prepreg, ±5% per core)
- Variazione incisione larghezza traccia (±1 mil)
I test di impedenza durante la fabbricazione PCB verificano i valori effettivi. Senza una corretta progettazione che tiene conto delle tolleranze, i risultati dei test spesso cadono fuori specifica.
Requisiti di instradamento coppia differenziale
USB, HDMI e altre interfacce differenziali necessitano spaziatura costante e stretto accoppiamento di lunghezza. La spaziatura determina l'impedenza differenziale mentre la mancata corrispondenza di lunghezza crea skew tra i segnali positivo e negativo. I requisiti variano per interfaccia:
- USB 3.0: 90 Ω ±10%, <0,5 mm mancata corrispondenza lunghezza
- HDMI: 100 Ω ±10%, <0,25 mm mancata corrispondenza lunghezza
- PCIe Gen3: 85 Ω ±10%, <0,3 mm mancata corrispondenza lunghezza
- Ethernet 1000Base-T: 100 Ω ±10%, <0,5 mm mancata corrispondenza lunghezza
Forniamo linee guida di instradamento specifiche per il tuo stackup e requisiti del segnale, coordinate con l'implementazione della progettazione PCB.
Gestione termica prima che i componenti inizino a fallire
La dissipazione di potenza crea calore. Senza un'adeguata progettazione termica, i componenti superano i rating di temperatura e falliscono - a volte durante i test iniziali, spesso dopo settimane sul campo quando i costi di garanzia si moltiplicano.
La progettazione termica inizia con il budget di potenza
Calcola la dissipazione di potenza per ogni componente che genera calore significativo. Processori, semiconduttori di potenza, tracce ad alta corrente hanno tutti bisogno di analisi termica. La temperatura di giunzione deve rimanere sotto i rating massimi con un adeguato margine per l'affidabilità.
Array di via termici estraggono calore
Il calore generato nel package del componente deve trasferirsi da qualche parte. I via termici sotto i pad termici forniscono percorsi a bassa resistenza a piani di rame interni o dissipatori sul lato opposto. Il conteggio e il posizionamento dei via determinano la resistenza termica.
Per dispositivi di potenza che dissipano 2-5 W, specifichiamo tipicamente:
- 20-30 via termici, 12 mil di diametro
- Posizionati direttamente sotto il pad termico in schema ad array
- Spaziatura previene il wicking della saldatura durante il reflow dell'assemblaggio PCB
- Connessi a una grande area di rame per la diffusione del calore
Rame spesso per applicazioni ad alta corrente
Il rame standard 1 oz gestisce ~1 A per mm di larghezza prima di superare l'aumento di temperatura accettabile. Alimentatori e azionamenti di motori spesso necessitano di 5-20 A, richiedendo rame 2 oz, 3 oz o più pesante. Calcoliamo le larghezze di traccia richieste basate sui livelli di corrente, temperatura ambiente e aumento di temperatura accettabile, quindi specifichiamo i pesi del rame appropriati.
Processo ingegneristico e deliverable
Il supporto ingegneristico inizia con la revisione del file di progetto. Accettiamo tutti i formati principali - Altium, Cadence, KiCAD, Eagle o file Gerber. I file di progetto nativi consentono l'analisi più approfondita ma lavoriamo con ciò che hai.
La revisione standard di 24 ore include
- Analisi DFM completa con disegni annotati che mostrano problemi specifici
- Verifica impedenza per progetti a impedenza controllata
- Valutazione termica che segnala aree problematiche potenziali
- Raccomandazioni di ottimizzazione dei costi
- Spiegazioni chiare del perché i problemi contano e come risolverli
Progetti complessi che richiedono simulazione dettagliata di integrità del segnale o modellazione termica richiedono 2-3 giorni. Forniamo feedback preliminare immediatamente per elementi critici per la programmazione.
Servizi di ingegneria estesi
Oltre alla revisione DFM standard, offriamo:
- Simulazione e ottimizzazione dell'integrità del segnale
- Modellazione termica e dimensionamento dissipatori
- Analisi rete distribuzione alimentazione
- Progettazione e ottimizzazione stackup strati
- Revisione selezione e disponibilità componenti
- Consultazione design-for-test
I nostri ingegneri lavorano come estensione del tuo team, fornendo competenza specializzata senza il sovraccarico del personale a tempo pieno. Dal prototipo attraverso la produzione, supportiamo il tuo successo. Visita www.hilpcb.com/it/ per discutere le tue esigenze ingegneristiche.