Conceptos básicos sobre el diseño de placas de circuito impreso pick & place

Question

He diseñado varias placas de circuito impreso para diferentes productos experimentales para la pequeña empresa para la que trabajo.

Ahora es el momento de pasar de la experimentación a la producción real. Hasta ahora las placas que he diseñado han sido enviadas a un fabricante, y luego he soldado todos los componentes yo mismo (sí, una empresa muy pequeña).

Mi objetivo es que la próxima pcb se envíe a ensamblar con una máquina pick & place, y nunca he diseñado ninguna placa para este fin, así que realmente no sé qué consideraciones tengo que tener en cuenta con un diseño de este tipo.

Necesito una respuesta detallada sobre cómo diseñar tableros para la producción con máquina pick & place, y cuáles son los datos más importantes que hay que tener en cuenta. (He buscado en el foro y no he podido encontrar un conjunto "general" de reglas o consejos, todas las respuestas son para preguntas particulares y pasan por alto los criterios generales de diseño).

Como comentario, ahora mismo si coloco componentes demasiado cerca unos de otros o el diseño esta demasiado lleno de componentes, puedo darme cuenta yo mismo al soldar, o usar algunos "trucos" todo porque conozco cada detalle de la placa, la intención aquí es que con los archivos que yo cree cualquiera pueda mandar a fabricar y ensamblar esta placa, sin conocimiento previo del circuito. Espero haber sido claro en lo que pido, si no comenten y elaboro un poco mas.

Edit: Todas las resistencias e IC's son componentes de superficie, los tapones son de ambos tipos, hay algunos terminales y conectores, pero el 90% de la placa es de montaje superficial, por lo que probablemente los componentes de agujero pasante se podrían soldar a mano.

Edición 2: Entiendo que la respuesta a esto puede ser demasiado amplia, tal vez recomendar un libro sobre este tema ?

No he decidido el fabricante, ¿debería preguntar a todos los fabricantes por sus limitaciones? Seguramente tiene que haber algunas normas, o por lo menos las dimensiones típicas de la máquina pick&place o valores por defecto como el número de diferentes tamaños de componentes permitidos y similares.

Nota: Estoy familiarizado con Altium Designer y Kicad, pero si hay necesidad de un software adicional no tengo problemas en aprender.

Answer 1

A riesgo de no dar una respuesta, ¿has pensado en preguntar a la empresa que va a construir los tableros? Si no es así, probablemente debería empezar a buscar antes de avanzar demasiado en el proceso de diseño. Pregúntales cuáles son sus directrices de diseño. Contratar a un ensamblador de placas externo no es sólo comprar una placa de circuito impreso con las piezas ya montadas, sino que requiere mucha más interacción con el proveedor que comprar una placa en blanco y una caja de piezas.

En última instancia, todo se reduce a dos factores: lo nuevo o avanzado que sea el sistema del fabricante y lo que quieras pagar.

Puede empaquetar piezas 0201 como un loco, pero esto le limitará a los fabricantes que pueden manejarlos y le costará más, ya que necesita una mejor máquina de pick and place y tanto el rendimiento como la retrabajabilidad disminuirán. O puede optar por un espacio libre de media pulgada alrededor de cada pieza y fiduciales por todas partes y podrían desempolvar una vieja máquina que ha estado sentada en la parte trasera sin usar durante 10 años.

También ahora es el momento de pensar en la comprobabilidad de la línea de producción. ¿Quiere que el montador realice alguna prueba más allá de una inspección visual? En caso afirmativo, ¿qué pruebas desea, de qué son capaces y qué características deben diseñarse en la placa para facilitar dichas pruebas?

Así que, en última instancia, busque un fabricante y pregúntele cuáles son sus directrices para maximizar el rendimiento. Algunos fabricantes pueden incluso tener directrices sobre la huella que les gustaría que usted siguiera. No siempre hay que seguirlas al pie de la letra, pero todo lo que mejore el rendimiento es positivo.

La única directriz verdaderamente universal es reducir al mínimo el número de piezas únicas siempre que sea posible. Por ejemplo, si tiene 10k pull ups y 47k pull ups, si es posible cámbielos todos por el mismo valor; si tiene algunas piezas del 5% y otras del 1%, cámbielas todas por el 1%. Un menor número de bobinas de componentes que deban cargarse en la máquina siempre reducirá sus costes.

Answer 2

El diseño para fabricación (DFM) tiene como objetivo diseñar una placa de circuito impreso fiable y factible con un coste mínimo.

Esto significa que usted necesita saber cómo es el proceso de fabricación de PCB y el proceso de montaje de PCB, los pasos involucrados, las limitaciones de cada fabricante de PCB o ensamblador y cuánto está dispuesto a gastar.

Como muchos dicen, este es un tema muy amplio que no puede tratarse en una sola respuesta.

Yo sugeriría los vídeos DFM de EEVBLOG como introducción

Parte 1 Parte 2 Parte 3