הרבה לוחות PCB “עובדים חשמלית” אבל עדיין נכשלים בייצור, כי התכנון לא לקח בחשבון PCB DFM (Design for Manufacturability – תכנון ליכולת ייצור) ו-DFT (Design for Test – תכנון לבדיקות). התוצאה צפויה: אזעקות בקו SMT, טיפול לא יציב בלוח, הלחמות חלשות, יותר Rework, וכיסוי בדיקות נמוך.
להלן מדריך ממוקד־מפעל ומותאם למילות מפתח שמציג את טעויות התכנון הנפוצות ב-PCB, את תקלות ה-SMT שהן גורמות, ואת כללי ה-DFM שמונעים אותן—כולל PCB Panelization, Fiducial Marks, Tooling Holes, Tombstoning, Via-in-Pad, נקודות בדיקה ל-ICT, ו-Solder Mask.
1) חסרים Tooling Holes ו-Process Rails: PCB “שלא ניתן להרצה”
טעות תכנון: אין Tooling Holes ואין Process Rails (מסילות פאנל / קצוות שבירה).
השפעת DFM: ציוד ה-SMT לא יכול לקבע וליישר את הלוח בצורה עקבית.
מה רואים בקו:
- סטייה בהדפסת משחת הלחמה (Solder Paste)
- שגיאות ראייה/מיקום במכונת Pick-and-Place
- חוסר יציבות במסוע, סטייה של הלוח, אזעקות תכופות
תיקון DFM:
- להוסיף Panel Rails ו-Tooling Holes סטנדרטיים לרישום (registration) ולתפעול
- לוודא עמידה בדרישות ה-EMS (רוחב מסילה מינימלי ומפרטי חורים)
2) גודל קיצוני או קונטור לא סדיר: טיפול ומיקום לא יציבים
טעות תכנון: הלוח קטן מדי/גדול מדי או בעל צורה לא סדירה במיוחד.
השפעת DFM: לא נכנס לחלון המכני של קו ה-SMT או דורש מתקנים יקרים.
תוצאות נפוצות:
- הובלה לא יציבה (נטייה, רעידות)
- סטייה במיקום ופגמי הדפסה
- סיכון מוגבר לעיוות (Warpage) בזמן Reflow
תיקון DFM:
- להשתמש ב-PCB Panelization עם מסילות כדי לייצב את גודל ההרכבה
- להימנע מצורות שהמסועים הסטנדרטיים לא יכולים לתמוך בהן
3) Fiducial Marks לא תקינים: שגיאות ראייה ואזעקות מיקום
טעות תכנון: חסרים או לא סטנדרטיים Fiducial Marks, במיוחד ליד רכיבי Fine-Pitch (כמו FQFP).
בעיות נפוצות ב-Fiducials:
- Solder Mask קרוב מדי או מכסה את הנחושת
- גודל Fiducial שגוי (גדול מדי/קטן מדי)
- אזור ניגודיות חלש סביב ה-Fiducial
מה קורה:
- מצלמות ה-Pick-and-Place לא “ננעלות” על ה-Fiducial בצורה אמינה
- אזעקות תכופות וירידה בדיוק המיקום
תיקון DFM:
- להשתמש ב-Fiducials סטנדרטיים גלובליים + מקומיים
- לשמור על Fiducials נקיים (ללא הפרעה של Mask/Silkscreen) עם מרווח מתאים לניגודיות
4) גאומטריית Pads שגויה: סטייה, סיבוב ו-Tombstoning
טעות תכנון: גודל/מרווח Pads שגוי לרכיבי Chip או Pads לא סימטריים.
תקלות SMT: חוסר יישור, סטייה (skew), ו-Tombstoning.
למה זה קורה (דינמיקת Reflow):
במהלך Reflow משחת ההלחמה נמסה וכוחות מתח־פנים פועלים על הרכיב. אם ה-Pads לא מאוזנים, גם הכוחות לא מאוזנים—והרכיב זז או “עומד”.
תיקון DFM:
- להשתמש ב-Footprints לפי IPC או לפי Land Patterns של היצרן
- לשמור על סימטריה של ה-Pads (גודל, צורה, נפח משחה)
5) Via-in-Pad ללא עיבוד מתאים: רעב הלחמה (Solder Starvation)
טעות תכנון: Via-in-Pad עם Vias פתוחים (לא ממולאים/לא סתומים).
תקלות SMT: נפח הלחמה נמוך, חיבורים חלשים, פתיחות (opens) לסירוגין.
מה קורה:
הלחמה הנוזלית “נשאבת” לתוך ה-Via בזמן Reflow, ונשארת מעט מדי הלחמה על ה-Pad.
תיקון DFM:
- להימנע מ-Via-in-Pad אם לא חייבים
- אם חייבים: להגדיר טיפול Via מתאים (מילוי/סתימה ו-Planarization) בהתאם ליכולות ה-Fab/EMS
6) שימוש בנחושת GND כ-Pad: חוסר איזון תרמי → Tombstoning
טעות תכנון: Pad אחד מחובר לאזור GND גדול או משתמשים ב-trace-as-pad, וה-Pad השני קטן יותר.
תקלות SMT: Tombstoning, במיוחד ברכיבים פסיביים קטנים.
למה זה קורה:
יותר נחושת = מסה תרמית גבוהה יותר = התחממות איטית יותר. צד אחד נמס מאוחר יותר, ומתח־הפנים מושך את הרכיב כלפי מעלה.
תיקון DFM:
- לאזן נחושת סביב ה-Pads
- להשתמש ב-Thermal Relief לפי הצורך
- לשמור ששני הקצוות יהיו דומים תרמית ככל האפשר
7) Pads ל-IC Fine-Pitch רחבים מדי או קצרים מדי: Bridging וחיבורים חלשים
טעות תכנון (דוגמת FQFP):
- Pads רחבים מדי → הצטברות הלחמה → Bridging
- Heel/Toe קצר מדי → ירידה בחוזק החיבור
תקלות SMT:
- גשרים בהלחמה (קצרים)
- חיבורים שבירים, אמינות נמוכה
תיקון DFM:
- לעקוב אחרי Land Patterns מאומתים ל-Fine-Pitch
- לכוונן רוחב/אורך Pad ואת אסטרטגיית ה-Solder Mask לפי חלון התהליך
8) ניתוב באמצע בין Pads: AOI / בדיקה ויזואלית קשה יותר
טעות תכנון: מסלולים עוברים במרכז המרווח בין Pads ב-Fine-Pitch.
השפעה: ירידה בנראות של אזור ההלחמה אחרי Reflow.
מה קורה:
AOI ובדיקה ידנית מתקשים לראות את גבולות ה-Fillet—קל יותר לפספס Bridging או חוסר הלחמה.
תיקון DFM:
- לנתב כך שנראות ההלחמה תישמר ככל האפשר
- לא לוותר על מרווח בדיקה בשביל “נוחות ניתוב” קטנה
9) תכנון Wave Solder ללא פיצ’רים מסייעים: סיכון Bridging
טעות תכנון: רכיבי IC שמולחמים ב-Wave ללא Pads עזר / Solder-Thieving.
תקלה (Wave): Bridging אחרי Wave Solder.
תיקון DFM:
- לתכנן לפי כיוון הגל וזרימת ההלחמה
- להוסיף פיצ’רים מסייעים בהתאם למה שהמרכיב (assembler) תומך בו
10) פיזור רכיבים לא טוב: Warpage אחרי Reflow ועיוות לאחר הלחמה
טעות תכנון: ICs מרוכזים באזור אחד; חלוקת נחושת ומסה לא מאוזנת.
השפעה: Warpage אחרי Reflow וחוסר יציבות בהרכבת הצד השני.
תקלות והשלכות:
- סטיית מיקום
- מאמץ על חיבורים של Fine-Pitch/BGA
- בעיות התאמה בג׳יגים ובבדיקות
תיקון DFM:
- לאזן את חלוקת הנחושת
- להימנע מקיבוץ רכיבים כבדים בלי שיקול מכני
- לשקול מוקדם Stack-up ואסטרטגיית תמיכת פאנל
11) נקודות ICT לא ידידותיות ל-DFM: כיסוי נמוך או אין בדיקה
טעות תכנון: נקודות ICT חסרות, קטנות מדי, לא נגישות או צפופות מדי.
השפעה: ICT לא מצליח “לגעת” בצורה יציבה—או שלא ניתן להריץ ICT בכלל.
תיקון DFM/DFT:
- לספק נקודות בדיקה נגישות ובמרווח מתאים לרשתות קריטיות
- לא למקם נקודות מתחת לרכיבים או באזורי Keep-Out
12) מרווח קטן מדי בין SMDs: Rework הופך למסוכן
טעות תכנון: מרווח SMD-ל-SMD צפוף מדי.
השפעה: Rework איטי, מסוכן ולעיתים בלתי אפשרי.
תיקון DFM:
- להשאיר מרווח פרקטי לכלי אוויר חם ולמלחם
- להתייחס ליכולת תיקון כחלק מיכולת ייצור
13) Solder Mask ו-Silkscreen על Pads: Non-Wet Opens ותקלות לסירוגין
טעות תכנון: פתחים לא תקינים ב-Solder Mask או הדפסת Silkscreen על Pads.
תקלות SMT: הרטבה גרועה, הלחמות קרות, פתיחות, תקלות לסירוגין.
תיקון DFM:
- לאכוף כללי מרווח של Solder Mask
- להשאיר Silkscreen מחוץ לאזורים ברי-הלחמה
- לוודא Mask Expansion וטולרנסים לרישום (registration)
14) Panelization או V-Score לא טובים: Warpage אחרי Reflow
טעות תכנון: PCB Panelization או אסטרטגיית V-Score מתוכננת/מיוצרת גרוע.
השפעה: Warpage אחרי Reflow ומאמץ בזמן Depaneling.
בעיות נפוצות:
- Tabs חלשים או תמיכה לא אחידה
- עומק/מיקום V-Score לא תואמים לעובי הלוח ולתכנון
תיקון DFM:
- להשתמש ב-Panel Rails + אסטרטגיית Tabs/V-Score יציבה
- למקם נקודות שבר רחוק מרכיבים רגישים וחיבורים צפופים
גורמי שורש: למה הטעויות האלה חוזרות שוב ושוב?
רוב הכשלים נובעים משלושה דברים:
- מתכננים מזלזלים בכך ש-Reflow הוא תהליך דינמי
Tombstoning ו-skew אינם “אקראיים”—זו פיזיקה + Footprint + איזון תרמי. - מהנדסי תהליך לא מעורבים מספיק מוקדם
מגבלות DFM והרכבה מתגלות לעיתים רק בבניית פיילוט. - אין הנחיות DFM/DFT פנימיות עקביות
בלי כללים סטנדרטיים ל-Footprints, Fiducials, Tooling Holes, Panelization, נקודות ICT ו-Solder Mask—כל פרויקט ממציא מחדש (וחוזר על) אותן טעויות.
מסקנה מעשית: חשיבה בסגנון DFM מונעת את רוב תקלות ה-SMT
כדי להפחית תקלות SMT ולהרוויח ייצור יציב יותר, התייחסו ל-PCB כחלק ממערכת הייצור:
- PCB DFM: Tooling Holes, Panel Rails, Fiducials, אסטרטגיית Panelization, איזון נחושת
- אמינות SMT: סימטריית Pads, שליטה ב-Via-in-Pad, איזון תרמי למניעת Tombstoning
- DFT: נקודות ICT נגישות ובמרווח מתאים
- היגיינת תהליך: פתחים נקיים ב-Solder Mask ו-Silkscreen Keep-Outs
