DFM Rehberi: Panelizasyon, Fiducial ve Komponent Aralıkları

DFM (Design for Manufacturing), bir PCB tasarımının SMD dizgi hattında sorun çıkarmadan, yüksek verimle üretilebilir olmasını sağlayan mühendislik disiplinidir. Bu rehberde panelizasyon standartlarını (V-cut, Mouse Bites, tool strip), fiducial yerleşim kurallarını, 0402 / 0603 / 0805 gibi SMD komponentler için minimum aralıkları ve saha deneyimimizle karşılaştığımız en yaygın DFM hatalarını, üretime dosya göndermeden önce kontrol etmeniz için derledik. Tüm ölçüler IPC-2221, IPC-7351 ve IPC-A-610 standartlarına uyumludur.

DFM Nedir ve Neden Önemli?

DFM, "Design for Manufacturing" — üretime uygun tasarım — kısaltmasıdır ve bir kartın çizim aşamasında dizgi hattının fiziksel ve optik gerekliliklerine göre şekillendirilmesini kapsar. İyi bir DFM uygulaması; ilk-seferde-doğru üretim oranını (First Pass Yield) artırır, stencil hatalarını, tombstone / lifted lead / bridging gibi dizgi kusurlarını ve pahalı rework süreçlerini büyük oranda önler.

Aşağıdaki başlıklarda; panel tasarımı, fiducial yerleşimi ve minimum komponent aralıkları için üretim hattımızda uyguladığımız pratik değerleri paylaşıyoruz. Standartlar (IPC-2221 genel tasarım, IPC-7351 land pattern & courtyard, IPC-A-610 kabul kriterleri) referans alınmıştır.

1. Panelizasyon Standartları

SMD dizgi makineleri karta değil panele çalışır. Küçük veya düzensiz biçimli kartlar birer array halinde panelleştirilir; taşıyıcı raylarla hat boyunca hareket eder. Panel biçimi hem üretim hızını hem de karta zarar vermeden ayırma (depanelization) kolaylığını doğrudan belirler.

1.1 Panel Boyutu ve Tool Strip

• Optimum panel boyutu: ≥ 70 × 90 mm, ≤ 350 × 250 mm.
• Uzun kenarda tool strip 5–10 mm (minimum 5 mm).
• Panel kenarına 3 mm içinde bileşen bulunmamalı.
• Panel ağırlığı ≤ 2 kg (büyük paneller yürüyüşte sarkma yapar).
• Tool strip üstüne fiducial, barkod ve panel bilgisi konulur.

1.2 V-cut (V-Score) Kuralları

Dikdörtgen kartlar için en hızlı ve temiz ayırma yöntemidir. Testere karta iki taraftan V şeklinde çentik açar; kart daha sonra elle ya da makine ile kolayca ayrılır.

• V-cut açısı: 30° – 45° (tipik 30°).
• Kalan malzeme (web): kart kalınlığının %30–%40'ı.
• Örnek: 1,6 mm FR-4 için kalan et ~0,5 mm.
• Komponent kenar mesafesi ≥ 0,4 mm (aksi halde V-cut bıçağı komponente değebilir).
• Bakır dolgusu V-cut hattından ≥ 0,5 mm uzakta.
• V-cut yalnızca düz kenarlar için kullanılır.

1.3 Mouse Bites (Perforasyonlu Ayırma)

Eğrisel veya karmaşık dış hatlı kartlarda kullanılır. Kart ile paneli birbirine 2–5 küçük köprü bağlar; her köprü delik dizisi (perforasyon) ile zayıflatılır.

• Köprü (tab) genişliği: 1,5 – 2,0 mm.
• Delik çapı: 0,5 mm, delik aralığı: 0,7 – 1,0 mm.
• Köprü başına 3–5 delik ideal.
• Uzun kenarda her 50 mm için 1 köprü.
• Hassas komponentlerin köprüye yakın konumlandırılmaması: ≥ 3 mm.
• Kopan kenar hafif çapaklı olur; gerekiyorsa post-process (frezeleme) uygulanır.

1.4 Tab Routing (Frezeli Köprü)

Mouse bites'a alternatiftir; kart tam kesilir, sadece 2–4 dar köprü (tab) bırakılır. Ayırma sonrası kenar çok daha temizdir, RF/hassas uygulamalarda tercih edilir. Tab genişliği 2 mm, kesme frezi 2 mm.

2. Fiducial (Referans Nokta) Yerleşimi

Fiducial'lar pick&place makinesinin panel ve komponent koordinatlarını optik olarak hizalamasını sağlayan referans işaretlerdir. Fiducial olmayan veya yanlış yerleştirilmiş kartlarda 0402 üstü paketlerde ofset, ince pitch QFP/BGA'da lifted lead ve bridging problemleri kaçınılmazdır.

2.1 Global Fiducial'lar (Panel Seviyesi)

• Adet: en az 3 adet, panel köşelerinde asimetrik yerleşim (böylece makine yön tanır).
• Şekil: dolu bakır daire, çap 1,0 mm (0,75–1,5 mm arası kabul).
• Temiz alan (clear area / mask opening): çap 3,0 mm, silk-screen ve komponent yok.
• Kart kenarına mesafe: ≥ 5,0 mm.
• Yüzey kaplaması diğer padlerle aynı (HASL / ENIG) — pürüzsüz ve mat olmamalı.

2.2 Lokal Fiducial'lar (Komponent Seviyesi)

İnce pitch (≤ 0,5 mm) BGA, QFN veya QFP paketleri için doğrudan bileşenin çapraz köşelerine 2 adet lokal fiducial konur. Bu sayede makine, o bileşene özgü ince hizalama yapar.

• Bileşen sınırına 1–3 mm mesafede, çapraz iki köşede.
• Çap, clear area ve kaplama global fiducial ile aynı.
• 0,4 mm pitch ve altındaki BGA'lar için zorunlu kabul edilir.

3. Minimum Komponent Aralıkları

IPC-7351 courtyard tanımı, her paketin etrafında dizgi ve rework için gerekli minimum boş alanı belirtir. Aşağıdaki tablo, yüksek yoğunluklu (Level B) tasarım için pratik değerlerdir:

3.1 Yön (Rotation) Kuralı

Aynı serideki pasif komponentler (0402, 0603) mümkün olduğunca aynı yönde dizilmelidir. Karışık yön; reflow fırınında farklı ısınma profiline yol açar ve tombstone (mezar taşı efekti) riskini büyütür. Aynı yönde dizim, dizgi süresini de %10–%20 kısaltır.

3.2 Termal Denge — Reflow için Simetrik Pad

Küçük pasiflerin iki padi de aynı bakır kütlesine bağlanmalıdır. Bir tarafı geniş polygon'a, diğer tarafı ince ize bağlı pasifler fırında dengesiz eriyerek tombstone yapar. Termal relief (spoke connection) çözümdür.

4. Stencil ve Solder Mask

• Standart stencil kalınlığı: 0,12 mm (0402 için 0,10 mm de tercih edilir).
• Aperture azaltma (paste reduction): 0402/0201 için pad'in %85–%90'ı kadar.
• Solder mask dam (padler arası maske çubuğu): min 0,10 mm.
• Mask expansion: pad'ten 0,05 mm dışa.
• Via-in-pad kullanılıyorsa epoxy fill + copper cap zorunlu.

5. Silk-Screen ve Test Point Kuralları

• Minimum silk-screen çizgi genişliği: 0,15 mm, karakter yüksekliği ≥ 1,0 mm.
• Silk-screen pad üzerinde olmamalı (lehim akışını engeller).
• Polarite işaretleri (diyot katodu, LED katodu, elektrolitik + / −) ve pin-1 mutlaka basılmalı.
• ICT test point çapı ≥ 1,0 mm, aralarında ≥ 2,54 mm mesafe.
• Test point'ler karttan yalnızca bir yüzde toplanmalı (tercihen alt yüz).

6. THT (Through-Hole) Kuralları

• Delik çapı = pin çapı + 0,20–0,30 mm.
• Annular ring: ≥ 0,25 mm (yüksek güvenilirlik için 0,30 mm).
• Wave-solder alt yüzeyinde SMD komponent varsa akış yönüne dikkat.
• Konnektör mekanik dayanımı için pad altına ek delik / vida.

7. Üretime Göndermeden DFM Checklist

1. Panel biçimi seçildi mi? (V-cut / Mouse Bites / Tab Route)
2. Tool strip 5–10 mm bırakıldı mı?
3. En az 3 global fiducial + gerekliyse lokal fiducial var mı?
4. Komponent kenar mesafeleri IPC-7351 uyumlu mu?
5. Pasif komponentler tek yönde mi?
6. Termal dengesiz padler düzeltildi mi?
7. Stencil aperture'ları hesaplandı mı?
8. Silk-screen pad üstünde değil mi, polariteler basıldı mı?
9. Gerber + BOM + Pick&Place + drill dosyaları eksiksiz mi?
10. Pin-1 işaretleri ve kart yönü belli mi?

DFM Kontrolü ve Üretim Desteği

Gönderdiğiniz Gerber, BOM ve pick&place dosyalarını üretime almadan önce ücretsiz DFM ön-kontrolünden geçiriyoruz. Panel biçimi önerisi, eksik fiducial, dar clearance, yanlış paket kütüphanesi ve termal dengesiz padler gibi sorunları raporluyor; onayınızla düzeltiyoruz. İlgili sayfalar: PCB Dizgi Hizmeti, Hızlı PCB Prototip, PCB Tasarım Hizmeti.

İlgili rehberler: PCB simülasyon yazılımları, PCB tasarımı nedir, PCB terimleri sözlüğü, Türkiye PCB dizgi fiyatları.

Sıkça Sorulan Sorular