關于PCB布局布線的問題,除了信號完整性分析(SI)、電磁兼容性分析(EMC)、電源完整性分析(PI),可制造性分析(DFM)也同樣重要,可制造性設計不合理也會導致產品設計失敗。
PCB布局中成功的DFM始于設置的設計規則以考慮重要的DFM約束,PCB布線的DFM問題依賴于良好的PCB布局,布線規則可以預先設定,包括走線的彎曲次數、導通孔的數目、步進的數目等,本文將分享一些需要重點關注的問題點。
PCB布局布線的可制造性設計問題繁多,下拉文末可獲取一鍵檢測的便捷方法,再多隱患都無需擔心啦!
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PCB布局注意事項
SMT器件
器件布局間距符合裝配要求,一般表面貼裝器件大于20mil、IC類大于80mil、BGA類大于200mi。布局時器件間距滿足裝配要求,才能提升生產工藝的品質良率。
器件引腳SMD焊盤間距,一般需大于6mil,阻焊橋的制成能力是4mil,如果SMD焊盤間距小于6mil,阻焊開窗的間距小于4mil,阻焊橋無法保留,導致組裝過程中出現大塊焊料(尤其是引腳之間),進而導致短路。
DIP器件
過波峰焊加工的器件pin間距、器件方向、器件間距等都需考慮到波峰焊加工的要求,器件引腳間距不足,會導致焊接連錫,進而導致短路。
很多設計師會盡可能減少直插器件(THT)的使用,或者將直插器件放在板子的同一面,然而直插器件經常不可避免,在組合的情況下,如果將直插器件放在頂層,貼片器件放在底層,在某些情況下,將影響單面的波峰焊,這時就要使用更昂貴的焊接工藝,比如選擇性焊接。
元器件到板邊的距離
如果是上機焊接的話,那電子元件一般與板邊距離為7mm(不同焊接廠家不同要求),但是也可以在PCB制作的時候添加工藝邊,這樣可以將電子元件放在PCB板邊,只要方便布線就可以。
但是板邊的器件過機焊接時,可能會碰到機器的導軌,撞壞元器件,板邊的器件焊盤在制造工程中會被切除,如果焊盤比較小的話會影響焊接質量。
高/矮器件的距離
電子元器件種類繁多,外形各不同,引出線也多種多樣,所以印制板的組裝方法也就有差異,良好的布局不但能使機器性能穩定、防震、減少損壞, 而且還能得到機內整齊美觀的效果。
在高器件的周圍,矮小器件需保留一定距離,器件距離與器件高比小,存在熱風波不均,可能造成焊接不良或焊接后無法返修風險。
器件與器件的間距
一般SMT加工中貼片時要考慮到機器貼裝時存在一定的誤差,并考慮到便于維修和目視外觀檢驗,相鄰兩元器件體不能太近,要留有一定的安全距離。
片狀元器件之間,SOT之間,SOIC與片狀元器件之間間距為1.25mm;PLCC與片狀元器件、SOIC、QFP之間為2.5mm;PLCC之間為4mm;設計PLCC插座時,應注意留出PLCC插座的尺寸(PLCC的引腳在插座的底部內側)。
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PCB布線設計規則
線寬/線距
對于設計師來說,在設計的過程中不能只考慮設計出來的精度以及完美要求,還有很大一個制約條件就是生產工藝的問題,板廠不可能為了一個優秀的產品的誕生,重新打造一條生產線。
一般正常情況下線寬線距控制到 4/4mil ,過孔選擇 8mil(0.2mm), 基本80%以上PCB生產廠商都能生產,生產的成本最低,線寬線距最小控制到 3/3mil,過孔選擇 6mil(0.15mm),基本70%以上PCB生產廠商都能生產,但是價格比第一種情況稍貴,不會貴太多。
銳角/直角
銳角走線一般布線時禁止出現,直角走線一般是PCB布線中要求盡量避免的情況,也幾乎成為衡量布線好壞的標準之一。因影響信號的完整性,直角布線會產生額外的寄生電容和寄生電感。
在PCB制版過程中,PCB導線相交形成銳角處,會造成一種叫酸角的問題,在pcb線路蝕刻環節,在“酸角”處會造成pcb線路腐蝕過度,帶來pcb線路虛斷的問題,因此,PCB工程師需要避免走線出現銳角或奇怪的角度,走線拐彎處應保持45度角。
銅條/孤島
如果是足夠大的孤島銅皮,它會成為天線,這可能會在電路板內引起噪聲和其他干擾(因為它的銅沒有接地——它將成為信號收集器)。
銅條和孤島是許多平面層上自由浮動的銅,這可能會在酸槽中導致一些嚴重的問題,眾所周知,細小的銅斑會從PCB面板上脫落下來,并到達面板上的其他蝕刻區,從而造成短路。
鉆孔的孔環
孔環是指鉆孔周圍的一圈銅,由于制造過程中的公差,在鉆孔、蝕刻、鍍銅后,鉆孔周圍的剩余銅環,鉆頭并不總是能完美地擊中焊盤的中心點,因此可能導致孔環破裂。
過孔的孔環需單邊大于3.5mil,插件孔環大于6mil,孔環過小在生產制造過程中,鉆孔有公差,線路對位也有公差,公差的偏移會導致孔環破了開路。
布線的淚滴
PCB布線添加淚滴可以讓電路在PCB板上的連接更加穩固,可靠性高,這樣做出來的系統才會更穩定,所以在電路板中添加淚滴是很有必要的。
添加淚滴可避免電路板受到巨大外力的沖撞時,導線與焊盤或者導線與導孔的接觸點斷開,添加淚滴焊接時,可以保護焊盤,避免多次焊接使焊盤脫落,生產時可以避免蝕刻不均,過孔偏位出現的裂縫等。
一鍵DFM檢測布局布線
布局布線的分析點很多,這里推薦一款華秋DFM可制造性分析軟件,只需上傳PCB/Gerber文件后,點擊一鍵DFM分析,即可根據生產的工藝參數對設計的PCB板進行可制造性分析。
華秋DFM軟件是國內首款免費PCB可制造性和裝配分析軟件,擁有300萬+元件庫,可輕松高效完成裝配分析。其PCB裸板的分析功能,開發了19大項,52細項檢查規則,PCBA組裝的分析功能,開發了10大項,234細項檢查規則。
基本可涵蓋所有可能發生的制造性問題,能幫助設計工程師在生產前檢查出可制造性問題,且能夠滿足工程師需要的多種場景,將產品研制的迭代次數降到最低,減少成本。
軟件下載地址(復制到瀏覽器下載) ↓
https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_fsyyxs_wz.zip
原文標題:【經驗總結】一招搞定PCB布局布線的可制造性設計問題
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